Prof. Dr. Alceu Ferreira Alves · 2018-08-06 · unesp DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA _____...

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Campus Universitário de Bauru

FACULDADE DE ENGENHARIA

www.feb.unesp.br

Prof. Dr. Alceu Ferreira Alves

2018

unesp DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página i

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I

PROGRAMAÇÃO DE AULAS – 2º SEMESTRE 2018

Horários das Aulas

Turma 2313EE21 Terças-feiras 14h00 Lab 33 Prof. Alceu Turma 2313EE22 Segundas-feiras 16h00 Lab 33 Prof. Wallace Turma 2313EE23 Segundas-feiras 10h00 Lab 33 Prof. Wallace

Semana EE22

EE23 EE21

Atividades Programadas

(conforme Calendário Escolar aprovado pela Congregação)

01 06/08 07/08 Apresentação do Programa, Critérios de Avaliação, Informações Gerais (esta aula não será válida para efeito de avaliação)

02 13/08 14/08 Prática 1 – Características do Diodo de Junção

03 20/08 21/08 Prática 2 – Circuito Retificador de Meia Onda

04 27/08 28/08 Prática 3 – Circuito Retificador de Onda Completa (1ª parte)

05 03/09 04/09 Prática 4 – Circuito Retificador de Onda Completa (2ª parte)

06 10/09 11/09 Prática 5 – Circuitos Multiplicadores e Limitadores

07 17/09 18/09 Prática 6 – Regulador a Diodo Zener

08 24/09 25/09 Prova de Laboratório PL1 – frequência e matéria relativas às práticas de 1 a 6 – Prova Prática

09 01/10 02/10 Prática 7 – Características do Transistor Bipolar

10 08/10 09/10 Prática 8 – Amplificador Transistorizado Básico

11 15/10 16/10 Prática 9 – Características do Transistor JFET

12 22/10 23/10 Prática 10 – Circuito Amplificador com JFET

13 29/10 30/10 Prática 11 – Características do Transistor MOSFET

14 05/11 06/11 Prática 12 – Circuito Amplificador com MOSFET

15 ** 06/11 (16h)

Prática Substitutiva – aos alunos que deixaram de fazer alguma das aulas práticas, sem justificativa

16 12/11 13/11 Prova de Laboratório PL2 – frequência e matéria relativas às práticas de 7 a 12 – Prova Prática

17 19/11 20/11 Prova de Laboratório PL3 – matéria relativa a todo o conteúdo ministrado no semestre – Prova Prática

18 27/11 27/11 Exame – toda a matéria do semestre

** Prática Substitutiva será realizada em data e horário a serem combinados com os alunos interessados.


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página ii

Critério de Avaliação:

1) Não há relatórios semanais.

2) Haverá 02 (duas) provas (PL1 e PL2), práticas, individuais, obrigatórias, constando também de questões teóricas, com duração máxima de 01 (uma) hora, nas datas especificadas na programação.

3) As notas das provas PL1 e PL2 serão ponderadas pela frequência do aluno nas aulas de laboratório que antecederam às mesmas, dando origem às notas P1 e P2:

P1 = a * PL1 e P2 = b * PL2 , sendo a e b os pesos respectivos das notas de provas PL1 e PL2, calculados pela expressão:

nº de presenças

nº de aulas dadas

Caso MP = (P1 + P2) / 2 seja >= 5,0, esta nota passa a ser a Média Final (MF) e o aluno está aprovado por nota;

Caso MP < 5,0, a P3 é obrigatória, englobando toda a matéria lecionada no semestre, e a média final (MF) é recalculada como segue:

MF = (P1 + P2 + 2*P3) / 4

Neste caso, a média final deverá ser igual ou superior à 5,0 para aprovação.

Ao aluno que não conseguir aprovação por nota é oferecido exame final (não-obrigatório), cuja nota será somada à média MF obtida anteriormente e calculada nova média, a qual deverá ser igual ou superior a 5,0 para aprovação.

4) Controle de Frequência: haverá chamada todas as aulas. Para aprovação: frequência >= 70%

INSTRUÇÕES GERAIS Aulas práticas com 01 aluno por bancada; os alunos podem e devem discutir os procedimentos e

resultados com os colegas e o professor, mas é preciso entender os objetivos da experiência e tirar suas conclusões individualmente;

Horário de início das aulas será rigorosamente cumprido;

É imprescindível o uso da apostila (edição 2018) para realização dos experimentos, sem a qual o aluno poderá ser impedido de fazer a prática; o exemplar pode ser digital.

O atraso máximo permitido aos alunos será 10 minutos; após esta tolerância, o aluno poderá entrar na sala e fazer a prática, mas ficará com registro de falta na aula, podendo substituir até uma aula sem justificativa;

Ao terminar de fazer a prática e colher seus dados experimentais, o aluno poderá ir embora, após organizar todo o material utilizado;

Controle de Frequência: chamada todas as aulas

O descumprimento das Normas de Utilização será julgado pelo professor, que poderá, a seu critério, aplicar um redutor no coeficiente de presença na aula de 0 a 100% (marcar falta), o que alterará a ponderação do cálculo da média de laboratório.


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página iii

NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO

1) Cada aluno deverá informar ao professor da disciplina qual será a sua bancada de trabalho durante todo o semestre e ficará responsável pela conservação da mesma (mesa, equipamentos, bancos , etc.);

2) Ao iniciar a aula, o aluno deverá informar ao professor qualquer problema verificado com sua bancada;

3) Ao terminar a aula, o aluno deverá deixar sua bancada em perfeita ordem, observando:

a) Os bancos deverão ser colocados sob as mesas;

b) As mesas deverão estar limpas, sem resíduos de borrachas, restos de papel, copos descartáveis, etc.;

c) Os equipamentos deverão estar desligados e em ordem para o aluno que for utilizar a bancada em seguida;

4) As placas, cabos, fios, alicates e componentes eletrônicos deverão ser colocados onde foram encontrados, e os fios usados em protoboard devem ser devolvidos em ordem;

5) Defeitos constatados em componentes, cabos ou equipamentos deverão ser comunicados ao professor para que sejam tomadas providências no sentido de se efetuar a manutenção adequada;

6) A tensões utilizadas durante as aulas são geralmente baixas, mas lembre-se que tensões acima de 50V podem matar; portanto, preste bastante atenção no circuito que está montando e só ligue após ter absoluta certeza do que está fazendo.

PENSE PRIMEIRO, FAÇA DEPOIS !

Não é permitido fumar, comer ou beber dentro do Laboratório Didático.


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página 1

CARACTERÍSTICAS DO DIODO DE JUNÇÃO 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Medir a tensão e a corrente do diodo quando em polarização direta. 2. Medir a tensão e a corrente do diodo quando em polarização reversa. 3. Traçar a curva característica de um diodo. 4. Determinar a resistência dinâmica de um diodo. 5. Determinar o modelo de um diodo em polarização reversa. 2.0 DISCUSSÃO Os diodos semicondutores podem ser polarizados diretamente ou reversamente. Idealmente pode-se considerar que um diodo polarizado diretamente age como um curto-circuito e quando reversamente polarizado age como um circuito aberto. Em circuitos reais ("práticos") os diodos apresentam valores de resistência direta que dependem da tensão e da corrente CC no diodo. O diodo é um dispositivo não-linear e suas características elétricas são representadas por uma curva característica V-I. Algumas vezes, utiliza-se uma tensão de polarização CC superposta ao sinal CA que deseja-se aplicar ao diodo; a resistência equivalente do diodo para o intervalo de operação CA é chamada de resistência dinâmica, sendo representada pelo inverso da inclinação da curva característica no ponto desejado. 3.0 PROCEDIMENTO POLARIZAÇÃO DIRETA 1. Coloque a placa EB-111 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém o diodo D1 (Fig. 1) na placa de circuito impresso. 3. Conecte o miliamperímetro para medir a corrente direta no diodo e o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão direta no diodo. Centralize o traço horizontal na referência inferior do osciloscópio para começar as medições (todos os valores são positivos).

A

PS-1

R1

osciloscópio

+

+ _

R2

PS-2

+

D1

+

_

Fig. 1 – Circuito de Polarização Direta


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4. Ligue o sistema e ajuste a fonte de alimentação PS-1 até obter uma tensão direta sobre o diodo de 0,1V. Meça a corrente do circuito e anote, completando a tabela com todos os valores da Fig. 2. OBS: Ao mudar a escala do amperímetro, reajustar PS-1, porque a resistência interna do aparelho altera o ajuste feito anteriormente.

Vdireta (V)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

Idireta (mA)

Fig. 2 – Medidas de Corrente Direta no Diodo

5. Trace um gráfico com os valores obtidos, tendo a corrente direta no eixo vertical e a tensão direta no eixo horizontal.

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

V (V)F

I (mA)F

2

4

6

8

10

12

Fig. 3 - Característica V-I do Diodo

6. A partir do gráfico obtido, calcule as resistências dinâmicas do diodo nos pontos de Vf=0,5V (intervalo Vf=0,1V Vf1=0,45V e Vf2=0,55V) e Vf=0,65V (intervalo Vf=0,1V Vf1=0,60V e Vf2=0,70V). Anote os cálculos realizados e os resultados obtidos. Discuta com os colegas e o professor.


