Prof. Dr. Alceu Ferreira Alves · Laboratório de Eletrônica II – Prof. Alceu Ferreira Alves –...

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 II – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página i

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA II

PROGRAMAÇÃO DE AULAS – 1º SEMESTRE 2018

Horários das Aulas

Turma 2318EE11 Terças-feiras 14h às 16h Lab. 33 Prof. Alceu Turma 2318EE12 Terças-feiras 14h às 16h Lab. 36 Prof. Tiago Cabana Turma 2318EE13 Segundas-feiras 10h às 12h Lab. 36 Prof. Tiago Cabana

sem Turma

13 Turmas

11,12,14 Atividades Programadas

01 26/02 27/02 Apresentação do Programa, Critérios de Avaliação, Informações Gerais (esta aula não será computada para efeito de avaliação)

02 05/03 06/03 Laboratório 01 – Amplificador Classe A

03 12/03 13/03 Laboratório 02 – Amplificador Classe B – Parte I

04 19/03 20/03 Laboratório 03 – Amplificador Classe B – Parte II

05 26/03 27/03 Laboratório 04 – Amplificador Classe C

06 02/04 03/04 Laboratório 05 – Efeitos de Frequência

07 09/04 10/04 Semana da Engenharia – 09 a 14 de abril – não haverá aulas

08 16/04 17/04 Laboratório 06 – Resposta em Frequência de Amplificadores

09 23/04 24/04 1ª Prova (PL1) – frequência e matéria referentes às aulas ministradas (Laboratórios 01 a 06)

10 07/05 08/05 Laboratório 07 – Amplificador Diferencial

11 14/05 15/05 Laboratório 08 – Circuito Inversor e Circuito Não-Inversor de Tensão com Amp-Op

12 21/05 22/05 Laboratório 09 – Circ. Somador de Tensão e Reforçador Corrente

13 28/05 29/05 Laboratório 10 – Filtros Ativos

14 04/06 05/06 Laboratório 11 – Circuitos Não Lineares usando Amp-Op

15 11/06 12/06 Laboratório 12 – Circuitos Comparadores

16 18/06 19/06 2ª Prova (PL2) – frequência e matéria referentes às aulas ministradas nas semanas de 09 a 14 (Labs. 07 a 12)

17 – – Prática Substitutiva (*) – data a definir com os interessados

18 25/06 26/06 3ª Prova de Laboratório (PL3) – toda a matéria

02/07 03/07 Exame

(*) Aos alunos que perderam alguma prática sem justificativa.


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Laboratório de Eletrônica II – 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, nas datas especificadas na programação.

3) As notas das provas PL1 e PL2 serão ponderadas pela frequência do aluno nas aulas de laboratório que estão sendo avaliadas, 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 passa a ser a Média Final (MF) e o aluno está aprovado por nota;

Caso MP < 5,0 a prova 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 a 5,0 para aprovação.

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

Aos alunos reprovados, será oferecido um exame final, não-obrigatório. Após realizado o exame, recalcula-se a média entre a média final do semestre e nota do exame. Para aprovação a nova média deve ser igual ou superior a 5,0 (cinco inteiros).

INSTRUÇÕES GERAIS Aulas práticas com 01 ou 02 alunos 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) com os roteiros das experiências; recomenda-se sua impressão e encadernação. O uso de celular, tablet ou computador para leitura é permitido, porém não é adequado para anotações, de um modo geral;

O atraso máximo permitido aos alunos será 5 minutos; após esta tolerância, o aluno poderá entrar na sala e fazer a prática, mas ficará com registro de falta, podendo substituir até 01 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;

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 II – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2018 página iii

NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA II

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 !

7) Não é permitido aos alunos fumar, comer ou beber dentro do Laboratório Didático.


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

AMPLIFICADOR CLASSE A 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Medir as tensões de polarização em um amplificador emissor-comum e comparar os valores práticos medidos com os valores teóricos esperados. 2. Observar o funcionamento do amplificador e medir a máxima tensão de saída pico-a-pico não ceifada para o ponto quiescente no meio da reta de carga CC. 3. Recalcular a polarização de modo que a compliance de saída seja máxima. 4. Observar novamente o funcionamento do amplificador e verificar o aumento da compliance quando o ponto quiescente desloca-se para o meio da reta de carga CA. 2.0 DISCUSSÃO Os amplificadores de tensão a transistor podem ser analisados sob dois diferentes enfoques: a análise CC e a análise CA; para cada um destes enfoques, é possível traçar-se uma reta de carga, que representa o funcionamento do transistor para aquele circuito específico. Nas análises realizadas até o momento, utilizava-se apenas a reta de carga CC, pois os amplificadores analisados sempre funcionavam com pequenos sinais, excursionando sobre uma pequena região desta reta. Após vários estágios de ganho de tensão, a oscilação do sinal utiliza toda a reta de carga e a análise sob o enfoque CC já não mais representa o comportamento real do amplificador, pois deixa de considerar as impedâncias de fonte e carga. Nesta situação, faz-se necessária a análise CA, considerando-se a fonte e a carga, para representar exatamente o comportamento do amplificador. Com a reta de carga CA, torna-se possível calcular a máxima tensão de saída pico-a-pico não-ceifada do amplificador (compliance). E, considerando-se estes parâmetros CA, é possível redefinir a melhor localização do ponto quiescente, recalculando a polarização do transistor de modo a obter-se a máxima compliance. 3.0 PROCEDIMENTO OBS.: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. POLARIZAÇÃO NO MEIO DA RETA DE CARGA CC 1. Considere o amplificador EC cujo esquema encontra-se na figura 1 e calcule as tensões e correntes CC de polarização constantes na tabela da figura 2. Anote os resultados obtidos. 2. Utilize o protoboard e os componentes disponíveis em sua bancada. 3. Monte o circuito do amplificador 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 a alimentação do circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas

as ligações.


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Fig. 1 – Amplificador Emissor Comum (EC)

Grandeza VB [V] VE [V] IE [mA] VC [V] VCE [V] VCC [V]

Valor Calculado

Valor Medido –

Fig. 2 – Valores Calculados e Valores Medidos de Polarização 4. Ligue a alimentação do circuito, e utilizando-se do aparelho de medição adequado, meça e anote os resultados práticos na tabela da figura 2.

Compare os resultados medidos com os valores calculados e justifique eventuais diferenças. 5. Calcule os valores necessários para traçar a reta de carga CC e localizar o ponto quiescente para este circuito e anote-os na tabela da figura 3. Trace, na figura 4, a reta de carga CC e localize o ponto quiescente (utilize VCE medido).

TIP31

2K2 + 270

1K2

470

4K7

4,7F

4,7F

+

+

+

+12V

4,7F

1K270 - vermelho, violeta, marrom

220 - vermelho, vermelho, marrom

470 - amarelo, violeta, marrom

1 k - marrom, preto, vermelho

1,2 k - marrom, vermelho, vermelho 2,2 k - vermelho, vermelho, vermelho

4,7 k - amarelo, violeta, vermelho


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Grandeza VCE(corte) [V] IC(sat) [mA]

Reta de Carga CC

Fig. 3 – Pontos da Reta de Carga CC

Fig. 4 – Retas de Carga

6. Utillizando a reta de carga CC, estime o valor da máxima tensão de saída pico-a-pico sem distorção por ceifamento que o amplificador deveria produzir. Em seguida, aplique na entrada um sinal senoidal de 1kHz usando o cabo BNC-jacaré e observe a saída. Aumente a amplitude de entrada até obter experimentalmente a compliance.

Compliance estimada: __________________________ Compliance medida: ___________________________

Compare os dois resultados e justifique a diferença observada.

IC (mA)

VCE (V)


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7. Calcule os valores necessários para traçar a reta de carga CA e anote-os na tabela da figura 5. Em seguida, trace TAMBÉM na figura 4, a reta de carga CA. A partir das retas traçadas, justifique o ocorrido com a compliance medida.


Reta de Carga CA

Fig. 5 – Pontos da Reta de Carga CA

8. Calcule os novos valores de polarização, com os componentes escolhidos para colocar o ponto de operação próximo ao meio da reta CA. (R1=RC=1k; R2=RE=220). Preencha a tabela da figura 6 com os novos valores calculados.

