Eletronica Analogica

Medição da Resistência CC direta Medição da Resistência CC reversa A razão entre as resistências reversa/direta é: 120000000Ω/56990Ω = 2105,6 DADOS DO DIODO: 2 - Monte, no EWB, o circuito 1, usando um resistor limitador de corrente (RS) de 1k. Para cada valor de tensão listado na tabela 1, meça e anote as tensões VF e as correntes IF no diodo. O resistor RS atua como proteção da fonte, caso o diodo entre em curto, isto é, limitará a corrente que circulará pelo circuito. Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Circuito montado no EWB para medição das tensões VF e IF no diodo 3 - Calcule os valores de resistência cc direta do diodo para cada corrente anotada na tabela 1. 𝑅(Ω) = 𝑅(Ω) = 𝑅(Ω) = 𝑅(Ω) = 0𝑉 0𝐴 =∞ 0,4820𝑉 1,518𝑥10−3 𝐴 0,5813𝑉 7,419𝑥10−3 𝐴 0,6228𝑉 14,38𝑥10−3 𝐴 𝑅(Ω) = = 317,5 Ω = 78,35 Ω = 43,31 Ω Vcc (V) 0 0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0 0,3413𝑉 0,1587𝑥10−3 𝐴 𝑅(Ω) = 0,5336𝑉 3,466𝑥10−3 𝐴 𝑅(Ω) = 𝑅(Ω) = = 2150,6 Ω 𝑅(Ω) = = 153,9 Ω 0,5961𝑉 9,404𝑥10−3 𝐴 0,6416𝑉 19,36𝑥10−3 𝐴 0,4218𝑉 0,5782𝑥10−3 𝐴 𝑅(Ω) = = 729,5 Ω 0,5618𝑉 5,438𝑥10−3 𝐴 = 103,31 Ω = 63,39 Ω = 33,14 Ω TABELA 1: POLARIZAÇÃO DIRETA VF(VS) (V) IF (mA) 0 0 0,3413 0,1587 0,4218 0,5782 0,4820 1,518 0,5336 3,466 0,5618 5,438 0,5813 7,419 0,5961 9,404 0,6228 14,38 0,6416 19,36 () ∞ 2150,6 729,5 317,5 153,9 103,31 78,35 63,39 43,31 33,14 4 - Inverta a polaridade da fonte de tensão.

Circuito utilizado para medição da corrente na polarização direta 9 - Monte, no EWB, o circuito da figura 3 (polarização reversa). Meça e anote a corrente no diodo na tabela 3. Circuito utilizado para medição de corrente na polarização reversa VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS: 10 - Monte, no EWB, o circuito 4. Calcule o valor da tensão na carga (VRL) e anote na tabela 4. Depois meça e anote o valor de VRL na mesma tabela. Agora meça e anote o valor de VRL na mesma tabela. Circuito utilizado para verificação de defeitos Cálculo da tensão VRL: 𝑉𝑅𝐿 = 20𝑉. Ω = 18,18 𝑉 1100Ω Tensão VRL medida: 18,16 V QUESTÕES: 1 - Nesta experiência, o “joelho” da curva característica do diodo, denominada tensão de joelho, foi próxima de: a) 0,3V b) 0,7V c) 1V d)1,2V 2 - Na polarização direta, a resistência cc do diodo diminui quando: a) a corrente aumenta b) a corrente diminui c) a razão VF/IF aumenta d) a razão VF/IF diminui 3 - Um diodo age como uma resistência de alto valor, quando: a) sua corrente é alta b) está diretamente polarizado c) está reversamente polarizado d) está em curto-circuito 4 - Qual ou quais das seguintes afirmações descreve a parte da curva do diodo acima do joelho, na polarização direta? a) esta parte de curva torna-se horizontal b) a tensão nesta parte da curva aumenta rapidamente c) a corrente nesta parte da curva aumenta rapidamente d) a resistência cc aumenta rapidamente nesta parte da curva 5 - Qual das seguintes afirmações descreve a curva do diodo, quando reversamente polarizado? a) a razão IR/VR é alta b) ela se torna vertical abaixo da ruptura c) a resistência cc é baixa d) a corrente é aproximadamente zero, abaixo da tensão de ruptura Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT 6 - Desenhe no quadro a seguir a curva característica de um diodo de junção, contendo: a) Vd x Id b) Vr x Ir Anote na curva, a região de zener e a região onde ocorre a ruptura por avalanche.