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POLARIZAÇÃO REVERSA 7. Monte o circuito da Fig. 4.

PS-1

R1

+

A+ _

R2

PS-2

+

D1

osciloscópio

+

_

Fig. 4 - Circuito de Polarização Reversa 8. Ajuste a tensão da fonte inicialmente para zero, através do potenciômetro de PS-2. A medida de tensão é feita com o osciloscópio ligado nos bornes do sistema principal porque não há ponto de prova no circuito 9. Meça a corrente no circuito para as várias tensões da fonte indicadas e anote os resultados na tabela da Fig. 5. 10. Ao terminar, retorne PS-2 para zero volt.

PS-2 [V]

0 -1 -5 -10

Corrente Reversa A]

Fig. 5 - Medidas de Corrente Reversa

Discuta com os colegas e o professor os seus resultados. São coerentes com o esperado ?

ATENÇÃO: APÓS A EXPERIÊNCIA, ORGANIZE SUA BANCADA CONFORME AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA I” (página iii desta apostila). BANCADA EM DESACORDO COM AS NORMAS ACARRETARÁ EM DIMINUIÇÃO DA NOTA DE LABORATÓRIO, CONFORME PREVISTO.


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CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Verificar o funcionamento do diodo de junção como retificador de meia onda. 2. Medir a tensão de barreira de potencial do diodo utilizado. 3. Observar a curva característica de transferência de um diodo no osciloscópio. 2.0 DISCUSSÃO Os diodos podem ser usados em circuitos para transformar tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas. O circuito mais simples que pode ser utilizado para esta finalidade é o circuito retificador de meia onda. As diferenças de tensão entre as ondas de entrada e saída são decorrentes da tensão de barreira de potencial do semicondutor, a qual precisa ser vencida para o diodo conduzir. As frequências dos sinais de entrada e saída não são alteradas pelo circuito retificador de meia onda. 3.0 PROCEDIMENTO RETIFICAÇÃO DA ONDA SENOIDAL 1. Localize o circuito que contém o diodo D2 (Fig. 1). Este circuito encontra-se na porção central superior da placa de circuito impresso. 2. Ajuste o gerador para amplitude mínima antes de ligá-lo. Ligue o gerador de sinais e com o auxílio do osciloscópio, ajuste sua saída para um sinal de 4V pico a pico (4 Vpp ), com frequência de 500Hz, forma de onda senoidal e com off-set igual a zero.

osciloscópio

R3

D2

~Vin osciloscópio

CANAL 01 CANAL 02

Fig. 1 – Circuito Retificador de Meia Onda 3. Conecte o osciloscópio ao circuito de modo que o canal 2 monitore a saída (tensão sobre a carga R3) e o canal 1 monitore a entrada (tensão do gerador). Ambos os canais deverão estar no modo DC. 4. Observe os sinais nos dois canais do osciloscópio e esboce-os na Fig. 2. Há alguma diferença mensurável entre um diodo ideal e este diodo ? Qual é esta diferença ? Qual o seu significado ?


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escala vertical: _____ V/div

escala horizontal: ____ ms/div

Canal 1 - Vin (gerador)

Canal 2 - VR3


Fig. 2 – Retificação da Onda Senoidal CURVA DE TRANSFERÊNCIA SENOIDAL 5. Ajuste o osciloscópio no modo X-Y (Vin=X e VR3=Y) para obter a curva de transferência VR3 = f(Vin). Plote a curva de transferência para valores de entrada entre -2V e +2V na Fig. 3. Obs: Colocar os 2 canais em GND e centrar o ponto na tela para ajustar a referência no centro.

VR3 [V]

1

2

-2

-1

1 2-1-2 Vin [V]

Fig. 3 – Característica de Transferência de Tensão da Onda Senoidal



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CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA (COM TRANSFORMADOR E TAP CENTRAL) 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um retificador de onda completa, tendo como gerador um transformador com derivação central. 2. Medir valor de pico, valor médio e valor eficaz de diferentes tensões e compará-los com os valores teóricos calculados. 3. Medir a tensão reversa máxima que ocorre sobre um diodo inversamente polarizado e comparar com o valor teórico esperado. 4. Verificar o funcionamento com filtro capacitivo e medir a ondulação de saída de uma fonte (ripple). 2.0 DISCUSSÃO Os retificadores de onda completa são circuitos capazes de converter tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas de maneira mais eficiente que os retificadores de meia onda, por fornecerem uma tensão pulsada na saída com o dobro da frequência do sinal de entrada, o que melhora as condições de filtragem. Um retificador que utiliza como gerador um transformador com secundário duplo e simétrico (tap-central) necessita apenas de dois diodos para a retificação em onda completa, os quais dividirão igualmente entre si a corrente média que é entregue à carga. A queda de tensão direta que ocorre no retificador é igual à tensão de barreira de um diodo, considerando que apenas um dos diodos conduz em cada ciclo da tensão de entrada. A ondulação que pode ser observada sobre o nível DC após a filtragem é conhecida como ripple e depende da frequência da entrada (e saída), do valor da capacitância e da corrente solicitada pela carga. Dependendo da corrente de carga, a tensão média de saída pode variar, devido ao aumento do ripple e devido às impedâncias envolvidas no circuito. 3.0 PROCEDIMENTO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA SEM FILTRO 1. Sobre sua bancada há um transformador com tensão de saída nominal 18V ou 24V. O primário do transformador deve ser ligado à tomada (127Vrms/60Hz) e o secundário deve ser inserido no protoboard. Observe que no secundário há 3 fios, conforme Fig. 1, sendo os terminais N1, N2 e terra. 2. Monte o circuito esquematizado na Fig. 1. Lembre-se: As tensões de secundário podem atingir cerca de 35V, o que é suficiente para provocar faíscas e choque elétrico em alguns casos. O transformador tem boa capacidade de corrente e curto-circuitos podem ser perigosos. Bastante atenção ao realizar as ligações!


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N1

10k

D11N4007

N2D2

1N4007

osciloscópio canal 1 (VN1)

+

-

osciloscópio canal 2 (VN2)

+

-

Fig. 1 – Circuito Retificador de Onda Completa com Tap Central 3. Utilize o canal 1 do osciloscópio para observar a tensão de secundário N1 (entre anodo de D1 e terra) e o canal 2 para medir a tensão de secundário N2. Os dois canais devem estar na mesma escala e com a mesma referência, e as medidas devem ser simultâneas. O acoplamento deve ser DC e a polaridade das pontas de prova precisam ser rigorosamente obedecidas! 4. Desenhe as formas de onda de tensão dos dois canais na Fig. 2.

escala: _____ V/div

escala horizontal: ______s/div

Canal 1 - VN1

modo de acoplamento vertical:

AC DC

escala: _____ V/div

Canal 2 - VN2


AC DC

Fig. 2 – Tensões nos secundários N1 e N2 TENSÃO DE PICO, MÉDIA E EFICAZ – MEDIDAS E CÁLCULOS 5. Utilize os recursos de medidas automáticas do osciloscópio digital e anote na tabela a seguir (Fig. 3) o valor de pico, o valor médio e o valor eficaz para cada canal, e também a frequência do sinal. Em seguida calcule o valor médio e o valor eficaz de tensão para cada canal e compare com os valores medidos.


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V(pico) medida

V(média) medida

VRMS medida

V(média) calculada

VRMS calculada

frequência

N1

N2

Fig. 3 – Valores medidos e calculados para as tensões N1 e N2

Responda: a) Os valores medidos são coerentes quando comparados com os valores calculados? b) Se não forem coerentes, justifique as diferenças observadas. 6. Mantenha o canal 1 do osciloscópio medindo a tensão VN1 e passe o canal 2 para observar a tensão sobre a resistência de carga. Desenhe estas formas de onda no gráfico da Fig. 4.

escala: _____ V/div


Canal 1 - VN1


AC DC

escala: _____ V/div

Canal 2 - VRL


AC DC

Fig. 4 – Tensões na entrada e na carga, sem filtro 7. Utilize os recursos de medidas automáticas do osciloscópio digital e anote na tabela a seguir (Fig. 5) o valor de pico, o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga, e também a frequência do sinal. Em seguida calcule o valor médio e o valor eficaz e compare com os valores medidos.

V(pico) medida

V(média) medida

VRMS medida

V(média) calculada

VRMS calculada

frequência

VRL

Fig. 5 – Valores medidos e calculados para a tensão sobre a carga


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Responda: a) Os valores medidos são coerentes quando comparados com os valores calculados? b) Se não forem coerentes, justifique as diferenças observadas. c) É possível observar a queda de tensão sobre os diodos? Qual o valor aproximado da queda de tensão observada? OBSERVAÇÃO DA TENSÃO REVERSA SOBRE OS DIODOS 8. Meça e apresente o valor da Tensão Reversa Máxima que ocorre sobre cada um dos diodos. Responda: a) Explique como foi feita a medida. b) O valor medido é coerente com o valor teórico? c) Você conseguiu observar a influência da tensão de barreira do diodo nesta medida? RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA COM FILTRO CAPACITIVO 9. Altere o circuito montado e coloque um capacitor de filtro de valor 10F em paralelo com a resistência de carga, conforme indica a Fig. 6.

