UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA FACULDADE DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENG. ELÉTRICA

ELETRÔNICA I – 1 O SEM. 2014

Trabalho Preparatório No. 1–Utilização do Gerador de Sinal e do Osciloscópio DEGEM

Introdução

Equipamentos, tais como o gerador de sinal e o osciloscópio serão utilizados na quase totalidade dos experimentos desenvolvidos na disciplina Eletrônica I. Assim esta primeira experiência será dedicada ao uso destes equipamentos (gerador de sinal e osciloscópio) e também da compreensão do seu funcionamento, em especial do osciloscópio.

Estudo dirigido

1) Leia as especificações do gerador de sinal da DEGEM colocadas no anexo A deste trabalho preparatório.

2) Leia as especificações do osciloscópio GW INSTEK colocadas no anexo B deste trabalho preparatório.

3) Consulte a seguinte referência: BOYLESTAD, R. L. & NASHELSKY, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, Prentice Hall do Brasil, Rio de Janeiro, 1984. Neste livro existente na biblioteca, há um capítulo explicando o funcionamento do osciloscópio. Leia-o.

4) Consulte a seguinte referência existente na Internet: Tektronics, XYZ ofs oscilloscope

http://socrates.berkeley.edu/~phylabs/bsc/Supplementary/Lab1/xyz_scopes.pdf acessado em 01/12/2014. Há também uma versão em português de ALVES, M. F. “ ABC do Osciloscópio”, Instituto Politécnico do Porto, http://www.ceset.unicamp.br/~leobravo/TT%20305/O%20Osciloscopio.pdf ,acessado em 01/12/2014.

Leia esta referência.

Questões

Responda as seguintes questões: 1) Quais são as formas de onda disponíveis no gerador de sinal da DEGEM?

Quais são as faixas de freqüência e amplitude possíveis destas formas de onda? É possível com este gerador obter uma forma de onda dente de serra (triangular com tempo de subida diferente do tempo de descida)? Se for possível o que deve ser feito?

2) O que é um off-set adicionado a um sinal? Como ele pode ser adicionado no gerador de sinal da DEGEM?

3) O que é um sinal modulado em amplitude (sinal AM)? Apresente uma figura que ilustre esta forma de onda e cite um exemplo de aplicação.

4) O que é um sinal modulado em freqüência? Apresente uma figura que ilustre esta forma de onda e cite um exemplo de aplicação.

5) O que é dB (Decibel)? Explique e apresente uma referência bibliográfica que explique este assunto.

6) Qual é a função de um osciloscópio? Quais as possíveis medições que se pode fazer com um osciloscópio? Cite alguns exemplos.

7) Descreva sucintamente qual a diferença entre um osciloscópio analógico e

um osciloscópio digital.

8) Qual é a função da base de tempo de um osciloscópio?

9) Qual a função do trigger em um osciloscópio? Explique.

10) O que acontece com o osciloscópio quando é acionada o modo X/Y? Qual a

utilidade do módulo X/Y? Cite uma aplicação.

Apêndice A

Gerador de Sinal da DEGEM.

As informações a seguir foram retiradas do Manual de Instrução do Gerador de Função AM/FM Modelo 141B1 da DEGEM. Especificações: Formas de Onda: Seno, Quadrada, Tringular, Pulso e Rampa. Freqüência: 0,1 Hz – 2.0MHz em 7 faixas. Impedância de saída: 50 +/-10% Nível de Saída: 5mVp-p (mínimo) a 20Vp-p (máximo). Atenuador: 0dB, -30dB Nível CC: +/- 10V Distorção: Distorção Harmônica Total (DHT) (da onda senoidal) <1% Freqüência Controlada por Tensão: 0-5Vcc. 10:1 faixa de varredura Modulação AM Modulação FM Painel Frontal e Traseiro do Modelo 141B1

Fig. 1 Painel Frontal e Traseiro do Modelo 141B1

A figura 1 mostra o painel dianteiro e traseiro do gerador de sinal 141B1. A seguir serão descritos a função dos botões e teclas dogerador.