ID Vr Região de Ruptura VD Região de Zener Ir Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT DIODO ZENER PARTE PRÁTICA MATERIAIS NECESSÁRIOS: 1 - Fonte de alimentação 0-20V 1 - Multímetro analógico ou digital 1 - SIMULADOR 1- Meça as resistências do diodo zener nas polarizações direta e reversa (procure utilizar para leitura o centro da escala do ohmímetro). A relação entre as resistências reversa/direta deve ser de no mínimo 1. Para VE =12 V --→ 𝑅𝑍 = (6,1693−6,1490)𝑉 (7,83−3,85)𝑚𝐴 = 5,1 Ω TABELA 1 VE 0V 2V 4V 6V 8V 10V 12V 14V Vout (calculada) 0 2 4 6 6,2 6,2 6,2 6,2 Vout (medida) 0 2 4 5,9908 6,1292 6,1490 6,1607 6,1693 TABELA 2 VE 0V 2V 4V 6V 8V 10V 12V 14V IZ (calculada) 0 0 0 9,2 µA 1,87 mA 3,85 mA 5,84 mA 7,83 mA RZ(calculada) s/anotação s/anotação s/anotação s/anotação s/anotação 7,93 Ω 5,1 Ω s/anotação VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS 8- Suponha VE = 15V.

Calcule o valor da tensão de saída para um diodo zener em curto e anote sua resposta na tabela 3. Se o diodo zener está em curto, a resistência será zero. Para uma resistência nula ( R = 0Ω), a tensão de saída será zero, pois Vout = I. Ω = 0 V 9- Calcule e anote na mesma tabela a tensão de saída para um diodo zener aberto. Diodo Zener em curto Diodo Zener Aberto Resistor Rs aberto Diodo invertido Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT TABELA 3 VE = 15V - Vout = _________________ DEFEITO Vout Vout (medida) (calculada) Diodo em curto 0V 0V Diodo aberto 15 V 15 V RS aberto 0V 0V Diodo invertido 0,70 V 0,86 V PROJETO: 13- Projete um resistor para limitar a corrente do zener em 16,5mA para uma tensão de entrada de 14V.

Anote o valor projetado na parte superior da tabela 4. Monte, no EWB, o circuito com o valor de RS projetado. Meça e anote a tensão de saída para cada valor listado na tabela 4. 𝑅𝑠 = (14 − 6,2)𝑉 ≅ 473Ω 16,5𝑚𝐴 Circuito para medição da tensão de saída 14- Calcule e anote a corrente zener para cada tensão de entrada listada na tabela 4. Um oscilador ponte de Wien oscila em virtude de: a) realimentação negativa; b) realimentação positiva c) não necessita de realimentação para oscilar; d) realimentação positiva na entrada inversora. No oscilador com amplificador operacional visto nesta experiência, quais são os componentes responsáveis pela realimentação: a) positiva? _Resistor R4 e capacitor C2 b) negativa? __Resistor R2 Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT 4 - Qual é o requisito essencial para que um oscilador ponte de Wien oscile? O circuito oscila somente na frequência na qual a ponte está equilibrada, através das relações adequadas dos resistores R1 e R2, C1 paralelo com R3 e C2 em série com R4.

Deve ser satisfeita a condição: 𝑅2 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐶2 𝑒𝑚 𝑠é𝑟𝑖𝑒 𝑐𝑜𝑚 𝑅4 = 𝑅1 𝐼𝑚𝑝𝑒𝑑â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐶1 𝑒𝑚 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑅3 Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT FILTRO CAPACITIVO PARTE PRÁTICA MATERIAIS NECESSÁRIOS 1- Módulo de ensaios para retificadores 1- Multímetro digital ou analógico 1- Osciloscópio 1- Meça a resistência dos enrolamentos do primário e secundário do transformador de força e anote na tabela 1. Atenção: Ao medir a resistência do primário certifique-se de que o mesmo esteja desligado da rede; ao medir a resistência do secundário, certifique-se de que pelo menos um dos terminais esteja totalmente livre, ou seja, sem qualquer conexão com alguma parte do circuito, para não ocasionar erro de leitura. Medição de resistência dos enrolamentos 2- Suponha uma tensão no secundário igual a 12,6V + 12,6V (Es1 + Es2) e que 220F.