*** ATENÇÃO ***

NÃO INVERTER A POLARIDADE DO CAPACITOR. ELE AQUECE E PODE SER DANIFICADO!

Fig. 6 – Circuito Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo 10. Desenhe as formas de onda de tensão dos dois canais na Fig. 7.


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escala: _____ V/div


Canal 1 - VN1


AC DC

escala: _____ V/div

Canal 2 - VRL


AC DC

Fig. 7 – Tensões na entrada e na carga, com filtro 11. Utilize os recursos de medidas automáticas do osciloscópio digital e anote na tabela da Fig. 8 o valor de pico, o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga. Analise os resultados obtidos e discuta com os colegas e o professor se os valores estão coerentes.

V(pico) medida

V(média) medida

VRMS medida

VRL

Fig. 8 – Valores medidos para a tensão filtrada sobre a carga

12. Selecione o modo AC para o canal 2 e aumente a sensibilidade do canal até poder observar a ondulação da tensão de saída (ripple). Meça o valor de pico a pico da ondulação e anote na tabela da Fig. 9. Calcule o valor teórico desta ondulação, anote na Fig. 9 e compare com o valor medido.

OBS: Use a expressão: VI

f C

Vout

R f C

(Obs.: Vout = Vmédia)

Vpp

medida Vpp

calculada

V (R=10k)

V (R=5k)

Fig. 9 – Valores medidos e calculados para a tensão sobre a carga


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13. Altere a carga para 5k colocando outro resistor de 10k em paralelo com o primeiro. Repita o item 12 e complete a tabela da Fig. 9. Responda: a) Explique o que ocorreu ao ligar-se o capacitor. b) Os valores medidos são coerentes com os valores teóricos? Justifique eventuais diferenças. EXPRESSÕES UTEIS:

Retificador de Onda Completa: Vcc =��

� VRMS =

��

√�

Onda Senoidal: Vcc = 0 VRMS =��

√�



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CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um retificador de onda completa em ponte, tendo como gerador um transformador. 2. Medir valor de pico, valor médio e valor eficaz de diferentes tensões e compará-los com os valores teóricos calculados. 3. Medir a queda de tensão direta e a tensão reversa máxima que ocorre sobre um dos diodos da ponte retificadora, e comparar com os valores teóricos esperados. 4. Verificar o funcionamento do retificador em ponte com filtro capacitivo e medir a ondulação de saída de uma fonte (ripple). 2.0 DISCUSSÃO Os retificadores de onda completa em ponte são circuitos capazes de converter tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas de maneira mais eficiente que os retificadores de meia onda, por fornecerem uma tensão pulsada na saída com o dobro da frequência do sinal de entrada, o que melhora as condições de filtragem. Um circuito que utiliza quatro diodos ligados em ponte não necessita de transformador para realizar a retificação em onda completa, sendo o transformador utilizado somente se for necessário o aumento ou a diminuição do valor da tensão de entrada. A corrente média da carga é dividida entre pares de diodos (cada diodo, na média, conduz metade da corrente de carga) e a tensão reversa máxima também é dividida, de modo que cada diodo precisa suportar metade da tensão que os diodos utilizados em um retificador com transformador e tap central. A queda de tensão direta que ocorre no retificador é igual à tensão de barreira de 2 diodos, considerando que dois diodos conduzem em cada ciclo da tensão de entrada e estão ligados em série. A ondulação que pode ser observada sobre o nível DC após a filtragem é conhecida como ripple e depende da frequência da entrada (e saída), do valor da capacitância e da corrente solicitada pela carga. Dependendo da corrente de carga, a tensão média de saída pode variar, devido ao aumento do ripple e devido às impedâncias envolvidas no circuito. 3.0 PROCEDIMENTO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE SEM FILTRO 1. Sobre sua bancada há um transformador com tensão de saída nominal 18V ou 24V. O primário do transformador deve ser ligado à tomada (127VRMS/60Hz) e o secundário deve ser inserido no protoboard. Observe na Fig. 1 que no secundário há 3 fios, sendo os terminais: N1, N2 e T. 2. Monte o circuito esquematizado na Fig. 1. Lembre-se:

As tensões de secundário podem atingir cerca de 35V, o que é suficiente para provocar faíscas e choque elétrico em alguns casos.

O transformador tem boa capacidade de corrente e curto-circuitos podem ser perigosos.

Neste experimento NUNCA ligue os dois canais do osciloscópio ao mesmo tempo, pois o circuito não tem terra comum entrada/saída, o que poderia causar um curto.

BASTANTE ATENÇÃO AO REALIZAR AS LIGAÇÕES!


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Fig. 1 – Circuito Retificador de Onda Completa em Ponte

3. Utilize o canal 1 do osciloscópio para observar a tensão de secundário N1 (acoplamento DC). Desenhe esta forma de onda de tensão na Fig. 2. 4. Utilize os recursos de medidas automáticas do osciloscópio digital e anote na tabela da Fig. 3 o valor de pico a pico e o valor eficaz da tensão VN1, e também a frequência do sinal. Em seguida calcule o valor eficaz de tensão a partir do pico a pico medido e compare com o valor medido.

escala: _____ V/div


Tensão VN1


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão VRL


AC DC

Fig. 2 – Tensões na entrada e na saída do retificador

Vp-p

medida VRMS

medida frequência

VRMS calculada

VN1

Fig. 3 – Valores medidos e calculados para as tensões


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5. Recoloque a ponta de prova do osciloscópio de modo a observar a tensão sobre a carga VRL , conforme ilustra a Fig. 4 (É NECESSÁRIO RECOLOCAR OS DOIS TERMINAIS DA PONTA DE PROVA). Desenhe esta forma de onda de tensão na Fig. 2, sobre o gráfico da tensão VN1.

Fig. 4 – Retificador de Onda Completa em Ponte, tensão sobre a carga. 6. Utilize os recursos de medidas automáticas do osciloscópio digital e anote na tabela da Fig. 5 o valor de pico, o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga, e também a frequência do sinal. Em seguida calcule o valor eficaz de tensão a partir do valor de pico medido e compare com o valor medido.

V(pico) medida

VMédio medido

VRMS medida

frequência VRMS

calculada

VRL

Fig. 5 – Valores medidos e calculados para as tensões

Responda:

a) Os valores medidos são coerentes quando comparados com os valores calculados? b) Se não forem coerentes, justifique as diferenças observadas.

MEDIDAS DE TENSÃO DIRETA E REVERSA NO DIODO – RETIFICADOR EM PONTE 7. Utilizando o mesmo circuito já montado, mantenha o terra do osciloscópio no catodo de D3 e o positivo no anodo de D3 (acoplamento DC). Desenhe na Fig. 6 a forma de onda da tensão observada.


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escala: _____ V/div

Tensão VD3


AC DC

Fig. 6 – Tensão sobre D3 Responda:

a) Quais os valores de tensão direta e de tensão reversa máxima observados? b) Os valores medidos são coerentes quando comparados com os valores calculados? c) Se não forem coerentes, justifique as diferenças observadas.

RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE COM FILTRO CAPACITIVO 8. Altere o circuito montado e coloque um capacitor de filtro de valor 10F em paralelo com a resistência de carga, conforme indica a Fig. 7.

*** ATENÇÃO *** NÃO INVERTER A POLARIDADE DO CAPACITOR. ELE AQUECE E PODE SER DANIFICADO!

Fig. 7 – Circuito Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo

9. Desenhe a forma de onda de tensão filtrada na Fig. 8. Meça o valor CC de saída com o osciloscópio e anote na tabela da Fig. 8. 10. Selecione o modo AC e aumente a sensibilidade do canal até poder observar a ondulação da tensão de saída (ripple). Desenhe a forma de onda do ripple também na Fig. 8. 11. Meça o valor de pico a pico da ondulação e anote na tabela da Fig. 9. Calcule o valor teórico desta ondulação, anote na Fig. 8 e compare com o valor medido.


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OBS: Use a expressão: VI

f C

Vout

R f C

(Obs.: Vout = Vmédia)

escala: _____ V/div


Canal 1 - VRL


AC DC

escala: _____ V/div

Canal 2 - VRIPPLE


AC DC

Fig. 8 – Tensões na entrada e na carga, com filtro

V(média) medida

VRIPPLE(pp) medida

VRIPPLE(pp) calculada

V (R=10k)

V (R=5k)

Fig. 9 – Valores medidos para a tensão filtrada sobre a carga

12. Altere a carga para 5k colocando outro resistor de 10k em paralelo com o primeiro e complete a tabela da Fig. 9. Responda:

a) Explique o que ocorreu ao ligar-se o capacitor. b) Os valores medidos são coerentes com os valores teóricos? Justifique eventuais

diferenças. ATENÇÃO: APÓS A EXPERIÊNCIA, ORGANIZE SUA BANCADA CONFORME AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA I” (página iii desta apostila). BANCADA EM DESACORDO COM AS NORMAS ACARRETARÁ EM DIMINUIÇÃO DA NOTA DE LABORATÓRIO, CONFORME PREVISTO.