1) Chave liga /desliga, do tipo push on/ push off. 2) LED indicador de ligado/desligado.

3) Função. Estas teclas selecionam a forma de onda. Apenas uma das teclas deve ser acionada.

4) Controle de Freqüência. Este botão é usado para ajuste contínuo da freqüência de saída.

5) Faixa – Este conjunto de teclas permite a seleção da faixa de freqüência do sinal gerado. A freqüência de saída é o produto da tecla acionada pelo valor mostrado no controle de freqüência (4).

6) Inversor – Esta tecla inverte a polaridade do sinal de saída (deslocamento de fase de 180o).

7) Atenuação –Esta tecla permite a passagem do sinal sem atenuação (tecla não pressionada). Caso contrário há uma atenuação de 30 dB.

8) Amplitude – Permite o ajuste do nível do sinal de saída. 9) Offset CC – Este botão de ajuste permite que uma tensão CC seja adicionada ao

sinal de saída. Note que a tecla precisa ser puxada para que o sinal de saída seja afetado. Caso a tecla não seja puxada não há variação na tensão de offset.

10) Ajuste de razâo de forma (duty circle) Este botão permite o chaveamento e ajuste da razão de forma (duty cicle) de uma onda quadrada/pulso e de uma onda triangular/rampa. Quando o botãonão é puxado a razão de forma (duty cicle) é de 50%. Quando o botão é puxado, a razão de forma é ajustada entre 20 a 80%.

11) Saída – Conector BNC da saída dos sinais. 12) Sincronismo – Este conector fornece um sinal compatível com TTL. A saída não

é afetada pela seleção de função (3) ou pelo controle de amplitude (8). A freqüência de saída é a mesma do conector de saída (11) e será afetada pelo ajuste da razão de forma (10). Notar que este conector encontra-se no painel traseiro do 141B1.

13) Entrada do controle da freqüência por tensão – Esta entrada é usada para modular a freqüêncai com auxílio de uma fonte externa. Notar que este conector encontra-se no painel traseiro do 141B1.

14) Seleção de Modulação. Esta chave de três posições permite a seleção da modulação FM, sendo o sinal aplicado no conector INT-EXT (16) usado para modular a freqüência do sinal. Quando a chave se encontrar na posição central não há modulação aplicada à saída. Na posição AM o sinal aplicado a INT-EXT (16) é usado para modular a amplitude da saída.

15) Portadora Interna – Esta chave determina a fonte de modulação do sinal. Se ela não está puxada, um oscilador interno de 400Hz é selecionado. O sinal aplicado a entrada INT-EXT (16) é usado como fonte de modulação quando esta chave é puxada;

16) INT-EXT. O sinal de modulação externo é aplicado a esta entrada. A chave (14) seleciona o tipo de modulação aplicada.

Apêndice B

Osciloscópio Digital GW INSTEK GDS -2062 Vista do Painel Frontal do GDS-2062

Caracterísitcas

Largura de Banda de 60 MHz

2 Canais de Entrada

Tempo de aquisição real 1GSa/s

Comprimento máximo de gravação 25k

Visor colorido de TFT com largura de 5.6”

Saída USB

Especificações

VERTICAL

Canais 2

Largura de Banda DC ~ 60MHz (-3dB)

Tempo de Subida 5.8ns Aprox.

Sensitividade 2mV/div ~ 5V/div (incrementos de 1-2-5)

Exatidão ±(3% x |Readout|+0.05 div x Volts/div+0.8mV)

Acoplamento de Entrada AC, DC & Terra

Impedância de Entrada 1MΩ±2%, ~16pF

Polaridade Normal & Invert

Entrada máxima 300V (DC+AC peak), CATII

Processamento de Forma de

Onda + , - , FFT

Faixa de Offset 2mV/div ~ 20mV/div : ±0.5V

50mV/div ~ 200mV/div : ±5V

500mV/div ~ 2V/div : ±50V

5V/div : ±300V

Limite da Largura de Banda 20MHz (-3dB)

TRIGGER

Fontes CH1 , CH2 , Line , EXT

Modos Auto-Level, Auto, Normal, Single, TV, Edge, Pulse Width, Time-delay,

Event-delay

Acoplamentos AC , DC , LF rej. , HF rej. , Noise rej.