Grandeza VB [V] VE [V] IE [mA] VC [V] VCE [V] VCC [V]

Valor Calculado

Valor Medido –

Fig. 6 – Novos Valores Calculados e Medidos de Polarização

9. Utilize a figura 7 para traçar novamente a reta de carga CC e localizar o novo ponto quiescente. 10. Desligue o gerador de sinais e a alimentação CC, altere o circuito, religue a alimentação e meça os novos valores CC do circuito alterado. Anote estes novos valores na tabela da figura 6.

Fig. 7 – Reta de Carga CC e Reta de Carga CA (circuito alterado)

IC (mA)

VCE (V)


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11. Calcule o corte CA e a saturação CA nesta nova situação e anote na tabela da figura 8. 12. Trace na figura 7 a reta de carga CA (as duas retas devem estar no mesmo gráfico).


Reta de Carga CA

Fig. 8 – Pontos da Reta de Carga CA

13. Aplique na entrada um sinal senoidal de 1kHz usando o cabo BNC-jacaré e observe a saída. Aumente a amplitude de entrada até obter experimentalmente a compliance.

Compliance medida: ___________________________

Observe as retas traçadas na figura 7 e conclua se o resultado experimental obtido é coerente. Houve melhora no valor da compliance? Justifique.

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


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AMPLIFICADOR CLASSE B – PARTE I 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Medir as tensões de polarização em um amplificador Push-Pull e comparar os valores práticos medidos com os valores teóricos esperados. 2. Observar o funcionamento do amplificador e medir a máxima tensão de saída pico-a-pico não ceifada. 3. Verificar a distorção por cross-over em um amplificador com polarização mal-projetada. 2.0 DISCUSSÃO Operação classe B de um transistor significa que a corrente do coletor flui durante somente 180º do ciclo CA. Isto implica que o ponto Q se situe aproximadamente no corte para as duas retas de carga, CA e CC. A vantagem da operação classe B é a menor dissipação de potência no transistor, que resulta em maior eficiência e menor corrente drenada da fonte. Quando um transistor opera em classe B, ele corta um semiciclo. Para evitar a distorção resultante é necessário o uso de dois transistores num arranjo push-pull; isto quer dizer que um transistor conduz durante um semiciclo e o outro transistor conduz durante o outro semiciclo, sendo que ambos estão configurados como seguidores de emissor, com ganho de tensão igual a um e forte linearização. Deste modo, obtém-se amplificadores classe B com baixa distorção e alta eficiência. Arranjos push-pull são normalmente utilizados nos estágios de saída dos amplificadores de potência, por oferecerem baixa impedância de saída e alta impedância de entrada. 3.0 PROCEDIMENTO OBS.: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. POLARIZAÇÃO DO AMPLIFICADOR PUSH-PULL 1. Considere o amplificador Push-Pull cujo esquema encontra-se na figura 1 e calcule as tensões e correntes CC de polarização constantes na tabela da figura 2. Anote os resultados obtidos. 2. Insira a placa EB-98 no sistema (ou coloque o protoboard sobre a bandeja). Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 3. Monte o circuito do amplificador 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 a alimentação do circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas

as ligações. 4. Ligue a alimentação do circuito, e utilizando-se do aparelho de medição adequado, meça e anote os resultados práticos na tabela da figura 2.

Compare os resultados medidos com os valores calculados e justifique eventuais diferenças.


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Fig. 1 – Amplificador Push-Pull

Grandeza VCC [V] VE [V] VB1 [V] VB2 [V] Vx [V]

Valor Calculado

Valor Medido

Fig. 2 – Valores Calculados e Valores Medidos de Polarização 5. A partir dos resultados práticos (valores medidos), calcule as tensões pedidas na tabela da figura 3.

VCE1 [V] VCE2 [V] VBE1 [V] VBE2 [V]

Fig. 3 – Cálculo das tensões de polarização

Q1 TIP31

3,9K

680

4,7

4,7

+

+

Q2 TIP32

3,9K

680

4,7

1K

Vx

PS-1 = 9V

+

TIP 31TIP 32

BASE

COLETOR

EMISSOR

680 - azul, cinza, marrom


3,9 k - laranja, branco, vermelho


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AMPLIFICAÇÃO DE SINAL CA 6. Utilizando o gerador de sinais, aplique na entrada do circuito um sinal senoidal de 1kHz com amplitude de 1V. Observe simultaneamente os sinais de entrada e saída e anote-os na figura 4.

Fig. 4 – Tensões de entrada e saída no amplificador classe B – Push-Pull

Há alguma distorção perceptível no sinal de saída? Quanto é o ganho de tensão nesta situação?

Ganho (Av) = _______________ COMPLIANCE 7. Aumente a amplitude do sinal de entrada enquanto observa simultaneamente os sinais de entrada e saída. Verifique e anote a o valor da compliance para esta situação.

PP = _______________ O resultado encontrado é o esperado? DISTORÇÃO POR CROSS-OVER 8. Desligue a alimentação do circuito e o gerador de sinais. 9. Altere o circuito, curto-circuitando os dois resistores de 680. 10. Religue a alimentação (Vcc = 9V). Com o voltímetro meça os novos valores de polarização e complete a tabela da figura 5.

CANAL 1 AC DC Escala vertical: _______ V/div


Escala horizontal: ______ s/div


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Grandeza VCC [V] VE [V] VB1 [V] VB2 [V]

Valor Medido

Fig. 5 – Novos valores medidos de polarização 11. Aplique novamente um sinal senoidal de 1kHz, ajustando a amplitude de entrada para 2V. 12. Observe simultaneamente os sinais de entrada e saída e anote-os na figura 6.

Fig. 6 – Entrada e Saída no Amplif. Push-Pull – Distorção por Cross-over

Foi observada distorção por cross-over? Explique porque a alteração implementada causou este tipo de distorção.






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AMPLIFICADOR CLASSE B – PARTE II 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Observar a corrente de coletor no amplificador Push-Pull. 2. Verificar a polarização de base com compensação de temperatura utilizando diodos. 3. Observar o funcionamento do espelho de corrente. 2.0 DISCUSSÃO Em um amplificador classe B é necessário ajustar o ponto quiescente ligeiramente acima do corte para evitar-se a distorção por cross-over, ajustando-se a polarização para um valor de VBE entre 0,6V e 0,7V. O grande problema reside no fato da corrente de coletor ser muito sensível às variações de VBE, a qual, por sua vez, é fortemente dependente das variações de temperatura. Quando a temperatura aumenta, a corrente no coletor aumenta. Como a corrente no coletor aumenta, a temperatura na junção aumenta ainda mais, além de reduzir o valor exato de VBE. Esta situação de realimentação positiva significa que a corrente no coletor pode “disparar” , causando o efeito de deriva térmica até que uma potência excessiva danifique o transistor. Uma forma de evitar a deriva térmica é usar diodos de compensação para produzir a tensão de polarização para os diodos do emissor. Se as curvas de junção dos diodos de compensação e dos diodos de emissor casarem, aumentos de temperatura causarão diminuição nas tensões de junção e o disparo térmico deixa de ocorrer. 3.0 PROCEDIMENTO OBS.: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. POLARIZAÇÃO DO AMPLIFICADOR PUSH-PULL 1. Considere o amplificador Push-Pull cujo esquema encontra-se na figura 1 e calcule as tensões e correntes CC de polarização constantes na tabela da figura 2. Anote os resultados obtidos. 2. Insira a placa EB-98 no sistema (ou coloque o protoboard sobre a bandeja). Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 3. Monte o circuito do amplificador 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 a alimentação do circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas

as ligações. 4. Ligue a alimentação do circuito, meça e anote os resultados práticos na tabela da figura 2. OBS.: Calcular ICQ a partir de VC1 e/ou VC2. Calcular IR a partir de VB1 e/ou VB2

Compare os resultados medidos com os valores calculados e justifique eventuais diferenças.


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Fig. 1 – Amplificador Push-Pull

Grandeza VCC VE VB1 VB2 Vx ICQ VC1 VC2 IR=3,9k

Valor Calculado –

Valor Medido

Fig. 2 – Valores Calculados e Valores Medidos de Polarização

5. A partir dos resultados práticos (valores medidos), calcule as tensões pedidas na tabela da figura 3.

VCE1 [V] VCE2 [V] VBE1 [V] VBE2 [V]

Fig. 3 – Cálculo das tensões de polarização Nesta situação, os espelhos de corrente estão funcionando corretamente? Justifique sua resposta. OBSERVAÇÃO DA CORRENTE CA NO COLETOR

Q1 TIP31

3,9K

680

4,7

4,7

+

+

Q2 TIP32

3,9K

680

4,7

1K

Vx

PS-1 = 7V

10

10

RC1

RC2

+

10 - marrom, preto, preto

680 - azul, cinza, marrom


3,9 k - laranja, branco, vermelho


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6. Utilizando o gerador de sinais, aplique na entrada do circuito um sinal senoidal de 1kHz com amplitude de 3V. Observe simultaneamente o sinal de tensão de saída e a tensão sobre o resistor RC2 e anote-os na figura 4.