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CIRCUITOS MULTIPLICADORES, LIMITADORES E GRAMPEADORES DE TENSÃO 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um circuito triplicador de tensão, observando a influência dos diversos parâmetros de circuito na forma de onda de saída. 2. Verificar o funcionamento de um grampeador positivo e a influência da configuração do circuito na forma de onda de saída. 3. Observar o funcionamento de circuitos limitadores de tensão. 2.0 DISCUSSÃO Os multiplicadores de tensão são circuitos construídos com diodos e capacitores e que têm a capacidade de produzir em sua saída tensões contínuas que são múltiplas inteiras do valor de pico da tensão alternada de entrada. Como seu funcionamento depende da carga armazenada nos capacitores, seu desempenho é influenciado por de 3 principais fatores: o valor da capacitância, a frequência do sinal de entrada e a solicitação de corrente por parte da carga. Estes fatores, aliados à queda de tensão direta nos diodos que compõem o circuito, determinam o valor CC da tensão de saída do multiplicador. Os multiplicadores são utilizados como fontes de alimentação de alta tensão e baixa corrente, pois uma alta corrente de carga faz com que os capacitores descarreguem-se mais rapidamente, gerando elevada ondulação (ripple) e consequente diminuição do valor médio da tensão de saída. Os limitadores de tensão (também conhecidos como ceifadores) são circuitos construídos com diodos e têm por função manter a tensão em sua saída dentro de limites pré-estabelecidos, conforme a sua configuração. Sua principal aplicação é proteção, a partir do condicionamento de sinais, garantindo que determinada carga não receberá tensões fora de uma determinada faixa de valores. Dependendo do arranjo dos componentes no circuito, pode-se limitar a tensão a um valor máximo, a um valor mínimo ou dentro de determinada faixa. Circuitos grampeadores têm como função deslocar a tensão alternada de entrada, adicionando ou subtraindo um valor CC à forma de onda alternada. São construídos com diodos e capacitores, e também tem seu funcionamento dependente da carga armazenada nos capacitores, o que limita a corrente a ser fornecida para o circuito de carga, de modo a garantir seu funcionamento adequado. 3.0 PROCEDIMENTO CIRCUITO TRIPLICADOR DE TENSÃO 1. Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 2. Utilize o protoboard para montar o circuito do Triplicador de Tensão esquematizado na Figura 1 observando os seguintes cuidados: a) Seja organizado na sua montagem, para facilitar eventuais correções no circuito montado; b) Evite entortar os terminais dos componentes, pois estes são frágeis podem se quebrar; c) Aplique o sinal ao circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações. 3. Ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 1KHz com amplitude de 4Vp, offset zero, e aplique o sinal de entrada ao circuito usando o cabo BNC-jacaré.


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~Canal 2

D1

+

D2+

D3

C1

C2

C3

+

–

1M

2,2F

2,2F 2,2F

Canal 1

+

+

Fig. 1 – Triplicador de Tensão 4. Meça (com osciloscópio ou multímetro) a tensão CC de saída.

Valor encontrado: _________________ .

5. Utilizando o osciloscópio, observe e anote na Figura 2 as formas de onda de tensão de entrada e tensão de ripple na saída do circuito, lembrando-se de sempre utilizar a melhor escala de visualização do aparelho. Para melhor entendimento, indique também na figura a linha de referência para cada canal. Pergunta: O valor observado da tensão DC de saída é o esperado? Justifique a sua resposta

apresentando os valores das tensões envolvidas.

escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Ripple de Saída


AC DC

Fig. 2 – Resultados do Triplicador com frequência 1kHz 6. Altere a frequência do sinal de entrada para 100kHz. 7. Meça novamente a tensão CC de saída. Valor encontrado: _________________ . 8. Utilizando-se do osciloscópio, observe e anote na figura 3 as formas de onda de tensão de entrada e tensão de ripple na saída. Pergunta: O que ocorreu com a tensão de saída e com o ripple? Explique o ocorrido.


____________________________________________________________________________________________________


escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Ripple de Saída


AC DC

Fig. 3 – Resultados do Triplicador com frequência 100kHz 9. Experimente variar a frequência do sinal para mais e para menos e observe o comportamento do ripple. Explique o que está acontecendo. CIRCUITO GRAMPEADOR DE TENSÃO 10. Monte agora o circuito Grampeador esquematizado na figura 4 observando os mesmos cuidados do item 2. 11. Ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 10KHz com amplitude de 3Vp, offset zero, e aplique o sinal de entrada ao circuito usando o cabo BNC-jacaré.

~

Canal 2

D1

+

C1

+

–

1M

10F Canal 1

+

Fig. 4 – Grampeador Positivo de Tensão 12. Com o osciloscópio, verifique as tensões de entrada e saída do circuito e anote as formas de onda na figura 5, lembrando-se de sempre utilizar a melhor escala de visualização do aparelho. Para melhor entendimento, indique também na figura a linha de referência para cada canal. 13. Desconecte o gerador do circuito, inverta o diodo e a polaridade do capacitor. Reconecte o gerador e anote as formas de onda de tensão na figura 6.


____________________________________________________________________________________________________


escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 5 – Resultado do Grampeador Positivo de Tensão

escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 6 – Resultado do Grampeador Negativo de Tensão Pergunta: Qual foi a diferença observada no funcionamento do circuito grampeador, após a

alteração realizada? Qual o efeito da tensão de barreira de potencial do diodo no resultado observado?

CIRCUITO LIMITADOR DE TENSÃO (CEIFADOR) 14. Monte o circuito Limitador Positivo Polarizado (vide Figura 7) observando os mesmos cuidados do item 2. 15. Aplique na entrada um sinal senoidal de 1KHz com amplitude de 6Vp, offset zero, usando o cabo BNC-jacaré. 16. Ajuste a fonte PS-2 para zero e anote na figura 8 os sinais de tensão de entrada e de saída. 17. Varie o valor da fonte PS-2 e observe o comportamento do sinal de saída. Explique e justifique a variação ocorrida.


____________________________________________________________________________________________________


~

Canal 2

D1

PS-2

+

–

1M

Canal 1

1k

–

+

Fig. 7 – Limitador de Tensão

escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 8 – Resultado do Limitador Positivo Polarizado



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1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Traçar a curva característica de um diodo zener. 2. Determinar a tensão de ruptura (tensão nominal do Zener) a partir de valores medidos, após traçar a curva característica. 3. Observar o funcionamento de um circuito regulador de tensão a diodo Zener. 4. Determinar a regulação de tensão experimentalmente. 2.0 DISCUSSÃO Os diodos zener são diodos especialmente projetados para funcionamento em sua região de ruptura, sendo também conhecidos como diodos de avalanche controlada e, portanto, construídos para trabalhar com polarização reversa. Em um diodo reversamente polarizado, a corrente verificada na junção é de portadores minoritários, sendo normalmente bastante baixa. Conforme aumenta-se a tensão reversa aplicada, ocorre a ruptura, e a corrente reversa aumenta rapidamente. Nos diodos Zener, após a ruptura, a tensão nos terminais pouco se altera, sendo por isso utilizados para produzir tensões de referência e em circuitos reguladores de tensão. 3.0 PROCEDIMENTO CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO ZENER 1. Utilize o protoboard para montar o circuito de polarização reversa do Diodo Zener esquematizado na Figura 1 observando os seguintes cuidados:

a) Seja organizado na sua montagem, para facilitar eventuais correções no circuito montado; b) Evite entortar os terminais dos componentes, pois estes são frágeis podem se quebrar; c) Ligue o circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações.

2. Ligue o sistema e ajuste PS-1 para obter as tensões de entrada da figura 2, iniciando com Ventrada = 0V. OBS: Utilize a melhor escala possível de sensibilidade do osciloscópio, para não comprometer a precisão das medidas.

PS-1 +

R1

Dz

oscil.Vz

canal 1

A+

150

oscil.

canal 2

Fig. 1 – Circuito de Polarização do Diodo Zener 3. Meça a tensão Vz nos terminais do diodo zener, a corrente do amperímetro e a tensão de entrada com o osciloscópio. Registre os resultados na tabela da figura 2.


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Ventrada [V]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vz [V]

Iz [mA]

Fig.2 – Tensões e Correntes no Zener

4. Trace a curva característica do Diodo Zener na Fig. 3.

Fig. 3 – Característica V-I do Diodo Zener MEDIDAS DE REGULAÇÃO DE TENSÃO 5. Altere o circuito montado para o circuito esquematizado na figura 4. Utilize RL=1k. 6. Com Ventrada (PS-1) = 3V, meça a tensão Vz nos terminais da carga e anote o resultado na tabela da figura 5. Varie a tensão de entrada conforme a tabela e complete a linha de resultados para RL=1k.

