Relatório 13 PDFE - Mauricio Hoffman

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Aluno: Mauricio Hoffman
Matrícula: 160138574
Data: 27 de abril de 2022
Universidade de Brasília
Prática de Física dos Dispositivos Eletrônicos
Lab 13 - Oscilador em Anel com Transistores CMOS
Objetivo
Este experimento tem como objetivos,a introdução ao comportamento geral
de um Oscilador em Anel construído com pares inversores a partir de Transistores
CMOS, canal-p e canal-n. Além da observação das formas de onda e realização de
medidas da frequência de oscilação.
Materiais Utilizados
Os materiais utilizados para o experimento foram os seguintes:
- Osciloscópio Digital: BK-Precision Modelo 2530
- 3x Resistores de 1 k Ohms
- Fonte DC Simétrica
- Circuito Integrado CD4007
- 3x Capacitores de 0,1uF
Procedimentos experimentais e dados obtidos:
Um Oscilador em Anel pode ser construído com três portas lógicas
inversoras, com tecnologia CMOS, como pode ser observado abaixo:
1) Construa o oscilador em Anel da Figura-2. Observe as formas de ondas de
V1, V2 e V3, para as tensões de alimentação VDD = -VSS = 5V. Anote as
frequências dos sinais obtidos, em função das tensões de alimentação. Descubra
qual a menor tensão de alimentação que permite a oscilação.
Resposta:
Foi obtida a seguinte tabela com os dados das referidas frequências
calculadas, como pode-se observar abaixo:
VDD fOSC [Hz]
5,0 1400
4,0 1280
3,0 1100
2,0 796
0,59 0
De acordo com a tabela, a menor frequência que permite oscilação é a
tensão acima de 2,0 VDD.
2) Construa o oscilador em Anel da Figura-3. Observe a forma da onda em
V3. Anote a forma e a frequência para diferentes tensões de alimentação. Descubra
qual a menor tensão de alimentação que permite a oscilação.
Foi obtida a seguinte tabela com os dados das referidas frequências
calculadas, como pode-se observar abaixo:
VDD fOSC [Hz]
5,0 2.650.000
4,0 2.320.000
3,0 1.930.000
2,0 1.310.000
0,59 0
De acordo com a tabela, a menor frequência que permite oscilação é a
tensão acima de 2,0 VDD.
EC13 - Laboratório 13
EC13a- Simule no LTspice o circuito do Oscilador em Anel da Figura-2,
com resistores de 1kW e capacitores de 0,1mF, usando os parâmetros dos modelos
(Kp , Cgs, Vth) obtidos no Laboratório-12 para os transistores CMOS de canal-n e
canal-p do circuito integrado CD 4007. Em um gráfico mostre que a frequência de
oscilação varia em função das tensões de alimentação VDD = -VSS. Verifique se as
frequências de oscilação obtidas experimentalmente estão de acordo com os
resultados da simulação, para os mesmos valores das tensões de alimentação.
Resposta:
Foram obtidos os seguintes gráficos:
Para Vdd = 5 Volts:
Para Vdd = 4 Volts
Para Vdd = 3 volts
Para Vdd = 2 Volts
Para Vdd = 0,59 Volts
EC13b - Simule no LTspice o circuito do Oscilador em Anel da Figura-3,
usando os parâmetros dos modelos (Kp , Cgs, Vth) obtidos no Laboratório-12 para
os transistores CMOS de canal-n e canal-p do circuito integrado CD 4007. Em um
gráfico mostre que a frequência de oscilação varia em função das tensões de
alimentação VDD = -VSS. Verifique se as frequências de oscilação obtidas
experimentalmente estão de acordo com os resultados da simulação, para os
mesmos valores das tensões de alimentação.
Para 5 vdd, obtive o seguinte gráfico:
Para todos os outros valores de tensão durante essa parte da simulação,
obtive apenas uma reta como gráfico, como pode ser visto abaixo. Não sei
exatamente o que houve de errado, mas não consegui uma simulação precisa para
as outras tensões, utilizando o LTspice.