Fig. 4 – Tensão e corrente na saída do amplificador classe B – Push-Pull

A partir das formas de onda observadas, calcule o valor da corrente de pico no coletor do transistor PNP. A forma de onda de corrente observada é a esperada? POLARIZAÇÃO COM DIODOS COMPENSADORES 7. Desligue a alimentação e desconecte o gerador de sinais do circuito. Altere o circuito montado substituindo os resistores de 680 por diodos, conforme indicado na figura 5.

Fig. 5 – Polarização utilizando diodos compensadores

8. Considere o amplificador Push-Pull com a nova polarização e Vcc = 10V. Recalcule as tensões e correntes CC de polarização e anote-as na tabela da figura 6.




+

Vx


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Grandeza VCC VE VB1 VB2 Vx ICQ VC1 VC2 IR=3,9k

Valor Calculado –

Valor Medido –

Fig. 6 – Valores Calculados e Valores Medidos de Polarização 9. Ligue a alimentação do circuito, reajuste a fonte PS-1 para 10V, meça e anote os resultados práticos na tabela da figura 6. 10. A partir dos resultados práticos (valores medidos), calcule as tensões pedidas na tabela da figura 7.

VCE1 VCE2 VBE1 VBE2

Fig. 7 – Cálculo das tensões de polarização

Compare os resultados medidos com os valores calculados e justifique eventuais diferenças. O espelho de corrente está funcionando corretamente? Nesta situação há o risco de deriva térmica?



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AMPLIFICADOR CLASSE C 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Observar o funcionamento de um amplificador classe C. 2. Verificar o funcionamento do grampeador CC negativo na base. 2.0 DISCUSSÃO Em um amplificador classe C, o transistor opera na região ativa menos de 180° do ciclo CA do sinal. Tipicamente, o ângulo de condução é muito menor do que 180° e a corrente do coletor é um trem de pulsos estreitos. Esta corrente não senoidal contém a frequência fundamental mais as harmônicas e é obtida através de um circuito grampeador negativo ligado à base. Um amplificador classe C sintonizado tem um circuito tanque ressonante na saída que está em sintonia com a frequência fundamental. Isto produz uma tensão de saída senoidal com frequência fr. Em um circuito multiplicador de frequência, o circuito tanque ressonante é sintonizado em alguma frequência harmônica superior, múltipla inteira da frequência fundamental da entrada. 3.0 PROCEDIMENTO 1. Antes de iniciar a montagem, meça o valor da indutância e do fator de qualidade do indutor, anotando estes resultados na tabela da figura 1. Utilize a ponte RLC digital disponível com o professor. 2. Calcule os demais parâmetros referentes ao amplificador classe C e complete a tabela.

L (H) QL fR (kHz) XL ( RS () RP () Q B (kHz)

Fig. 1 – Valores Medidos e Calculados para o Amplificador Sintonizado

L

C

X

rQ

X f LL 2. . . r R RC p L

R Q XP L L . PP Vcc 2. f

L Cr

1

2 . Q

fB r

3. Considere o amplificador classe C sintonizado cujo esquema encontra-se na figura 2. 4. Insira a placa EB-98 no sistema (ou coloque o protoboard sobre a bandeja). 5. Monte o circuito do amplificador, 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) Não ligue ainda a alimentação do circuito. d) Como indutor, use o Transformador de Pulsos (TP) fornecido. 6. Ajuste o gerador de sinais para uma entrada senoidal de 40kHz com 2Vpp. 7. Ajuste a alimentação para 10V, ligue o circuito e aplique o sinal de entrada. 8. Com o osciloscópio, observe os sinais na entrada (gerador) e na saída (carga). 9. Varie a frequência do gerador até que a saída alcance seu valor máximo (ressonância). Meça a frequência nessa situação (Obs.: o valor da fR é por volta de 40kHz, mas varia de bancada para bancada). Frequência de Ressonância calculada: ________________ (utlizando o valor de indutância medido) Frequência de Ressonância medida: ________________ (mede-se com o osciloscópio)


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10. Anote as formas de onda de entrada e de saída na figura 3.

Q12N2219

+

100K

1 F

PS- 1 = 10V

1 F

100K

+

10nF L

(medir)

EB

C

Fig. 2 – Amplificador Classe C

Fig. 3 – Amplif. Classe C – Formas de onda de tensão na entrada e na carga





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Os resultados obtidos até o momento são os esperados ? (frequência e formas de onda) Comente e justifique as diferenças observadas entre a teoria e a prática. Anote suas conclusões.

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11. Observe, simultaneamente, o sinal de entrada e o sinal na base do transistor. Anote as formas de onda na figura 4.

Fig. 4 – Amplif. Classe C – Grampeamento Negativo

O resultado é o esperado? Justifique o que foi observado.

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12. Varie a amplitude da tensão de entrada e observe o que ocorre com a tensão de saída. Anote a PP.

PP calculada: ________________ (teórica)

PP medida: ________________ (prática) 13. Altere a forma de onda da tensão de entrada para triangular, e depois, para onda quadrada. Observe as diferenças na onda de tensão na carga. Justifique as alterações de comportamento observadas.

ATENÇÃO: AO TERMINAR, ORGANIZE A BANCADA SEGUINDO AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LAB. DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA II” (página iii).

CANAL 1 AC DC (entrada) Escala vertical: _______ V/div

CANAL 2 AC DC (base) Escala vertical: _______ V/div



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ANÁLISE DE EFEITOS DE FREQUÊNCIA 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de analisar e entender o funcionamento de uma rede de avanço e de uma rede atraso, funcionando isoladamente. 2.0 DISCUSSÃO O funcionamento dos amplificadores dentro de uma banda média, onde os capacitores são aproximados por uma impedância de muito baixo valor, foi estudado em seções anteriores. Fora desta banda média, os efeitos das capacitâncias não podem ser desprezados porque influenciam significativamente no funcionamento dos amplificadores. Abaixo da banda média, os capacitores apresentam alta impedância, levando os amplificadores a ganhos menores, e acima da banda média, capacitâncias internas das junções e outras parasitas também alteram o ganho e devem ser consideradas para um perfeito entendimento do comportamento destes circuitos. A análise deste comportamento variável com a frequência pode ser introduzido com o estudo das redes de avanço e atraso, circuitos RC que permitem uma visualização da variação das impedâncias capacitivas com a variação da frequência. 3.0 PROCEDIMENTO REDE DE AVANÇO 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector. Não é necessário ligar o sistema. 2. Monte o circuito da Rede de Avanço esquematizada na figura 1; para tanto, observe os seguintes cuidados: a) Encaixe cuidadosamente os componentes no protoboard, sem forçar para não danificá-los;

b) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré.

3. Utilize o gerador de sinais e aplique uma tensão senoidal com 2Vp-p, sem offset.

100nF

1kosciloscópio

(canal 1)

osciloscópio(canal 2)

~ 2Vpp

Fig. 1 – Rede de Avanço 4. Varie a frequência do sinal de entrada para diversos valores; com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e anote os resultados na tabela da figura 2. Anote, ao menos, 10 resultados para que a curva tenha resolução adequada.


_____________________________________________________________________________________________________


OBS: A amplitude da tensão de entrada varia com a variação da frequência; corrija, se necessário.

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho

Ganho em dB

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho

Ganho em dB

Fig. 2 – Medidas na Rede de Avanço

5. Meça o valor das resistências e da capacitância, e calcule a frequência de corte do circuito. Apresente a curva de resposta em frequência da em um gráfico monolog (figura 3).

101

102

103

104

105

106

Fig. 3 – Resposta em Frequência da Rede de Avanço


_____________________________________________________________________________________________________


6. Compare o valor calculado da frequência de corte (fC) com o valor encontrado no gráfico traçado. É coerente? REDE DE ATRASO 7. Monte o circuito da Rede de Atraso esquematizada na figura 4 tomando os mesmos cuidados do item 2. 8. Ajuste o gerador de sinais para uma tensão senoidal com 2Vp-p, sem offset.