Sensitividade DC ~ 25MHz : Approx. 0.5div or 5mV

25MHz ~ 60MHz : Approx. 1div or 10mV

EXT TRIGGER

Faixa ±15V

Sensitividade DC ~ 30MHz : ~ 50mV ; 30M ~ 60MHz : ~100mV

Impedância de Entrada 1MΩ±2% , ~ 16pF

Entrada máxima 300V (DC AC peak) , CATII

HORIZONTAL

Faixa 1ns/div ~ 10s/div (1-2-5 increments); ROLL : 250ms/div ~ 10s/div

Modos Main, Window, Window Zoom, Roll, Scan, X-Y

Exatidão ±0.01%

Pre-Trigger 20 div maximum

Pos-Trigger 1000 div

X-Y MODE

Entrada do eixo X Channel 1

Entrada do eixo Y Channel 2

Deslocamento de Fase ±3° at 100kHz

AQUISIÇÃO DE SINAL

Taxa de amostragem em

tempo real 1GSa/s maximum

Taxa de amostragem

equivalente 25GSa/s maximum

Resolução Vertical 8 Bits

Comprimento da Gravação 25K Dots maximum

Modo de Aquisição Normal, Peak Detect, Average

Detecção de Pico 10ns

Média (Average) 2 , 4 , 8 , 16 , 32 , 64 , 128 , 256

CURSOR E MEDIÇÃO

Medições de Tensão Vpp , Vamp , V avg , Vrms , Vhi , Vlo , Vmax , Vmin , Rise

Preshoot/Overshoot , Fall Preshoot/Overshoot

Medição de Tempo Freq , Period , Rise Time , Fall Time , Positive Width , Negative Width ,

Duty Cycle

Medições de Atrasos (Delay) Oito tipos de medição de atrasos

Medição com Cursores Diferença de tensão entre cursores (ΔV)

Diferença de tempo entre cursoers (ΔT)

Contador automático Resolução : 6 digits

Exatidão : ±2%

Fonte do Sinal: Todas as fonts disponíveis de trigger exceto o modo de

trigger de Video

Descrição dos Painéis.

Descrição dos itens do painel frontal. A Visor de Cristal

Líquido Display LCD TFT colorido com resolução de 320x234.

B Chaves das Funções F1~F5

Chaves associadas às funções mostradas no lado esquerdo do visor.

C Botão Variável Sentido horário: aumenta o valor ou move-se para o próximo parâmetro. Sentido anti-horário: decrementa o valor ou vai para o valor anterior.

D Chave On/Standby Pressionando uma vez: Ligado On (indicador verde). Pressionando novamente: Standby (indicador vermelho).

E Chaves das Principais Funções

Chave Acquire é para configurar o modo de aquisição. Chave Display é para configurar as alternativas do visor. Chave Utility é para configuração do sistema, rodar o teste Go-No Go, impressão, transferência de dados com a Chave Hardcopy, e calibração. Chave Program, junto com a Chave Auto test/Stop, são para a Programação e Amostra. Chave Cursor é para configuração dos cursores horizontal e vertical.. Chave Measure é para configuração e medição automática. Chave Help é para mostrar o conteúdo do help no visor. Chave Save/Recall é para salvar e recarregar a imagem, forma de onda e acertar as configurações entre a USB e a memória interna. Chave Auto Set é para configurar os sinais e encontrar as escalas automaticamente. Chave Run/Stop é para congelar o sinal visto (Stop).

F Chave do Menu de Trigger

Para configuração do trigger.

G Botão de Controle de Nível do Trigger

Determina o nível de trigger: aumenta o nível (sentido horário) ou diminui (sentido anti-horário).

H Chave do Menu Horizontal

Para configuração da vista horizontal.