PS-1 +

R

RDz

oscil.Vz

canal 1

150

L

oscil.

canal 2

Fig. 4 – Circuito Regulador a Diodo Zener


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7. Retorne Ventrada (PS-1) para 3V, altere a resistência RL para 220, e repita as medidas da tensão Vz nos terminais da carga, completanto a tabela da figura 5.

Ventrada [V] 3 4 5 6 7 8 9 10

Vz (R=1k) [V]

Vz (R=220) [V]

REGULAÇÃO (%)

Fig. 4 – Regulação de Tensão

8. Calcule a regulação e complete a tabela, utilizando a seguinte expressão:

%100)1(

)220()1(x

kRV

RVkRV

9. Trace a curva de Regulação versus Tensão de Entrada na Figura 5.

Fig. 5 – Regulação de Tensão X Tensão de Entrada Analise o gráfico traçado e conclua se o comportamento do circuito quanto à regulação de tensão é o esperado. Por que ? ATENÇÃO: APÓS A EXPERIÊNCIA, ORGANIZE SUA BANCADA CONFORME AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA I” (página iii desta apostila). BANCADA EM DESACORDO COM AS NORMAS ACARRETARÁ EM DIMINUIÇÃO DA NOTA DE LABORATÓRIO, CONFORME PREVISTO.


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CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Traçar as curvas características de um transistor bipolar a partir de valores medidos. 2. Determinar o valor do ganho de corrente CC ( ). 3. Observar o funcionamento de um circuito em emissor comum como fonte de corrente constante. 4. Identificar as regiões ativa, de saturação e de corte, na família de curvas características. 5. Determinar o ganho de corrente CC ( ) a partir da família de curvas de saída. 2.0 DISCUSSÃO O ganho de corrente CC ( ) de um transistor bipolar conectado na configuração emissor comum pode ser determinado a partir dos valores medidos de corrente de coletor e de corrente de base (entrada, saída) a partir da seguinte expressão: = Ic / Ib Para um transistor ideal, pode ser representado por um valor constante, mas na prática, o valor de é bastante variável, dependendo principalmente da temperatura da junção e da corrente de base. As características de saída de um transistor (curvas de coletor) mostram a relação entre a corrente de coletor e a tensão coletor-emissor e são usualmente representadas pelo conjunto das curvas para diferentes correntes de base. 3.0 PROCEDIMENTO CARACTERÍSTICAS DA JUNÇÃO BASE-EMISSOR 1. Coloque a placa EB-111 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém o transistor Q1 e faça a montagem ilustrada na Fig. 1, observando cuidadosamente a ligação do amperímetro ao circuito.

5 V

+

R4RV1

R5

A

+PS-1

+

Q1

V

+

Fig. 1 - Características de Entrada do Transistor Bipolar


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3. Ajuste RV1 para obter as diversas correntes de base conforme a tabela da figura 2. 4. Para cada valor de corrente de base, meça a tensão entre base e emissor e registre os resultados.

Ibase [A] (desejada)

5-10 16-25 30-50 60-100 120-200

Ibase [A] (real)

VBE [V]

Fig. 2 – Características da Junção Base-Emissor

5. Trace o gráfico da corrente de base versus tensão base-emissor na figura 3.

40

V [V]

80

120

160

200

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 BE

I [ A]B

Fig. 3 - Característica V-I da Junção Base-Emissor Analise os resultados obtidos e conclua se o comportamento é o esperado. Discuta os resultados obtidos. GANHO DE CORRENTE 6. Conecte o circuito ilustrado na figura 5 e ajuste a tensão PS-1 para 10V. 7. Varie a corrente de base através do potenciômetro RV1, para os valores mostrados na tabela da fig. 4.

IB [A] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IC [mA]

= Ic / Ib

Fig. 4 - Valores para Ganho de Corrente CC


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5 V

+

R4 RV1

R5

A

+

PS-1

+

Q1 mA

+

Fig. 5 – Circuito para Medidas de Ganho de Corrente CC 8. Calcule o valor do ganho de corrente a partir dos resultados registrados na figura 4. Por que o valor de CC varia durante a experiência? O TRANSISTOR COMO FONTE DE CORRENTE 9. Utilizando o mesmo circuito da experiência anterior (figura 5), ajuste a tensão de PS-1 para 2V, medindo com o osciloscópio, e ajuste RV1 de modo a obter uma corrente de coletor de 2mA. 10. Altere o valor de PS-1 de acordo com os valores da tabela da figura 6 e anote as diferentes correntes de coletor obtidas.

PS-1 [V]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

IC [mA]

Fig. 6 – Medidas para o transistor como Fonte de Corrente

Pergunta-se: A corrente de coletor variou? Por que? Qual deveria ser o comportamento esperado?

CARACTERÍSTICAS DE SAÍDA 11. Monte o circuito esquematizado na figura 7. Observe que é o mesmo circuito anterior, bastando curtocircuitar o resistor R5 utilizando-se de um jumper ou um cabo apropriado.


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5 V

+

R4RV1

R5

mA

+

PS-1

+

Q1

+

A

osciloscópio

+

Fig. 7 – Levantamento das Características de Saída 12. Ajuste RV1 para obter corrente de 10A na base e ajuste PS-1 de modo a obter 0.5V ; meça o valor da corrente de coletor com o amperímetro e anote na tabela da figura 8. 13. Mude o valor de PS-1 de modo a obter todos os valores de VCE listados na tabela da figura 8. Para cada tensão VCE , anote o valor da corrente de coletor correspondente.

Obs: NÃO altere a resistência RV1 durante as medidas. Preencha a tabela por colunas, não por linhas.

IB [A] 10 20 50 80 100

VCE [V] IC [mA]

0.5

1

2

4

6

8

10

Fig. 8 – Dados para Levantamento das Características de Saída

14. Trace na figura 9 a família de curvas de IC versus VCE para IB constante. Trace uma curva para cada valor de corrente de base, construindo o conjunto de curvas de coletor para o transistor. 15. Identifique as regiões de corte, saturação e ativa no gráfico construído.

É possível observar a região de ruptura?


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V [V]CE

I [ mA]C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5

10

15

20

Fig.9 – Curvas de Coletor



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AMPLIFICADOR TRANSISTORIZADO BÁSICO 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Projetar um amplificador emissor-comum e montá-lo em protoboard. 2. Medir as tensões e correntes de polarização e comparar com os cálculos realizados. 3. Calcular o ganho de tensão teórico. Medir o ganho de tensão experimental e comparar. 4. Variar o ponto de polarização (para o corte e para a saturação) e verificar as distorções que ocorrem no sinal de saída amplificado. 5. Avaliar o efeito do capacitor de derivação de emissor no ganho de tensão. 2.0 DISCUSSÃO Para que um amplificador transistorizado funcione adequadamente é necessário escolher-se um ponto de operação próximo ao meio da reta de carga CC. Para isto, o valor da tensão VCE quiescente deve ser aproximadamente igual à metade da tensão de alimentação total do circuito, a fim de permitir a geração de um sinal CA simétrico na saída do amplificador. Quando esta condição não é atendida, o transistor poderá estar trabalhando próximo à sua região de corte ou à sua região de saturação, causando distorção do sinal de saída por ceifamento. Um amplificador emissor-comum (EC) tem como característica principal o alto ganho de tensão e a fase de saída invertida em relação à entrada. O capacitor de derivação de emissor tem por função fornecer um terra CA ao emissor, reduzindo a linearização do circuito e aumentando o ganho de tensão, sem interferir nos valores de polarização CC previamente estabelecidos. 3.0 PROCEDIMENTO 1. Projete um amplificador EC utilizando o transistor 2N2222A (mín = 75). Ajuste o ponto quiescente próximo ao meio da reta de carga CC. Utilize Vcc = 12V e corrente de coletor 2mA. 2. Monte, utilizando um protoboard, o circuito projetado, conforme ilustra a Figura 2. 3. Meça, utilizando o multímetro, os valores das tensões CC. Anote os resultados na tabela da Fig. 1 e compare-os com os valores teóricos esperados. Discutir os resultados.

VCC [V] VB [V] VE [V] VC [V] VCE [V]

Fig. 1 – Medidas das Tensões de Polarização

4.Com o gerador de sinais, aplique uma tensão senoidal na entrada, com frequência 1kHz. 5. Utilizando o osciloscópio, verifique a tensão de saída, anotando as formas de onda observadas na Figura 3. 6. Calcule o ganho experimental. Compare os valores teórico e experimental. Discutir os resultados observados. 7. Variar o ponto de polarização variando o valor de R2. Observe as distorções que ocorrem devido ao corte e à saturação. 8. Desligue e reconecte o capacitor de derivação e observe o que ocorre com o ganho. 9. Antes de encerrar o seu experimento, apresente ao professor os cálculos e os resultados.