100nF

1k



~2Vpp

Fig. 4 – Rede de Atraso

9. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e anote pelo menos 10 resultados na tabela da figura 5, para diferentes frequências de sinal de entrada.

OBS: A amplitude da tensão de entrada varia com a variação da frequência;

corrija, se necessário.

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho

Ganho em dB

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho

Ganho em dB

Fig. 5 – Medidas na Rede de Atraso

10. Apresente a curva de resposta em frequência da Rede de Atraso no gráfico monolog da figura 6.


_____________________________________________________________________________________________________


11. Compare o valor calculado da frequência de corte (fC) com o valor encontrado no gráfico traçado. É coerente?

101

102

103

104

105

106

Fig. 6 – Resposta em Frequência da Rede de Atraso Responda:

1) Qual deveria se a taxa de inclinação (teórica) fora da banda de passagem para ambas as redes de atraso estudadas?

2) Quais os valores destas inclinações obtidas na prática?



_____________________________________________________________________________________________________


RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DE AMPLIFICADORES 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de analisar e entender o comportamento de um amplificador emissor comum funcionando com um sinal de frequência variável na entrada. 2.0 DISCUSSÃO O funcionamento dos amplificadores dentro de uma banda média, onde os capacitores são aproximados por uma impedância de muito baixo valor, foi estudado em seções anteriores. Fora desta banda média, os efeitos das capacitâncias não podem ser desprezados porque influenciam significativamente no funcionamento dos amplificadores. Abaixo da banda média, os capacitores apresentam alta impedância, levando os amplificadores a ganhos menores, e acima da banda média, capacitâncias internas das junções e outras parasitas também alteram o ganho e devem ser consideradas para um perfeito entendimento do comportamento destes circuitos. ATENÇÃO: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. Os cálculos necessários encontram-se ao final deste roteiro de aula. 3.0 PROCEDIMENTO RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DE UM AMPLIFICADOR EC 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector. Não ligar o sistema. 2. Monte o circuito do Amplificador Emissor-Comum 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) Encaixe cuidadosamente os componentes no protoboard, sem forçar para não danificá-los; d) Observe as polaridades dos capacitores e a pinagem do transistor; e) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré.

3. Ligue o sistema e ajuste PS-1 para 10V. (Não é preciso inicializar o sistema). 4. Ajuste o gerador de sinais para uma tensão senoidal de 100Hz com amplitude de 10mV (Vpp=20mV). 5. Meça os valores de polarização utilizando um voltímetro CC e anote os resultados na tabela 01, no final deste roteiro de aula (a corrente de emissor deve ser calculada; não abrir o circuito). 6. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e anote os resultados na tabela da figura 2. Varie a frequência, obtendo ao menos 20 resultados para posterior traçado do gráfico. OBS.: Para que os resultados sejam confiáveis e tenham qualidade, utilize sempre o osciloscópio nas escalas adequadas. Para medidas de frequência, utilize o osciloscópio.


_____________________________________________________________________________________________________


Fig. 1 – Amplificador Emissor Comum

OBS: Se a amplitude da tensão de entrada variar com a frequência; reajuste-a.

f [Hz]

Vin [mVp-p]

Vout [mVp-p]

Ganho

Ganho em dB

f [Hz]

Vin [mVp-p]

Vout [mVp-p]

Ganho

Ganho em dB

IC(máx) = 0,8A VCE(máx) = 40V

VCB(máx) = 75V PD(máx) = 0,5W

hfe = 150 fT = 300MHz

CC’ = 8pF Ce’ = 25pF

rb’ = 50Rg = 400

2N2222A

~

PS-1

10k

Vin

1k

3,3k

2,2k

1,5k

4,7F

2,2F

10F

B C

E

+

+

+

10 k marrom, preto, laranja

2,2 k vermelho, vermelho, vermelho

3,3 k laranja, laranja, vermelho

1 k marrom, preto, vermelho 1,5 k marrom, verde, vermelho


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f [Hz]

Vin [mVp-p]

Vout [mVp-p]

Ganho

Ganho em dB

Fig. 2 – Medidas no Amplificador EC 7. Apresente a curva de resposta em frequência do amplificador na figura 3.

101

102

103

104

105

106

Fig. 3 – Resposta em Frequência do Amplificador EC 8. A partir do gráfico,estime o valor das frequências de corte superior e inferior. 9. Compare os valores calculados para as frequências de corte superior e inferior com os resultados obtidos no gráfico. Eles são coerentes?


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TABELA 1

Grandeza VCC [V] VB [V] VE [V] IE [mA] re’ [] rC [] Av

Valor Calculado

–

Valor Medido

– –

TABELA 2

Grandeza fentr [Hz] fsaída [Hz] fE [Hz] fB [MHz] fC [MHz]

Valor Calculado

TABELA3

Grandeza f1 [Hz] f2 [Hz]

Valor Calculado

Valor Medido

Amplificador Emissor-Comum

, ,

1 ,2

25. //C

ent e saída C e m C C L

E e

rmVR R R r R R r A r R R

I r

Amplificador Coletor-Comum

, 1 21 2

. S

ent E saída e

R R RR R R R R r

Aspectos Frequenciais

E B

1 1 1 f f

2 ( ) 2 (Zs // ) 2 rent

s ent ent EMISSOR E E B B

fR R C R C C

, ,

C e C C PE,

1 1 1 f C C =C +C

2 ( ) 2 r 2 fsaída

saída L saída C C T e

fR R C C r

, , , ,

,1 [ ] 20.log [ ] 10.logC

B e C B G b e v v P P

e

rC C C r r r r A dB A A dB A

r

( ) ( ) 1 2

-1(1 ) ent Miller saída Miller G S

AC C A C C r R R R

A


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AMPLIFICADOR DIFERENCIAL 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Analisar e entender o funcionamento de um amplificador diferencial, funcionando com entrada simples

ou diferencial e saída simples ou diferencial; 2. Medir os ganhos experimentalmente e comparar com os valores teóricos calculados; 3. Entender o funcionamento de um espelho de corrente e verificá-lo em um amplificador diferencial. 2.0 DISCUSSÃO Dentre os diversos tipos de amplificadores que podem ser construídos com dispositivos discretos, o amplificador diferencial constitui-se numa topologia com características particulares que o torna interessante para ser utilizado como estágio de entrada de amplificadores integrados, como os Amplificadores Operacionais. O amplificador diferencial possui 2 entradas e 2 saídas, podendo ter alimentação simples ou dividida. Dependendo da maneira como o sinal de entrada é aplicado (apenas em uma das entradas, nas duas entradas com valores diferentes ou com valor igual nas duas entradas), o ganho, e por consequência, a tensão obtida na saída, podem ser alterados. Dependendo da maneira como a carga é ligada, apenas em uma saída ou entre as duas saídas, novamente podem ser obtidos valores diferentes de ganhos para cada situação. A utilização de espelhos de corrente para a polarização destes circuitos oferece a alta impedância necessária nos coletores e nos emissores dos transistores do par diferencial, contribuindo também para a necessária equalização das correntes nos 2 ramos do par diferencial. ATENÇÃO: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. 3.0 PROCEDIMENTO POLARIZAÇÃO DO PAR DIFERENCIAL 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Monte o circuito do Par Diferencial esquematizado na figura 1; para tanto, observe os seguintes cuidados:

a) Encaixe cuidadosamente os componentes no protoboard, sem forçar para não danificá-lo; b) Evite entortar demais os terminais dos componentes, para não danificá-los, pois estes serão

utilizados em aulas de outras turmas, ou mesmo nesta turma em outras experiências; c) Faça sua montagem de maneira organizada, de modo a poder identificar qual é o transistor Q1

e qual é o transistor Q2. 3. Ligue o sistema, considerando que as tensões de alimentação serão +12V e –12V. 4. Aterre as entradas vi1 e vi2 e meça, com o voltímetro, as tensões de polarização nos coletores e nos emissores de Q1 e Q2. Anote os resultados na tabela da figura 2.