Tensão de pico de saída: Tensão de pico de saída = Tensão de pico no secundário do transformador menos a queda de tensão nos diodos Tensão de pico no secundário do transformador: VPsecundário = 25,2. √2 = 35,64 𝑉 Tensão de pico de saída: 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜𝑠𝑎í𝑑𝑎 = 35,64 − 2. 𝑉 = 34,24 𝑉 Tensão média na carga: Segundo a literatura, a tensão média é: 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜𝑠𝑎í𝑑𝑎 − 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 2 A tensão Vripple é a tensão de pico a pico de ondulação na saída. O valor aproximado é igual a: 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜𝑠𝑎í𝑑𝑎 34,24 𝑉 = = 0,81 𝑉 2𝑓𝑅𝐶 2. 𝑥10−6 Então, a tensão média será: 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 34,24 − Corrente média na carga: 𝐼𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑅 0,81 2 = = 33,83 𝑉 33,83 𝑉 750Ω = 0,0451 𝐴 Potência média na carga: 𝑃𝒎é𝒅𝒊𝒂= 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎. Se um dos diodos estiver aberto, o circuito funcionará como um retificador de meia onda com filtro capacitivo. A tensão de pico na carga será a tensão de pico no secundário do transformador menos a queda de tensão no diodo.

Tensão de pico no secundário do transformador: VPsecundário = 25,2. √2 = 35,64 𝑉 Tensão de pico de saída: 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜𝑠𝑎í𝑑𝑎 = 35,64 − 0,70 𝑉 = 34,94 𝑉 A tensão Vripple é a tensão de pico a pico de ondulação na saída. O valor aproximado é igual a: Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜𝑠𝑎í𝑑𝑎 34,94 𝑉 = = 1,652 𝑉 𝑓𝑅𝐶 60. 𝜋 = 21,80 𝑉 A tensão de ondulação será igual a tensão de pico na saída do retificador (teoricamente). Então: Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 34,24 𝑉 Sendo um retificador de onda completa, a frequência na saída será o dobro da frequência da fonte, ou seja, f = 120 Hz. Monte, no EWB, o circuito com o capacitor aberto. Meça e anote os valores na tabela 5(basta montar o circuito não ligando o capacitor, para simular o defeito).

Diodo aberto Capacitor aberto Tabela 5: Verificação de defeitos MEDIDO CALCULADO Vdc f Vr Vdc f 29,34 V 61,2 Hz 1,24 V 34,11 V 60 Hz 20,96 V 121,9 Hz 27,8 V 21,80 V 120 Hz Vdc = Tensão média na carga f = Freqüência de ondulação Vr = Tensão de ondulação de pico a pico PROJETO: Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Vr 1,652 V 34,24 V 11- Determine o valor de um capacitor de filtro para o circuito retificador de onda completa em ponte, para uma tensão de ondulação de pico a pico de 10% da tensão de saída, com uma carga de 3k. O tempo de descarga será tão mais demorado, quanto maior for a relação R. C do resistor de carga e capacitor, e a ondulação na saída será menor.

Quando um diodo qualquer abre no retificador de onda completa em ponte, desta experiência, o circuito torna-se um filtro capacitivo alimentado por: a) retificador de 1/2 onda b) retificador em ponte c) retificador de onda completa d) conversor unilateral 8- Explique resumidamente o que acontece no circuito desta experiência se o capacitor de filtro abre. Se o capacitor de filtro se abrir, o circuito se comporta como um retificador de onda completa. A forma de onda na saída será uma meia senóide a cada inte9rvalo de tempo T/2, onde T é o período da onda na entrada (primário) do transformador. 𝐴 = 1,467 𝑊 Frequência: Igual a frequência da fonte: f = 60 Hz Tensão de pico a pico de ondulação: Vripple = 3,53 V 2- Meça e anote os valores listados na tabela 7.

Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Tabela 7: Retificador de 1/2 onda RL = 750 - C = 220F CALCULADO Tensão eficaz no secundário 25,2V Tensão de pico de saída 34,94 V Tensão média na carga 33,175 V Corrente média na carga 0,04423 A Freqüência de ondulação 60 Hz Tensão de pico a pico de ondulação 3,53 V MEDIDO 25,2 V 31,85 V 30,625 V 0,0408 A 59,35 Hz 2,45 V 3- Compare os valores medidos na tabela 2 (retificador de onda completa em ponte) com os valores medidos na tabela 7 (retificador de 1/2 onda). Preencha a tabela 8. Tabela 8: Comparação da atuação do filtro capacitivo em circuitos retificadores de onda completa e de 1/2 onda TABELA 2 TABELA 7 Onda completa 1/2 onda (medido) (medido) Tensão eficaz no secundário 24,61 V 25,2 V Tensão de pico de saída 30,58 V 31,85 V Tensão média na carga 30,03 V 30,625 V Corrente média na carga 0,0404 A 0,0408 A Freqüência de ondulação 122,1 Hz 59,35 Hz Tensão de pico a pico de ondulação 1,107 V 2,45 V Porcentagem de ondulação 3,62 % 7,69 % 4- Para cada linha da tabela 8, faça uma análise comparativa, através de um breve resumo.

Tensão eficaz no secundário: No retificador de onda completa houve uma queda de tensão na entrada do circuito talvez por causa que há mais componentes no circuito, representando uma carga maior para o transformador. Qual será a porcentagem de ondulação na saída? A porcentagem será 100%, pois a ondulação, que é igual a tensão máxima (tensão de pico) na saída, menos a tensão mínima na saída será igual a Vp, uma vez que com o capacitor de filtro aberto, a tensão mínima é zero. Suponha que o capacitor de filtro do retificador de onda completa abra. Qual será a porcentagem de ondulação na saída? A porcentagem será 100%, pois a ondulação, que é igual a tensão máxima (tensão de pico) na saída, menos a tensão mínima na saída será igual a Vp, uma vez que com o capacitor de filtro aberto, a tensão mínima é zero.

Em quais condições em um projeto, você optaria por usar um retificador de 1/2 onda, com filtro? Quando desejasse obter um custo menor, pois o retificador de ½ onda utiliza menos componentes. Para manter a mesma porcentagem de ondulação em um circuito de filtro em um retificador de onda completa e em um retificador de 1/2 onda, que providência você tomaria durante o projeto? Dobraria o valor do capacitor no retificador de ½ onda. Se o capacitor C1 estiver aberto não existe tensão sendo injetada no circuito retificador e portanto, o valor médio da tensão na carga é zero, a frequência de ondulação é zero e o valor da ondulação de pico a pico é zero. Monte, no EWB, o circuito simulando o defeito (basta para isso não ligar o capacitor no circuito), meça e anote os valores listados na tabela 4.

Religue o capacitor e suponha agora que o diodo D2 esteja aberto. Repita os procedimentos anteriores, anote os valores listados na tabela 4. simule o defeito em D2 não ligando-o ao circuito) Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Se o diodo D2 estiver aberto, também não haverá caminho para que a tensão seja aplicada ao resistor de carga, e portanto também não há corrente na saída. Para um circuito dobrador de ½ onda, a tensão de ondulação (ripple) na saída será: 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑓𝑅𝐶2 Desejamos obter uma ondulação de 10 % em relação a tensão de saída de pico, então: 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑝𝑖𝑐𝑜 0,1. 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑝𝑖𝑐𝑜 = 𝑓𝑅𝐶2 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Logo, o valor do capacitor deve ser: 𝐶2 = 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑝𝑖𝑐𝑜 0,1. 𝑉 = 3,42 V 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑝𝑖𝑐𝑜 − 𝐼𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 32,52 𝑉 2 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎 32,52𝑉 = = 0,01084 𝐴 𝑅 3000Ω 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎: 𝑃𝑚é𝑑𝑖𝑎 = 𝑉𝑚é𝑑𝑖𝑎. 𝐴 = 0,3525 𝑊 A frequência é igual a frequência da fonte, 60 Hz.