I Botão de Posicionamento Horizontal

Move a forma de onda para direita (sentido horário) ou para esquerda (sentido anti-horário).

J Botão Tempo/Div Para determinação da escala horizontal: ajuste fino (sentido horário) ou ajuste grosso (sentido anti-horário).

K Botão de Posicionamento Vertical

Move a forma de onda para cima (sentido horário) ou baixo (sentido anti-horário).

L Chave do Menu (Vertical)

Para configuração da vista vertical de cada canal.

M Botão Volts/Div Para deteminação da escala vertical: ajuste fino (sentido horário) ou ajuste grosso (sentido anti-horário).

N Terminal de Entrada Conector BNC macho para o sinal de entrada.

O Terminal de Terra Terminal para conectar o DUT (Componente sobre Teste) ao terminal de terra.

P Chave de Operações Matemáticas

Para executar operações matemáticas usando os sinais do Canal 1 e do Canal 2

Q Conector USB Conector fêmea principal Tipo A, compatível com 1.1/2.0. Para impressão e para transferência de dados.

R Chave do Menu On/Off Para mostrar menu no visor (On) ou para esconder (Off).

S Saída para Compensação da Ponta de Prova

Sinal de saída de 2Vpp para compensação da ponta de prova.

T Entrada do Trigger Externo

Para sinal de trigger externo usado em sincronização de atrasos avançados.

Descrição dos itens do painel traseiro.

A Chave Liga-Desliga ─: ON (indicador do pinel frontal torna-se verde) : OFF (indicador do pinel frontal torna-se vermelho).

B Conector RS232C Conector de 9 pinos macho é usado para controle remoto baseado em padrão IEEE.

C Slot GPIB (Opcional) Conector de 24 pinos macho é usado para controle remoto baseado em padrão IEEE.

D Slot de Bateria (Opcional) Pacote de baterias de Li-Ion de 10.8V, carga de12h e tempo de operação de 3h.

E Conector USB Escravo Conector Tipo B fêmea escravo usado para conexão via software através do PC e controle remoto baseado no padrão IEEE).

F Conector USB Principal Conector principal Tipo A fêmea, compatível com padrões 1.1/2.0. Tem a mesma funcionalidade do conector USB do painel frontal (NÂO é permitido o uso de ambos as mesmo tempo).

G Terminal de Saída Go-NoGo

Saídas Go-NoGo resultante do teste como um sinal de pulso.

H Terminal de Calibração de Saída

Sinais de saída usada na calibração.

Descrição do Visor

A Formas de Onda Formas de Onda do sinal de entrada, ativada pressionando a chave de canal. Canal 1: Ambar: Canal 2: Azul

B Status da Bateria (Opcional)

Indica o nível da bateria quando a bateria está instalada.

C Status da Conexão Remota

A interface ativa para controle remoto via software do PC são:

RS232C está ativada

USB está ativada GPIB (optional)

D Barra de Data/Memória (Default) A presente

data e horário, que pode ser configurada através do Menu Utility.

A barra de memória aparece temporariamente quando está sendo configurada a escala horizontal; o comprimento de memória ; e o zoom , indicando a razão e a posição da forma de onda no visor comparada com a informação internamente armazenada.

E Status do Trigger O nível de trigger é ajustado automaticamente

A condição de trigger não é encontrada

O trigger é parado. Para detalhamento do trigger.

F Status da Aquisição Modo Normal

Modo Detector de Pico Modo Médio

Para detalhes da aquisição. G Chave das Funções Chave para ativar as funções e os menus

correspondentes das chaves F1~F5. H Freqüência do Sinal de

Entrada A freqüência do sinal do canal selecionado.

mostra que a freqüência é menor que 20Hz.

I Status doTrigger (Da esquerda para direita) Canal fonte do trigger, tipo de trigger, e inclinação. Para detalhes do trigger.

J Channel Status (Da esquerda para direita) Canal, limite da largura de banda, modo de Acoplamento, escla Tempo/Div. Para detalhes do Canal (escala vertica).