_____________________________________________________________________________________________________


Fig. 1 – Circuito do Amplificador Diferencial

PS-1

PS-2 Vc1 Vc2 Ve1=Ve2

Fig. 2 – Tensões de Polarização do Par Diferencial

AMPLIFICAÇÃO DE SINAIS – ENTRADA SIMPLES / SAÍDA SIMPLES 5. Desligue a entrada vi1 do terra e aplique nela um sinal senoidal de 10mV de pico, frequência de 1kHz. Mantenha a entrada vi2 aterrada e a saída vo1 em aberto. Esboce na figura 3 as formas de onda de tensão de entrada, e a saída observada em vo2 . OBS: Para poder verificar a defasagem entre os dois sinais, observe os dois canais do osciloscópio ao mesmo tempo, embora em escalas diferentes devido ao ganho.

6. Mantenha o canal 1 em vi1 e passe o canal 2 do osciloscópio para a saída vo1. Esboce a forma de onda de vo1 juntamente com a tensão vo2 . Observe a defasagem e os valores de pico-a-pico de ambas as ondas. 7. Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação.

G a n h o T e ó r i c o : _______________

G a n h o E x p e r i m e n t a l : _______________

Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado?

2N2222A

PS-1

100k

100k

B C

E

2N2222A

100k

PS-2

Q1 Q2

vo1 vo2

vi1 vi2


_____________________________________________________________________________________________________


Canal 1 – Vi1 (gerador) – escala vertical: ____ mV/div Canal 2 – Vo1,Vo2 (saídas) – escala vertical: _____ V/div

escala horizontal (ambos): _____ ms/div

Fig. 3 – Ganho Diferencial – Entrada e Saída Simples AMPLIFICAÇÃO DE SINAIS – ENTRADA SIMPLES / SAÍDA DIFERENCIAL 8. Com o mesmo circuito em funcionamento, meça a tensão diferencial de saída. Para tanto, conecte o canal 1 do osciloscópio na saída vo2 e o canal 2 do osciloscópio na saída vo1 e faça a leitura da saída diferencial (o osciloscópio deverá estar no modo diferencial de leitura, fornecendo: vo2 – vo1 ). Esboce a forma de onda observada na figura 4.

Canal 1 – Canal 2(tensão diferencial de saída)

escala vertical: _____ V/div

escala horizontal: _____ ms/div

Fig. 4 – Ganho Diferencial – Entrada Simples e Saída Diferencial 9. Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação.


_____________________________________________________________________________________________________


G a n h o T e ó r i c o : _______________


Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado?

ANÁLISE DE MODO COMUM – SAÍDA SIMPLES 10. Desligue o modo diferencial do osciloscópio. 11. Conecte as duas entradas do amplificador diferencial no gerador, ajustando as entradas de modo que

vi1 = vi2 com 100 mVp, frequência 1kHz, senoidal. 12. Esboce na figura 5 as formas de onda de tensão de entrada, e a saída observada em vo2 .

Canal 1 – entrada de modo-comum

escala vertical: _____ V/div

Canal 2 – Vo2 (saída) – escala vertical: _____ V/div


Fig. 5 – Ganho de Modo-Comum – Saída Simples 13. Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação.

G a n h o T e ó r i c o : _______________


Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado? ANÁLISE DE MODO COMUM – SAÍDA DUPLA 14. Com o mesmo circuito em funcionamento, meça a tensão diferencial de saída.

Qual foi o resultado obtido nesta situação? Este resultado era o esperado?


_____________________________________________________________________________________________________


AMPLIFICADOR NÃO-INVERSOR E AMPLIFICADOR INVERSOR DE TENSÃO COM AMP-OP 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Verificar a operação do amplificador operacional (AMP-OP) em malha fechada. 2. Verificar experimentalmente o ganho de um amplificador inversor e de um amplificador não-inversor de tensão com AMP-OP, para sinais CC e CA, utilizando-se de multímetro digital e osciloscópio. 3. Medir as impedâncias de entrada e saída para o amplificador não-inversor de tensão. 4. Verificar a redução do off-set de saída causada pela realimentação negativa. 5. Determinar a resposta em frequência destes amplificadores. 2.0 DISCUSSÃO A realimentação negativa altera as características de malha aberta do AMP-OP, e no caso da configuração de amplificador inversor, deverá ser observado que a impedância de entrada estabiliza-se, a impedância de saída diminui e o ganho diminui e estabiliza-se. Já a configuração de amplificador não-inversor tem sua impedância de entrada aumentada, a impedância de saída diminuída e o ganho também diminui e estabiliza-se. Um amplificador operacional integrado pode ser utilizado para amplificar tensões CC e CA, e o ganho deste amplificador depende da configuração da realimentação negativa escolhida. Na presente experiência, serão configurados o amplificador inversor de tensão, que tem como ganho:

mreali

ventr

RA

R

e também o amplificador não inversor de tensão, que tem como ganho:

1 realimv

entr

RA

R

Experimentalmente, o ganho pode ser obtido medindo-se as tensões de entrada e saída do circuito e calculando-se a relação:

saidav

entrada

VA

V

Deve ser observado que no amplificador inversor o sinal de saída tem fase invertida em relação ao sinal de entrada. Além de alterar as características básicas de funcionamento do amplificador operacional em malha aberta, a realimentação negativa também altera o offset de saída, reduzindo-o, e aumenta a faixa de resposta em frequência dos amplificadores assim realimentados. 3.0 PROCEDIMENTO AMPLIFICADOR NÃO-INVERSOR DE TENSÃO 1. Insira a placa EB-98 no sistema (ou coloque o protoboard sobre a bandeja). Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 2. Monte o circuito do Amplificador Não-inversor de tensão esquematizado na figura 1 utilizando-se do Amp-Op 741; para tanto, observe os seguintes cuidados:


_____________________________________________________________________________________________________


a) Encaixe cuidadosamente o CI no protoboard e se necessário retirá-lo, faça com atenção para não entortar ou danificar seus terminais; b) Não se esqueça de ligar a alimentação do CI, deixando para energizar a MB-U apenas quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações; c) Evite entortar demais os terminais do capacitor, pois este é frágil e quebra-se com facilidade; d) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré. e) Seja organizado na sua montagem, para facilitar eventuais correções no circuito montado;

Fig. 1 – Amplificador Não-inversor de Tensão MEDIDAS DE AMPLIFICAÇÃO CC 3. Energize o circuito. 4. A fonte CC variável PS-1 será utilizada como o sinal CC de entrada do amplificador. Varie a fonte PS-1 para os valores da tabela da figura 2. Faça o melhor ajuste possível das tensões e anote o valor real que o voltímetro indicar. Com o uso do mesmo voltímetro, meça também a tensão de saída para cada caso e complete a tabela da figura 2.

Vent [V] (desejada)

0 1 2 4 7 10

Vent [V] (medida)

Vsaída [V]

Ganho Real (medido)

Fig. 2 – Ganho CC do Amplificador Não-inversor

Os valores medidos de ganho CC são coerentes com o valor teórico calculado? MEDIDAS DE AMPLIFICAÇÃO CA 5. Para o mesmo circuito já montado, substitua a entrada CC (PS-1) por uma entrada senoidal (gerador de sinais) de 10kHz e 2Vp-p, sem nível DC (offset). Retire o voltímetro do circuito. 6. Com o auxílio do osciloscópio, utilizando os 2 canais simultaneamente, esboce as formas de onda de entrada e saída, registrando os eixos horizontal e vertical na figura 3.


_____________________________________________________________________________________________________


7. Calcule o valor do ganho e conclua o que foi observado com relação aos resultados teórico/prático e fase do sinal. Foi observado nível DC no sinal de saída? Por que?

Fig. 3 – Ganho CA do Amplificador Não-inversor MEDIDAS DE IMPEDÂNCIA DE ENTRADA E SAÍDA 8. Para a medida de impedância de entrada, retire o osciloscópio e o gerador de sinais do circuito. 9. Mantenha o circuito alimentado e meça, com o ohmímetro, a resistência entre Vent e terra.

Zin = _____________ 10. Ligue Vent ao terra (curto-circuito da entrada) e meça, com o ohmímetro, a resistência entre Vsaída e terra. (mantenha o circuito normalmente com a sua alimentação)

Zout = _____________ VERIFICAÇÃO DO EFEITO DA REALIMENTAÇÃO NEGATIVA SOBRE O OFF-SET DE SAÍDA. 11. Mantenha o curto-circuito da entrada e retire o ohmímetro da saída. 12. Abra a realimentação (retire o resistor) e meça a tensão de saída com o voltímetro.

vos saída( )OL = _____________

13. Ligue novamente o resistor de realimentação e mantenha a entrada curto-circuitada; meça novamente a tensão de saída com o voltímetro nesta condição.

vos saída( )CL = _____________

Comente o que foi observado com relação à tensão de off-set de saída em ambos os casos.