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R1 Rc

R2 1k RE

Vcc

B C

E

+

+

Fig. 2 – Amplificador EC com Circuito de Polarização Universal

CANAL 1 AC DC

Escala Vertical: _______V/div

CANAL 2 AC DC

Escala Vertical: _______V/div

Escala Horizontal: _______s/div

Fig. 3 – Formas de Onda de Amplificação CA



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CARACTERÍSTICAS DOS TRANSISTORES JFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Traçar as curvas características de dreno e de transferência a partir de valores medidos. 2. Determinar a resistência de canal. 3. Ligar o JFET como uma resistência variável. 2.0 DISCUSSÃO O FET é conhecido como transistor unipolar porque a condução de corrente acontece por apenas um tipo de portador (elétron ou lacuna), dependendo do tipo do FET, de canal n ou de canal p. O nome “efeito de campo” decorre do fato que o mecanismo de controle do componente é baseado no campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada no terminal de controle. O Transistor JFET recebe este nome porque é um transistor FET de Junção.

CONSTRUÇÃO

SÍMBOLO

DRENO

PORTA

FONTE

p p

n

n

D

G

S

(gate)

(drain)

(source)

VDG

+

_

VGS

+

_

VDS

+

_

Fig. 1 – O transistor JFET

A figura 1 apresenta um JFET de canal n (existe também o JFET de canal p). Seu diagrama construtivo simplificado representa uma “barra” de silício semicondutor tipo n (semicondutor dopado com impurezas doadoras) e contendo incrustadas duas regiões tipo p. O JFET da figura 1 tem as seguintes partes constituintes: FONTE: (source) fornece os elétrons livres, DRENO: (drain) drena os elétrons, PORTA: (gate) controla a largura do canal, controlando o fluxo dos elétrons entre a fonte e o

dreno. As regiões p da porta são interligadas eletricamente.


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Ainda observando a figura 1, a seta apontando para dentro representa uma junção pn de um diodo. O JFET de canal p tem as mesmas partes constituintes de um JFET de canal n, porém seu símbolo apresenta a seta em sentido contrário, e as correntes e tensões são consideradas invertidas em relação ao JFET de canal n. CARACTERÍSTICAS MAIS IMPORTANTES DO JFET Controle por Tensão: a corrente entre o dreno e a fonte é controlada pela tensão aplicada na porta, em contraste com o transistor BJT, cuja corrente de coletor é controlada pela corrente de base. Alta Impedância de Entrada: para que seja possível o controle de corrente do canal n é necessário que se produza uma polarização reversa das junções da porta, provocando desta forma um aumento na região de depleção destas junções e em decorrência disto um estreitamento do canal; com isto, tem-se baixas correntes de porta, e consequentemente, alta impedância. Curvas Características: o comportamento do JFET pode ser sumarizado por suas curvas de dreno e de transcondutânica. Outras Características: os transistores JFET apresentam menores ganhos em relação aos transistores BJT e em decorrência disto têm maior estabilidade térmica; geometricamente, os JFET têm dimensões menores quando comparados com os transistores BJT. POLARIZAÇÃO DO JFET

p

p nn

+

VDD

+

VGG

D

G

S

G

Regiões deDepleção

+

+

VGG

VDD

Fig. 2 – Polarização do JFET A figura 2 apresenta o circuito de polarização de um transistor JFET de canal n. Observa-se que para que seja possível o controle da corrente de dreno são necessárias as seguintes condições:

VDD > 0

VGG < 0


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O fluxo de elétrons da fonte para o dreno depende da largura do canal, isto é, polarização reversa na porta causa aumento das regiões de depleção, diminuindo a largura do canal e dificultando desta forma a passagem da corrente entre o dreno e a fonte (é uma região de íons, formada pela difusão pela junção). Desta forma temos as seguintes condições: a) LARGURA DO CANAL: depende da tensão VGG, isto é, quanto mais negativa, maior será a região de depleção e portanto, mais estreito o canal. b) TENSÃO DE CORTE (VGS): é a tensão suficiente para desaparecer o canal (VGScorte) também conhecida como Tensão de Deslocamente (pinch-off). c) CORRENTE DE FUGA DA PORTA: Como a junção da porta opera em polarização reversa, tem-se uma corrente baixa; desta forma, a CORRENTE DE DRENO é igual à CORRENTE DA FONTE (ID). Esta é a causa da alta impedância de entrada dos JFET. OBS: Como a polarização reversa entre a porta e a fonte (VGS) não consome corrente e a largura do canal depende de VGS, o controle de ID é efetivamente feito pela tensão da porta. CURVAS DE DRENO

VGS = -4VGS = -3

VGS = -1

VGS = 0

VGS = -2

V DS

I D

15 30

0.625mA

2.5mA

5.62mA

10mA

4

Idss=

Parábola

I =kVd2

Vp

Fig. 3 - Curvas de Dreno do JFET A figura 03 apresenta as curvas de dreno de um JFET tipo n. Observa-se que estas características são semelhantes às características de um transistor BJT, apresentando as regiões de saturação, ruptura, e região ativa. Observa-se também que, nestas características, a região entre VDS = 0 e VDS = 4V apresenta um comportamento linear (região ôhmica) e que a partir de Vp a resistência aumenta. Para VGS = 0 (porta em curto) e uma tensão VDS = Vp a corrente de dreno assume o valor IDSS, que é a máxima corrente de dreno (drain-source short circuit current).

Observa-se que há uma semelhança entre as características de dreno do transistor JFET com as características de coletor de um transistor BJT.

Nota-se uma região de saturação, compreendida entre VDS = 0 e VDS = Vp.

Há uma equivalência entre corrente de dreno no JFET e corrente de coletor do BJT, bem como entre a tensão dreno-fonte do JFET e a tensão coletor-emissor do BJT.


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A região de saturação do JFET também é conhecida como REGIÃO ÔHMICA, pois nesta região a resistência entre dreno e fonte é dependente da tensão de controle da porta. Daí o fato dos transistores FET poderem ser utilizados em circuitos onde se necessita o controle de resistência através de tensão.

Uma característica importante do transistor FET é que este apresenta uma tensão VGS de corte igual a tensão Vp (máxima na saturação).

CURVAS DE TRANSCONDUTÂNCIA A curva de transcondutância relaciona a corrente de saída com a tensão de entrada de um JFET. Através da Equação de Schokley relaciona-se a corrente ID com a tensão VGS, segundo uma relação quadrática:

I IV

VD DSS

GS

GS corte

1

2

( )

Como o JFET apresenta uma relação quadrática entre a corrente de dreno-fonte e a tensão de controle VGS, diz-se que este dispositivo é um dispositivo de Lei Quadrática.

VGS

I D

I Dss

VGS(corte)

arco de parábola

Fig. 4 - Curva de Transcondutância Na região ôhmica, o JFET apresenta a seguinte relação para a sua resistência de canal:

rr

V

V

Do

GS

p

1

Idmax = KV2, onde K é uma constante especificada pelo fabricante.


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3.0 PROCEDIMENTO

1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito da figura 5 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas. 3. Ligue o sistema

A

(+) PS-1

PS-2

R4

Vgs

osciloscópio

Vds

Q1

Vo1

+

osciloscópio

1 M

D

S

G

Ids

+

Fig. 5 – Circuito com JFET

CURVAS DE DRENO 4. Ajuste Vgs = 0 através de PS-2. Varie Vds ajustando PS-1 para obter tensões de acordo com a figura 6. Meça e registre os valores das tensões e correntes para cada caso. PRESTE ATENÇÃO: Confira constantemente o valor de Vds, pois ele costuma variar; se necessário, reajuste. Usar o osciloscópio com filtro digital ativado (ACQUIRE). Levantar os dados para uma curva de Vgs de cada vez. Aterrar Vin2 para evitar ruídos.

Vds[V] 0 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 5 10 Vgs[V] Id[mA]

0

-0.25

-0.5

-3.0

Fig. 6 – Características do Dreno

5. Repita o passo anterior para todos os valores de Vgs da tabela e complete-a. 6. Em seguida, trace as Curvas Características de Dreno (conforme sugestão na figura 7), a partir dos valores medidos e responda: Quais são os valores de Idss e Vp (quando Vgs = 0 ) ?


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Fig. 7 – Curvas Características de Dreno CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERÊNCIA 7. Usando os resultados obtidos na figura 6, registre as diferentes correntes de dreno Id com a variação na tensão de porta Vgs, para três tensões Vds diferentes, conforme indicado na figura 8.

Vgs[V] 0 -0,25 -0,5 -3,0

Vds[V] Id [mA]

0,1

1

10

Fig. 8 – Características de Transferência

8. Trace as Curvas Características de Transferência conforme sugestão na figura 9.

I [mA]D

VGS

[V]

0.5

1.0

1.5

2.0

-0.5-1-1.5-2-2.5-3

Fig. 9 – Curvas Características de Transferência


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RESISTÊNCIA DO CANAL (Rds) 9. Retorne as fontes PS-1 e PS-2 aos seus valores mínimos (zerar as fontes). Monte o circuito de teste da figura 10. Obs: Neste circuito, a fonte PS-1 precisa ser ligada com fio. Use o voltímetro para medir Vo1 (não usar o osciloscópio).