𝑉𝑜𝑢𝑡 34,23𝑉 11- Monte, no EWB, o circuito que você projetou, meça e anote os valores listados na tabela 5. Sendo a tensão entre base e emissor aproximadamente 0,70 V, a corrente de base é: 𝐼𝐵 = (15 − 0,7)𝑉 = 1,43 𝑚𝐴 10000Ω Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Com esta corrente o transistor estará operando na região de saturação e VCE ≈ 0V. Logo, a corrente de coletor será: 𝐼𝐶 = (15−1,6)𝑉 1000Ω = 13,4 𝑚𝐴 3 - Meça e anote os valores listados na tabela 1 para os três transistores (BC337, BC547 e BC548). Circuito montado no EWB para medição de IB, IC e VCE TABELA 1 CALCULADO TRANSISTOR IB IC VCE BC337 1,43 mA 13,4 mA 0 V BC547 1,43 mA 13,4 mA 0 V BC548 1,43 mA 13,4 mA 0 V MEDIDO IB IC 1,429 mA 14,23 mA 1,425 mA 14,25 mA 1,425 mA 14,25 mA VCE 0,045 V 0,027 V 0,027 V 4 - Analise os valores calculados e medidos na tabela 1 e apresente suas conclusões: Os valores calculados diferem muito pouco dos valores medidos, pois nos cálculos adotados valores ideais da tensão VBE e VCE com o transistor saturado.

Podemos observar que os valores praticamente não variaram de um transistor para o outro, dependendo portanto, praticamente, dos valores das fontes e dos resistores RB e RC. VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS - TRANSISTOR COMO CHAVE: 5 - Suponha que o resistor de base esteja aberto. Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Com o valor comercial, a corrente IC será: 𝐼𝐶 = (15−1,6)𝑉 430 = 31,16 𝑚𝐴 A tensão coletor-emissor será: 𝑉𝐶𝐸 = 15 − 1,6 − 31,16𝑥10−3. Ω = 0,0012 𝑉 9 - Monte, no EWB, o circuito com o resistor que você calculou (utilize o transistor BC547) e complete a tabela 3. TABELA 3: Projeto RC calculado: ___430 Ω___ TRANSISTOR BC547 CALCULADO VCE IC 0,0012 V 32 mA MEDIDO VCE 0,0583 V FONTE DE CORRENTE 10 - Monte, no EWB, o circuito abaixo: 11 - Calcule VE, IC e VCE e anote na tabela 4; OBS: considere a queda de tensão no led = 1,6V 𝐼𝐸 = (5 − 0,7)𝑉 = 19,54 𝑚𝐴 220 Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT IC 33,01 mA 𝑉𝐸 = (5 − 0,7)𝑉 = 4,3 𝑉 𝐼𝐶 ≅ 𝐼𝐸 = 19,54 𝑚𝐴 𝑉𝐶𝐸 = (10 − 1,6 − 4,3)𝑉 = 4,1 𝑉 12 - Meça e anote os valores listados na tabela 4 para os três transistores (BC337, BC547 e BC548); TABELA 4 CALCULADO TRANSISTOR VE IC VCE BC337 4,3 V 19,54 mA 4,1 V BC547 4,3 V 19,54 mA 4,1 V BC548 4,3 V 19,54 mA 4,1 V MEDIDO VE IC 4,3 V 19,42 mA 4,272 V 19,35 mA 4,272 V 19,35 mA 13 - Analise os valores calculados e medidos na tabela 4 e apresente suas conclusões: Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT VCE 4,968 V 4,997 V 4,997 V Os valores de VE , , VCE , e IC medidos para os três transistores são muito parecidos, e as pequenas diferenças podem ser devidas ao valor de β de cada um deles.

A maior diferença entre o valor calculado e medido foi na tensão VCE, o que pode ser explicado pela tensão no diodo zener que foi adotado 1,6 V, mas que na realidade pode ser diferente. VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS - FONTE DE CORRENTE: 14 - Suponha que o resistor de emissor esteja aberto. a) certo b) errado 6 - Projete e esquematize uma chave eletrônica com transistor PNP, para acionar uma carga de 60mA. Escolha através das especificações de fabricantes (Data Book) o transistor adequado para esta operação (apresente os cálculos). Analisando o Databook dos transistores PNP, foi escolhido o transistor BC559, que suporta uma corrente de coletor IC até 100 mA. Esse transistor possui um ganho β mínimo de 100. O circuito do transistor PNP na configuração chave eletrônica será conforme a figura a seguir: Avaliação de Pesquisa 12: Eletrônica Analógica- CT Para calcular o valor de Rb, Rc, VBB e VCC, teremos que determinar a situação em que o transistor opere na região de saturação.