AMPLIFICADOR NÃO INVERSOR escala vertical (ch1) = _________ escala vertical (ch2) = _________ escala horizontal = _____________ ganho prático = __________________


_____________________________________________________________________________________________________


AMPLIFICADOR INVERSOR – MEDIDAS DE AMPLIFICAÇÃO CC 14. Monte agora o circuito do Amplificador Inversor de tensão esquematizado na figura 4, utilizando-se do Amp-Op 741.

Fig. 4 – Amplificador Inversor com Amp-Op 15. Varie a fonte de tensão PS-1 para os valores da tabela da figura 5. Faça o melhor ajuste possível das tensões e anote o valor real que o voltímetro indicar. Com o uso do mesmo voltímetro, meça também a tensão de saída para cada caso e complete a tabela da figura 5.

Vent [V] (desejada)

1.0 2.0 4.0 7.0 8.0 10

Vent [V] (medida)

Vsaída [V]

Ganho Real (medido)

Fig. 5 – Ganho do Amplificador Inversor

Os valores medidos de ganho CC são coerentes com os valores teóricos calculados? MEDIDAS DE AMPLIFICAÇÃO CA 16. Para o mesmo circuito já montado, retire os voltímetros e a fonte PS-1. 17. Aplique na entrada um sinal triangular de 1kHz e 1Vp-p, sem nível DC do gerador. 18. Com o auxílio do osciloscópio, utilizando os 2 canais simultaneamente, esboce as formas de onda de entrada e saída, registrando os eixos horizontal e vertical na figura 6. Observe a inversão de fase. 19. Calcule o valor do ganho e conclua o que foi observado com relação aos resultados teórico/prático e fase do sinal. Foi observado nível DC no sinal de saída? Por que?


_____________________________________________________________________________________________________


Fig. 6 – Ganho CA do Amplificador Inversor

AMPLIFICADOR INVERSOR escala vertical (ch1) = _________ escala vertical (ch2) = _________ escala horizontal = _____________ ganho prático = __________________


_____________________________________________________________________________________________________


AMPLIFICADOR SOMADOR COM AMP-OP E REFORÇADOR DE CORRENTE 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Construir e verificar o funcionamento de um amplificador somador de tensão utilizando amplificador

operacional; 2. Verificar experimentalmente o funcionamento de um reforçador de corrente push-pull ligado à saída de

um amp-op. 2.0 DISCUSSÃO Um amplificador inversor construído com amplificador operacional pode ter uma ou diversas entradas; cada uma das entradas contribui com uma parcela de corrente na entrada inversora do amp-op, fazendo com que a tensão de saída seja proporcional à soma destas correntes de entrada. Considerando-se que a entrada inversora é um terra virtual, a tensão de saída será então propocional à soma das tensões aplicadas nas entradas, ponderadas pelos respectivos resistores de entrada, conforme a expressão a seguir:

1 2 3 4

...

saida 31 2 4

saida

V VV V V

R R R R R

Como trata-se de um amplificador inversor, para uma entrada positiva, a saída é negativa e para uma entrada negativa, tem-se uma saída positiva; por este motivo, faz-se necessária uma alimentação dividida (ou simétrica), ou então alterações no circuito que permitam a inversão de fase para o sinal amplificado de saída. Isto é possível polarizando-se a entrada não-inversora do amp-op com uma tensão positiva, próxima à metade da tensão de alimentação e uso de capacitores para acoplamento e derivação. Em algumas aplicações, a capacidade de corrente na saída do amplificador operacional é insuficiente para os requisitos da carga; nestas situações, é possível amplificar-se a corrente de saída utilizando-se um transistor (para correntes unidirecionais) ou dois transistores num arranjo push-pull para correntes alternadas. A realimentação negativa encarrega-se de minimizar os efeitos de VBE, dispensar a polarização na base dos transistores e praticamente eliminar a distorção por cross-over. 3.0 PROCEDIMENTO AMPLIFICADOR SOMADOR DE 3 ENTRADAS COM ALIMENTAÇÃO SIMÉTRICA 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector; 2. Monte o circuito da figura 1, tomando os seguintes cuidados:

a) Encaixe cuidadosamente o CI LM741 no protoboard e se necessário retirá-lo, faça com atenção para não entortar ou danificar seus terminais (pinagem do CI na figura 6);

b) Não se esqueça de ligar a alimentação do CI, deixando para energizar a MB-U apenas quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações;

3. Aplique as tensões de entrada conforme o esquema, ajustando-as para os seguintes valores: PS-1 = 1V PS-2 = –4V Gerador: senoidal, sem offset, 1kHz, 1Vpp 4. Esboce a forma de onda de saída na figura 2. O resultado é o esperado? 5. Varie a tensão das fontes PS-1 e PS-2 e observe o comportamento da tensão de saída.


_____________________________________________________________________________________________________


_

+

741

10k

Vs

+12V

PS-2 -12V


~PS-1

osciloscópio(canal 2)2

3

6

7

4

10k

10k

10k

V

Fig. 1 – Amplificador Somador com Amp-Op

Fig. 2 – Tensão de Saída do Somador REFORÇADOR DE CORRENTE PUSH-PULL 6. Desligue a alimentação. 7. Monte o circuito esquematizado na figura 3, do amplificador inversor sem reforçador de corrente. 8. Ligue novamente a alimentação e aplique na entrada um sinal senoidal de 0,5Vpp, sem offset do gerador, frequência de 1 kHz. 9. Aumente o valor da tensão de entrada para 2Vpp e observe o que ocorre na saída. Anote na figura 4 as formas de onda de tensão de entrada e saída.

Quais são os valores das tensões de saturação positiva e negativa? Você não acha que estes valores estão muito baixos? Explique o que está ocorrendo.

AMPLIFICADOR SOMADOR escala vertical = _____________ escala horizontal = _____________


_____________________________________________________________________________________________________


_

+

741

+12V

-12V



~

2

3

6

7

4

47k

10k

100

Fig. 3 – Amplificador Inversor sem Reforçador de Corrente

Canal 1 – tensão do gerador escala vertical: ___________V/div

Canal 2 – tensão na carga

escala vertical: ___________V/div


Canal 1 – tensão do gerador escala vertical: ___________V/div

Canal 2 – tensão na carga-

escala vertical: ___________V/div

Amplificador Inversor SEM reforçador de corrente

Amplificador Inversor COM reforçador de corrente

Fig. 4 – Formas de onda de tensão no Amplificador Inversor 10. Desligue novamente a alimentação e o sinal da entrada. 11. Acrescente o reforçador de corrente push-pull, conforme esquematizado na figura 5.

OBSERVE A PINAGEM CORRETA DOS TRANSISTORES NA FIGURA 6.

CUIDADO AO LIGAR PARA NÃO INVERTER OS TERMINAIS!


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12. Após conferir as ligações, ligue a alimentação e aplique na entrada um sinal senoidal de até 3Vpp, sem offset do gerador, frequência de 1 kHz e anote na figura 4 as formas de onda de tensão de entrada e saída.

_

+

741

+12V

-12V

osciloscópio (canal 1)

osciloscópio (canal 2)

~

2

3

6

7

4

47k

10k TIP31

TIP32 100

Fig. 5 – Amplificador Inversor com Reforçador de Corrente 13. Calcule a corrente de pico na carga. Tire suas conclusões sobre o funcionamento do reforçador Push-Pull. Foi possível observar cross-over ?