V

R4

Vds

Q1

Vo1R3

(+)PS-1Vin1

Fig. 10 – Circuito Para Medida de Resistência "ON" 10. Ajuste a fonte PS-1 inicialmente para 1V (meça com o voltímetro diretamente em Vin1). 11. Meça a tensão Vds para as duas situações indicadas na figura 11 e calcule o valor da resistência de canal Rds(on) em Ohms, para cada caso, considerando-se que R3 vale 10k. Houve alteração no valor de Rds(on) ? Por que Vds tem que ser baixo ?

Vds [mV] PS-1 [V] Rds(on) [] 1

2

Fig. 11 – Medidas de Resistência do Canal

O FET COMO RESISTÊNCIA VARIÁVEL (ATENUADOR) 12. Retorne as fontes PS-1 e PS-2 aos seus valores mínimos (zerar as fontes) e faça as ligações do circuito da figura 12. O circuito é um divisor resistivo R3-Rds, observe ! 13. Ajuste Vgs para 0V e aterre a entrada Vin2 . 14. Ajuste a frequência do gerador de sinais para 1kHz e sua amplitude para 200mVp-p com uma componente contínua de 100mV, como mostra a Fig. 13 (osciloscópio em DC). 15. Meça a tensão dreno-fonte Vds e anote os valores de pico-a-pico na Figura 10. Meça e registre o valor da tensão de entrada Vin1 ao mesmo tempo. Varie Vgs de acordo com a tabela da Fig. 14 e complete-a. Responda: As mudanças em Vds são lineares ? Por que ? Obs: Rds é diferente para cada Vgs. 16. Aumente Vent para 3Vp-p com uma componente contínua de 1,5V. Varie o valor de Vgs entre 0V para –5V e observe as mudanças em Vds. Responda: Há distorções ? Explique as causas.

)1(

.)( 3

VdsPS

VdsR

Id

VdsonRds


____________________________________________________________________________________________________


Q1

Vo1R3Vin1

Vds

osciloscópio

PS-2

R4

+

V

Vgsosciloscópio

gerador

~

10k

1M

Fig. 12 – O FET como Atenuador

Fig. 13 – Forma de Onda do Sinal de Entrada

Vgs [V] Vds [mVpp] Vin1 [mVpp]

0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0

-5.0

Fig. 14 – Medidas de Atenuação

100

200


____________________________________________________________________________________________________


CIRCUITO AMPLIFICADOR COM JFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Medir os valores CC no circuito amplificador com JFET. 2. Determinar a resposta em frequência experimental do amplificador com JFET. 3. Verificar como as mudanças no resistor de carga alteram o valor do ganho de tensão. 2.0 DISCUSSÃO De maneira análoga ao que ocorre com os transistores bipolares de junção (BJT), nos transistores de efeito de campo de junção (JFET), o sinal de saída é invertido em relação ao sinal de entrada, e para o seu funcionamento é necessária a polarização CC. Ainda de maneira análoga, com o JFET é possível construir-se amplificadores Fonte-Comum, Dreno-Comum, associar estágios em cascata e montar circuitos muito parecidos com aqueles construídos com o BJT. O amplificador FET tem menor ganho e impedância mais alta que os amplficadores similares com BJT, além de ser menos sensível à radiação e gerar menos ruído. 3.0 PROCEDIMENTO TENSÕES DE POLARIZAÇÃO 1. Localize o circuito da figura 1 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas.

Fig. 1 – Polarização do Amplificador Fonte Comum (SC) 2. Ajuste Vdd ajustando a fonte PS-1 para +12V (utilize o voltímetro). OBS.: Se não for possível ajustar a fonte PS-1 para 12V, ajustar para o maior valor possível. Anote o resultado na tabela da Figura 2.

(+) PS-1

(VDD)

R4 V

Q1

Vo1

1 M

D

S

G

RV1

C3

R1


____________________________________________________________________________________________________


3. Ajuste RV1 de modo que a tensão VD (medida no multímetro) seja 6V (ou aproximadamente a metade da tensão Vdd ajustada, caso esta não tenha sido +12V). ATENÇÃO: Após ajustar RV1, cuidado para não encostar no botão do potenciômetro, pois este desajusta-se com facilidade. 4. Meça as demais tensões de polarização do JFET e registre na tabela da Figura 2.

VDD [V] VS [V] VD [V] VGS [V]

Fig. 2 – Tensões de Polarização do Amplificador SC

RESPOSTA EM FREQUÊNCIA 5. Retire o voltímetro do circuito. Para verificar o funcionamento do amplificador SC, acrescente o gerador de sinais e os 2 canais do osciloscópio, conforme esquema na figura 3.

Fig. 3 – Amplificador Fonte Comum (SC) 6. Ajuste o gerador de sinais para um sinal senoidal de 1kHz e amplitude de 200mVpp (medir no GATE). 7. Meça as tensões de entrada e saída e registre-as na tabela da Figura 4.

(+) PS-1

R4

VIN

VOUT

Q1 Vo2

1M

D

S G

RV1

C3

R1=RL=10k

~

Gerador de Sinais

VIN2 C2

C1


____________________________________________________________________________________________________


8. Varie a frequência do gerador de sinais de acordo com os valores da tabela da figura 4; registre os valores de tensão de saída, conferindo sempre se a tensão de entrada e corrigindo-a, se necessário. 9. Calcule o ganho de tensão Av = Vout/Vin e complete a tabela.

f [kHz] VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

0,1 200

1 200

5 200

10 200

20 200

30 200

50 200

70 200

100 200

Fig. 4 – Variação do Ganho com a Frequência para o Amplificador SC 10. Esboce o gráfico da resposta em frequência para o amplificador SC sob análise na Figura 5.

101

102

103

104

105

106

Fig. 5 – Resposta em Frequência para o Amplificador SC


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Usando o valor da transcondutância encontrado na experiência anterior, calcule o ganho usando a expressão Av = gm.R1 e compare com os resultados experimentais obtidos. São próximos? São coerentes? EFEITO DA VARIAÇÃO DE CARGA 11. Utilizando-se do mesmo circuito anterior, retorne a frequência do gerador para 1kHz. 12. Meça e registre na tabela da Figura 6 os valores de Vin e Vout para RL=R1. 13. Altere o valor da carga para RL=R2 e meça novamente os valores de Vin e Vout, registrando-os na tabela da Figura 6. 14. Calcule o ganho de tensão Av para ambos os casos e registre-os na tabela da Figura 6.

RL VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

R1=10 k

R2=2,2 k

Fig. 6 – Efeito da Variação da Carga sobre o Ganho de Tensão no Amplificador SC

Usando o valor da transcondutância encontrado na experiência anterior, calcule o ganho usando a expressão Av = gm.R1 e compare com os resultados experimentais obtidos. Comente.



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CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR MOSFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Traçar as curvas características do MOSFET a partir de valores medidos. 2. Ligar o MOSFET como uma chave digital e determinar suas características de comutação. 3. Ligar o MOSFET como uma chave analógica e determinar suas características de comutação. 2.0 DISCUSSÃO Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET) apresentam diversas semelhanças e algumas diferenças em relação aos Transistores JFET; a principal diferença é o fato da porta ser totalmente isolada do canal por uma camada de óxido (dióxido de silício). Com isto, o dispositivo apresenta uma impedância de entrada infinita e, dependendo da construção, tamanho físico bastante reduzido, quando comparado ao BJT ou ao JFET de mesma potência. Esta característica permite a construção de circuitos integrados com altíssima escala de integração (VLSI). Apresenta-se a seguir o apecto construtivo básico de MOSFET tipo intensificação e tipo depleção.

p

p

n

n

SS

ContatosMetálicos

G

S

D

n

n+

n+

substrato

p_

(substrato)

Canal n

SiO2

MOSFET TIPO DEPLEÇÃO

G

D

S

p

p

n

n

SS

ContatosMetálicos

G

S

D

n+

n+

substrato

p_

(substrato)

sem canal

SiO2

MOSFET TIPO INTENSIFICAÇÃO

G

D

S


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CARACTERÍSTICAS

A porta é isolada do canal

Substrato é fracamente dopado e conectado ao terminal S (fonte)

Controlado por tensão

O MOSFET depleção pode funcionar também no modo intensificação

FUNCIONAMENTO a) VGS=0: Com uma polarização nula na porta, não há alteração do canal (fisicamente ou eletricamente) e a corrente que flui pelo canal corresponde ao fluxo de elétrons livres, da mesma forma que ocorre nos transistores JFET. b) VGS<0: Aplicando-se uma tensão negativa na porta estabelece-se um campo elétrico no material dielétrico de modo que os elétrons do canal são repelidos em direção do substrato e as lacunas do substrato são atraídas, ocorrendo recombinação de portadores e causando uma diminuição do número de elétrons livres no canal. Quanto mais negativa for a tensão VGS, menor a corrente entre o dreno e a fonte (IDS). No MOSFET intensificação permanece a inexistência de canal. c) VGS>0: Ao aplicar-se uma tensão positiva na porta, estabelece-se um campo elétrico que arrasta os portadores livres do substrato (corrente de fuga), criando-se assim, novos portadores de corrente no canal a partir das colisões resultantes, e em decorrência disto há um aumento na capacidade de condução de corrente no canal; isto é chamado de operação no modo intensificação. No caso do MOSFET tipo intensificação, o acúmulo de elétrons do substrato junto ao dielétrico, causado pelo campo aplicado, forma um canal por onde circula a corrente dreno-fonte. CURVAS DE DRENO