Fig. 6 – Pinagem dos terminais dos transistores TIP 31 e TIP32 e do CI LM741

TIP 31TIP 32

BASE

COLETOR

EMISSOR


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FILTROS ATIVOS COM AMP-OP

1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Entender como funcionam os filtros ativos que utilizam-se de amplificadores operacionais. 2. Verificar o funcionamento dos mesmos, levantando as curvas de resposta em frequência dos filtros ativos em papel monolog. 3. Determinar experimentalmente as frequências de corte (a partir dos gráficos) para filtros ativos e comparar com os valores teóricos. 2.0 DISCUSSÃO Um amplificador operacional pode ser utilizado para a construção de filtros (ativos) passa-baixas, passa-altas, passa-faixa e rejeita-faixa. Nesta prática serão verificados os funcionamentos de um filtro passa-baixas (FPB) e de um filtro passa-altas (FPA), que na sua banda média apresentam ganho relativamente estável, e fora da banda de passagem apresentam uma inclinação dependente do número de pólos, sempre múltipla de 20 dB/década. Para os filtros ativos a serem estudados (Butterworth, 1 Pólo e 2 Pólos, não-inversores), se os resistores e capacitores de filtro de cada rede de atraso forem iguais, a frequência de corte pode ser calculada por:

fc 1

2RC

O ganho na banda média pode ser obtido medindo-se as tensões de entrada e saída do circuito e calculando-se a relação:

AV

Vvsaída

entrada

11

2

R

R

ATENÇÃO: Recomenda-se aos senhores alunos que realizem os cálculos necessários para esta experiência antecipamente e tragam os resultados já computados, para facilitar a implementação dos circuitos e aproveitar melhor o tempo de aula. 3.0 PROCEDIMENTO FILTRO PASSA-BAIXAS DE 1 PÓLO 1. Insira a placa EB-98 no sistema (ou coloque o protoboard sobre a bandeja). Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 2. Monte o circuito do FPB de 1 Pólo esquematizado na figura 1 utilizando-se do Amp-Op 741; para tanto, observe os seguintes cuidados: a) Encaixe cuidadosamente o CI no protoboard e se necessário retirá-lo, faça com atenção para não entortar ou danificar seus terminais; b) Não se esqueça de ligar a alimentação do CI, deixando para energizar a MB-U apenas quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações; c) Evite entortar demais os terminais do capacitor, pois este é frágil e quebra-se com facilidade; d) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré. e) Seja organizado na sua montagem, para facilitar eventuais correções no circuito montado; 3. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal.


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8.2k

33nF

270

4.7k

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entradasaída

Fig. 1 – Filtro Ativo Passa-Baixas de 1 Pólo 4. Calcule a frequência de corte do filtro e escolha as frequências nas quais colherá os pontos para construir o gráfico. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída e anote os resultados na tabela da figura 2. 5. Calcule o ganho experimental e apresente a curva de resposta em frequência do FPB de 1 Pólo em um gráfico monolog (figura 3). OBS: A amplitude da tensão de entrada varia ligeiramente com a variação da frequência; corrija, se necessário. Caso observe deformação na onda de saída devido ao slew-rate do amp-op, diminua a amplitude do sinal de entrada para aumentar a Banda de Potência do amplificador.

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho [dB]

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho [dB]

Fig. 2 – Medidas no FPB de 1 Pólo

6. Determine a frequência de corte (fc) no gráfico e observe a taxa de inclinação acima de fc. 7. Compare o resultado experimental obtido com a frequência teórica calculada. Meça e anote o valor das resistências e do capacitor utilizado. Comente as diferenças eventualmente observadas.


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101

102

103

104

105

106

Fig. 3 - Resposta em Frequência do FPB de 1 Pólo FILTRO PASSA-ALTAS DE 2 PÓLOS 8. Monte o circuito do FPA de 2 Pólos esquematizado na figura 4 utilizando-se do Amp-Op 741 e observando os mesmos cuidados do item 2. 9. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal.

33nF

270

33nF

270

8.2k

4.7k

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entrada

saída

Fig. 4 – Filtro Ativo Passa-Altas de 2 Pólos 10. Calcule a frequência de corte do filtro e escolha as frequências nas quais colherá os pontos para construir o gráfico. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída e anote os resultados na tabela da figura 5.


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11. Calcule o ganho experimental e apresente a curva de resposta em frequência do FPA de 2 Pólos em um gráfico monolog (figura 6). OBS: Se necessário, corrija a amplitude da tensão de entrada. Caso observe deformação na onda de saída devido ao slew-rate, diminua a amplitude de entrada.

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho [dB]

f [Hz]

Vin [Vp-p]

Vout [Vp-p]

Ganho [dB]

Fig. 5 - Resposta em Frequência do FPA de 2 Pólos

12. Determine a frequência de corte (fc) no gráfico e observe a taxa de inclinação abaixo de fc . 13. Compare o resultado experimental com a frequência calculada. Comente as diferenças observadas.

101

102

103

104

105

106

Fig. 6 – Resposta em Frequência do FPA de 2 Pólos


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CIRCUITOS NÃO LINEARES COM AMP-OP 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Entender como funciona um retificador ativo com amp-op (retificador de instrumentação). 2. Construir um detector de pico ativo e observar o efeito da carga no valor de pico detectado. 3. Entender o funcionamento dos circuitos limitador e grampeador positivos ativos. 2.0 DISCUSSÃO Os amp-op's podem melhorar o funcionamento de circuitos que usam diodos (retificadores, grampeadores, ceifadores, etc.), reduzindo substancialmente o efeito da tensão de compensação dos diodos, além de praticamente eliminar os efeitos de carga e de fonte nestes mesmos circuitos Para que um circuito retificador convencional (não-ativo) funcione adequadamente é necessário que a tensão de entrada seja maior que 0,7V para diodos de silício e 0,3V para diodos de germânio. Quando a tensão de entrada é menor que estes valores, não é possível vencer-se a barreira de potencial da junção e o circuito não funciona. Os circuitos retificadores ativos superam esta limitação, utilizando-se das propriedades de funcionamento dos amplificadores operacionais que, devido à realimentação negativa, geram tensão suficiente em sua saída para colocar o diodo em condução, antes mesmo da tensão de entrada ter atingido a tensão de barreira. No caso dos detectores de pico, a baixa impedância de saída do amp-op garante carga praticamente instantânea do capacitor, ficando o mesmo carregado com o valor máximo do pico positivo da tensão de entrada. Nos intervalos em que os picos de tensão de entrada forem menores que a tensão do capacitor, a descarga do mesmo ocorrerá em função da carga ligada a ele. Para os circuitos limitador e grampeador, a eliminação praticamente total da tensão de barreira do diodo permite sua utilização em tensões pequenas de entrada. 3.0 PROCEDIMENTO RETIFICADOR ATIVO 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Monte o circuito do Retificador Ativo esquematizado na figura 1 utilizando-se do Amp-Op 741 e com RL=100; para tanto, observe os seguintes cuidados: a) Encaixe cuidadosamente o CI no protoboard e se necessário retirá-lo, faça com atenção para não entortar ou danificar seus terminais; b) Não se esqueça de ligar a alimentação do CI, deixando para energizar a MB-U apenas quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações; c) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré. 3. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 1KHz com amplitude de 0,5Vp, off-set zero. 4. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais, destacando as escalas horizontal e vertical. 5. Diminua a amplitude do sinal de entrada para 50mVp e repita o item anterior.


_____________________________________________________________________________________________________


270

+

_

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entradasaída

RL

LM741

A K

anodo catodo

Fig. 1 – Retificador Ativo

Responda: É possível medir a diferença do valor de pico entre os sinais de entrada e saída? Se possível, qual é este valor? Explique a pequena deformação observada na forma de onda de saída.

RETIFICADOR ATIVO, entrada 1Vpp escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________

RETIFICADOR ATIVO, entrada 100mVpp escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________


_____________________________________________________________________________________________________


DETECTOR DE PICO ATIVO 6. Desligue a alimentação e altere o circuito montado para o circuito do Detector de Pico Ativo esquematizado na figura 2, observando os mesmos cuidados do item 2. 7. Energize o circuito e aplique na entrada uma tensão senoidal de 1KHz com amplitude de 1,5Vp.

270

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entradasaída

4,7F+

LM741

Fig. 2 – Circuito Detector de Pico Ativo 8. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais, destacando as escalas horizontal e vertical.

9. Coloque um resistor de carga RL=100 (entre a saída e o terra) e repita o item anterior.

Responda: O que ocorreu com o sinal de saída alterando-se o resistor de carga ? É possível evitar-se o efeito da carga em circuito deste tipo ? Como ?

DETECTOR DE PICO ATIVO, sem carga escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________

DETECTOR DE PICO ATIVO, carga 100 escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________


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LIMITADOR POSITIVO ATIVO 10. Desligue a alimentação e altere o circuito montado para o circuito do Limitador Positivo Ativo esquematizado na figura 3. Observe os mesmos cuidados do item 2. 11. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 1KHz com amplitude de 4Vp e Vref = 1V, obtida de PS-1.

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entrada saída

Vref

100k

LM741

PS-1

Fig. 3 – Circuito Limitador Positivo Ativo 12. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais, destacando as escalas horizontal e vertical. 13. Altere Vref para 2V e observe o novo valor de limitação de tensão de saída. 14. Ligue à saída uma carga de 47k e explique o que ocorre no sinal de saída.

LIMITADOR POSITIVO ATIVO, sem carga escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________

LIMITADOR POSITIVO ATIVO, com carga escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________


_____________________________________________________________________________________________________


GRAMPEADOR POSITIVO ATIVO 15. Desligue a alimentação e altere o circuito montado para o circuito do Grampeador Positivo Ativo esquematizado na figura 4, observe os mesmos cuidados do item 2. 16. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 1KHz com amplitude de 2Vp. (off-set zero)

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entrada

saída

4,7F

+

LM741

Fig. 4 – Circuito Grampeador Positivo Ativo 17. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais, destacando as escalas horizontal e vertical. 18. Com o osciloscópio observe o sinal de saída do amp-op (diretamente no pino 6 do CI). Esboce esta forma de onda e explique-a. 19. Coloque um resistor de 47k como carga, observe o que ocorre e explique.

GRAMPEADOR POSITIVO ATIVO, sem carga escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________

GRAMPEADOR POSITIVO ATIVO, saída no pino 6 do CI escala horizontal = ______________ escala vertical = _________________


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CIRCUITOS COMPARADORES 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Determinar a taxa de inclinação (slew rate) de um Amp-Op. 2. Entender o funcionamento de um simples comparador e de um comparador de janela. 3. Entender como funciona o Disparador Schmitt (Schmitt Trigger) e a obtenção da histerese na curva de

transferência. 2.0 DISCUSSÃO Frequentemente necessita-se comparar uma tensão com outra para saber qual delas é maior. Tudo o que se precisa é uma resposta do tipo sim/não. Um comparador é um circuito com duas tensões de entrada (não-inversora e inversora) e uma tensão de saída. Quando a tensão não-inversora for maior que a tensão inversora, o comparador produzirá uma tensão de saída alta; quando a entrada não-inversora for menor que a entrada inversora, a saída será baixa. Normalmente uma das tensões é a tensão de referência ou limiar; ou seja, é o valor da tensão de entrada para o qual a saída muda de estado (de baixo para alto, ou vice-versa). A tensão de referência é conhecida como ponto de desengate, pois toda vez que o sinal a ser comparado passar por este valor, ocorrerá uma mudança de estado na saída. Uma limitação do Amp-Op quando usado como comparador é a rapidez, já que a taxa de inclinação (Slew-Rate) limita a taxa de variação da tensão de saída. Uma maneira de se minimizar o problema é usar um Amp-Op com um melhor slew rate. O capacitor de compensação do Amp-Op é a causa da taxa de inclinação e, por isso, existem CI's otimizados para serem comparadores, onde o capacitor de compensação foi eliminado e o estágio de saída é geralmente em coletor aberto, permitindo ao projetista definir a compliance desejada. Um comparador comum indica quando a tensão de entrada excede um certo limite ou limiar, enquanto que um comparador de janela (ou também chamado detector de limite terminal duplo) detecta quando a tensão de entrada situa-se entre dois limites. O Disparador Schmitt (Schmitt Trigger) é utilizado quando o ambiente contiver ruído que possa alterar a saída para uma entrada próxima de um ponto de desengate. O Schmitt Trigger é um comparador que utiliza a realimentação positiva, a qual produz um efeito de gerar dois pontos de desengate, um superior e outro inferior. A diferença entre os dois pontos de desengate é chamada de histerese. 3.0 PROCEDIMENTO COMPARADOR DE ALIMENTAÇÃO SIMPLES 1. Coloque a placa EB-98 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Monte o circuito do Comparador esquematizado na figura 1 utilizando-se do Amp-Op 741 e, para tanto, observe os seguintes cuidados: a) Encaixe cuidadosamente o CI no protoboard e se necessário retirá-lo, faça com atenção para não entortar ou danificar seus terminais; b) Não se esqueça de ligar a alimentação do CI, deixando para energizar a MB-U apenas quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações; c) O sinal de entrada será aplicado a partir do gerador de sinais usando-se o cabo BNC-jacaré.


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+

_

3

2

+12V

6

7

4

entrada

saída

100

+12V 100k

Vref

100k

LM741

Fig. 1 – Comparador de Alimentação Simples 3. Energize o circuito. 4. Calcule a tensão de referência teórica e anote na tabela abaixo. Anote também o valor da tensão de alimentação e o valor prático encontrado para a tensão de referência.

+12V Vref (teórico) Vref (prático)

Fig. 2 – Tensões de alimentação e de referência

5. Aplique na entrada um sinal triangular com f=100Hz e com amplitude suficiente para observar o funcionamento do comparador. Obs.: Como o circuito tem alimentação simples, o sinal de entrada deve ser todo positivo. 6. Com o osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída. Esboce as formas de onda na Figura 3, destacando as escalas horizontal e vertical. Verifique e anote o valor da tensão de desengate.

Tensão de Desengate = _______________

escala vertical (ch1) ____________ escala vertical (ch2) _____________ escala horizontal ______________

Fig. 3 – Funcionamento do comparador simples


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7. Altere a entrada para uma onda quadrada de 10 kHz com amplitude de 6Vp, off-set de 6V. Expanda ao máximo as escalas do osciloscópio com o objetivo de medir a inclinação de subida. 8. Calcule e anote o valor do slew rate no sinal de saída.

SR = _______________ V / s

COMPARADOR DE JANELA 9. Desligue a alimentação e altere o circuito montado para o circuito do Comparador de Janela esquematizado na figura 4. Observe que agora a alimentação é simétrica. Observe os mesmos cuidados de montagem do item 2.

+

-

3

2

+12V

-12V

6

7

4

entrada saída

+12V

+12V

D1

D2

100k

100k

51k

33k

LM741

Fig. 4 – Comparador de Janela 10. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda triangular de 200Hz com amplitude de 10Vp, off-set zero. 11. Com o auxílio do osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais na Figura 6, destacando as escalas horizontal e vertical. 12. Determine os pontos de desengate inferior e superior medidos e anote-os. Calcule os valores teóricos esperados e compares com os valores medidos.

UTP (teórico) LTP (teórico) UTP (prático) LTP (prático)

Fig. 5 – Tensões de desengate teóricas e práticas

13. Diminua a amplitude da onda triangular e compare com o sinal de saída.


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Fig. 6 – Funcionamento do Comparador de Janela Responda: O que ocorreu com o sinal de saída alterando-se a amplitude do sinal de entrada ? Observando apenas o sinal de saída, que pode ser aferido sobre o sinal de entrada ? DISPARADOR SCHMITT TRIGGER 14. Desligue a alimentação e altere o circuito montado para o circuito do Schmitt Trigger esquematizado na figura 7. Observe os mesmos cuidados do item 2. 15. Energize o circuito e ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda triangular de 200Hz com amplitude de 20Vp-p, off-set zero.

+

2

3

+12V

6

7

4

entrada

saída

100

100k

Vref

-12V

-

33k

Fig. 7 – Schmitt Trigger 16. Com o osciloscópio, meça simultaneamente os sinais de entrada e saída do circuito e esboce a forma de onda dos dois sinais, destacando as escalas horizontal e vertical. 17. Mude o modo do osciloscópio para X-Y e esboce a figura observada na tela.

COMPARADOR DE JANELA escala vertical (CH1) = ______________ escala vertical (CH2) = ______________ escala horizontal = ________________


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18. Acrescente um resistor de 51k entre a fonte de +12 V e o pino 3 do Amp-Op. 19. Repita os itens 16 e 17.

Schmitt Trigger Schmitt Trigger - modo XY

escala vertical (ch1) ____________________ escala vertical (Y) ____________________

escala vertical (ch2) ____________________ escala horizontal (X) ___________________

escala horizontal __________________

Responda: Que figura aparece quando colocamos no modo X-Y nos dois casos? Há diferença entre elas? O que ocorre com o sinal de saída quando acrescentamos o resistor ? Por que ? Obs.: Faça os cálculos dos valores teóricos de UTP e LTP para o Schmitt Trigger para poder analisar os resultados práticos encontrados. Meça os valores de tensão de saturação positiva e negativa e utilize-os para justificar diferenças entre os valores práticos e teóricos.

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