VGS = 0

V DS

I D

Vp

GS(off)V

IDss

VGS > 0

VGS < 0

modo intensificação

modo depleção

Curvas de Dreno de um MOSFET


____________________________________________________________________________________________________


VGS

I D

VGS(off)

modo intensificaçãomodo depleção

Curva de Transcondutância do MOSFET

O VMOS é um MOSFET de potência. Um MOSFET comum trabalha com correntes na ordem de miliamperes, e o VMOS típico transfere correntes de centenas de miliamperes (exemplo: o VMOSFET VN10KM tem uma corrente típica de dreno de 300mA). O VMOS normalmente é usado em circuitos de comutação, na interface entre circuitos integrados de baixa potência e cargas de alta potência e em amplificadores de potência. Nota: Há uma diferença de parâmetros entre os MOSFETs de cada unidade, o que é

perfeitamente normal. 3.0 PROCEDIMENTO CURVAS DE DRENO (CARACTERÍSTICAS DE SAÍDA) 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor, encaixe o conector e ligue o sistema. 2. Localize o circuito da Fig. 1 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas. 3. Ajuste Vgs = 0 através de PS-2. Varie Vds ajustando PS-1 para obter tensões de acordo com a tabela da figura 2. Meça e registre os valores das tensões e correntes para cada caso. PRESTE ATENÇÃO: Ajuste primeiro V2 (V2 = – PS-2), retire a ponta do osciloscópio do circuito, e após meça Id. Os resultados serão mais precisos. ERRADO – MANDAR MEDIR DIRETO NA FONTE PS2 E NÃO RETIRAR A PONTA DE PROVA DO CIRCUITO. A IMPEDÂNCIA DO OSCILOSCÓPIO INTERFERE NAS MEDIDAS. OBS.: É perfeitamente normal não serem preenchidos todos os quadradinhos da tabela, principalmente para valores Vds maiores que 1V. Recomenda-se preencher a tabela POR LINHAS, e não por colunas; assim, levanta-se uma curva por vez.


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(+) PS-1

Q2

Vout2

Vds

osciloscópio

V2

R6

Vgs

osciloscópio

+

AR5

Vin2

Fig. 1 – Circuito de teste VMOS

Vds[V] 0 0.05 0.1 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 1.0 5.0

Vgs[V] Id[mA]

0

1

1.5

2

2.5

3

4

5

Fig. 2 – Características do Dreno – VMOS

4. Repita o passo anterior para todos os valores de Vgs da tabela e complete-a. 5. Após, trace as Curvas Características de Dreno na figura 3 (ID x VDS), a partir dos valores medidos e responda: 5.1 - Por que nem sempre Vds pode atingir Vdd ? 5.2 - O VMOS é semelhante a qual dispositivo ? Qual é a principal diferença ?


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101

102

103

104

105

106

Fig. 3 – Curvas de Dreno VMOSFET RESPOSTA À ONDA QUADRADA 6. Zerar as fontes PS-1 e PS-2 (retorne-as aos seus valores mínimos, em módulo). 7. Altere o circuito anteriormente montado para o indicado na figura 4a. 8. Ajuste o gerador de sinais para fornecer uma onda quadrada entre 0V e 5V (saída TTL) de 10kHz e fixe a fonte PS-1 em 5V. 9. Com o osciloscópio, obtenha as formas de onda de entrada e saída e esboce-as na figura 4b. Indique os valores de tensão e tempo.

Q2

Vout2

Vout

osciloscópio.

R6

(+) PS-1

R5

Vin

osciloscópio

Gerador

Vin2

Fig. 4a – O VMOS como comutador para onda quadrada 10. Repita o procedimento para as frequências de 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz (não é preciso anotar as formas de onda, apenas observe o comportamento).


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Observe atentamente os resultados observados para estas frequências e responda: 10.1 Como é a resposta à frequência ? 10.2 Existem distorções devido ao aumento da frequência ? 10.3 Compare a linearidade com um circuito semelhante que use um transistor bipolar.

11. Mantendo a frequência em 10kHz, varie PS-1 e observe o que ocorre com VdsON. Explique.

t0

5

Vin(V)

t0

5

Vout(V)

Fig. 4b – Características de comutação do VMOS para onda quadrada O VMOS-FET COMO CHAVE ANALÓGICA (COMUTADOR ANALÓGICO) 12. Zerar as fontes PS-1 e PS-2 (retorne aos seus valores mínimos, em módulo). 13. Altere o circuito anteriormente montado para o indicado na figura 5a. 14. Ajuste o gerador de sinais de modo que Vin1 seja uma senóide com aproximadamente 3,3Vpp, toda positiva (valor mínimo de 0,2V e máximo de 3,5V), com frequência de 1kHz. (ajustar o off-set do gerador). 15. Ligue alternadamente o resistor R6 a +5V ou à terra, como indicado pelas setas tracejadas na figura 5a., para operar o circuito como uma chave. Cuidado para não ligar os dois jumpers ao mesmo tempo, o que causaria uma curto-circuito na fonte de alimentação. 16. Ligue e desligue o VMOS-FET e esboce as formas de onda de entrada e saída conforme sugestão na figura 5b. 17. Desligue o VMOS e determine se a chave VMOS funciona como uma chave ideal nas frequências de 10Hz, 100Hz, 10kHz e 100kHz. 18. Mude a senóide para uma onda quadrada e observe. Como é a resposta do VMOS ? 19. Reajuste o gerador de sinais para fornecer uma onda senoidal de 1kHz com picos entre -3V e +3V, e observe com o osciloscópio a forma de onda de saída enquanto o VMOS corta e conduz. Responda: 19.1 - O VMOS-FET é uma chave analógica bidirecional ? Por que ? 19.2 - O que acontece se você usar uma fonte variável em vez da tensão de +5V ?


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Q2

Vout1

osciloscópio

R6osciloscópio

VinGerador

Vin1

~

R7

Vout

5V+

Fig. 5a. – O VMOS como comutador (chave) analógico

t0

4

Vout(V)

on off on off on off

t0

4

Vin(V)

Fig. 5b – Formas de Onda do Comutador Analógico (Chave Analógica com MOSFET)



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CIRCUITO AMPLIFICADOR COM MOSFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Montar um amplificador Fonte Comum utilizando um transistor MOSFET e os componentes disponíveis na placa EB-112. 2. Medir o ganho do amplificador e observar sua resposta em frequência. 2.0 DISCUSSÃO De maneira análoga aos circuitos amplificadores construídos com Transistores Bipolares de Junção (BJT) e com os Transistores de Efeito de Junção (JFET), podem-se construir amplificadores utilizando Transistores MOSFET nas mesmas configurações. O amplificador Fonte Comum apresenta as mesmas características do amplificador SC com JFET, ou seja, alto ganho, inversão de fase na saída e alta impedância de entrada.

3.0 PROCEDIMENTO GANHO DE TENSÃO 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Observe o circuito da Figura 1 e localize na placa EB-112 os componentes necessários para construir o amplificador SC esquematizado. 3. Após montar o amplificador, ligue o sistema e ajuste PS-1 para 10V (Vdd) . 4. Ajuste Vg de modo a obter uma tensão Vds de aproximadamente 5V (meio da reta de carga). 5. Aplique na entrada um sinal senoidal de f=1kHz e valor pico-a-pico de 40mV. 6. Observe e anote na Figura 2 as formas de onda de entrada e saída, observadas simultaneamente nos dois canais do osciloscópio. 7. Calcule o ganho de tensão nesta situação. RESPOSTA EM FREQUÊNCIA 8. Utilizando o mesmo circuito de amplificador já montado, varie a frequência do sinal de entrada e observe o comportamento do amplificador na faixa estabelecida (valores na tabela da Figura 3). 9. Trace o gráfico Ganho X Frequência na Figura 4 e entenda o resultado observado.


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Fig. 1 – Circuito Amplificador Fonte Comum SC


escala horizontal: _______ s/div

Canal 1 – sinal de entrada (gerador)

OBS: Indicar onde foi ajustada a referência de tensão (GND)


AC DC


Canal 2 – sinal de saída


AC DC

Fig. 2 – Tensões de Entrada e Saída do Amplificador SC

Q2

Vds

osciloscópio

R6 Vg

osciloscópio+

V Vin2 10k

~

C1

V2

PS-1

10k

5k

100F


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f [kHz] VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

0,1 40

1 40

5 40

10 40

20 40

30 40

50 40

70 40

100 40

200 40

500 40

1000 40

Fig. 3 – Variação do Ganho com a Frequência para o Amplificador SC

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102

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Fig. 4 – Resposta em Frequência do amplificador SC

Prof. Dr. Alceu Ferreira Alves · 2018-08-06 · unesp DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA _____...

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