Eng04075_Lab1_2023_1

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ENG04075 – ELETRÔNICA DIGITAL I – 2023/1 - UFRGS 
Laboratório 1 – Trabalho de Simulação (25/Mai-01/Jun/2023) 
Assunto: Simulação – Curva de Transferência de Inversor com TJB 
No. de Alunos: Individual 
Procedimento: - Crie o esquemático (MicroCap, versão 10 ou 12) para simular o circuito inversor com TJB 
conforme figura abaixo. Os links para baixar e instalar o simulador estão na pág. web dos docs da disciplina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- V1 é uma fonte do tipo Battery. Utilize uma tensão de 5V no campo VALUE; 
- Vs é uma fonte do tipo Voltage Source necessária na simulação. Não é necessário alterar os parâmetros 
iniciais; 
- O Led1 e Led2 são do tipo Animated Analog Led. Altere o valor da corrente mínima para ligar o led no campo 
COLOR, de 0.015 (15mA) para 0.5e-3 (0.5mA), conforme figura abaixo; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- O transistor é do tipo NPN Transistor. Inicialmente selecione um modelo genérico ($GENERIC_N), conforme 
figura baixo, e troque o nome do componente (PART=) de ‘Q1’ para ‘NPN’; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome do nó - Modo Texto (Ctrl + T) 
Nome do nó - Modo Texto (Ctrl + T) 
Nome do Componente (PART=NPN) 
- Utilize o modelo do transistor para o ‘BC548’ fornecido no MicroCap ou utilize o modelo fornecido nas linhas 
abaixo. Nesse caso coloque na aba Models do Micro Cap (faça cut & paste). Ver figura abaixo já com o modelo 
BC548 copiado; 
 
.MODEL BC548 NPN (BF=294.4 BR=2.65875 CJC=6.40421p CJE=19.7395p IKF=139.796m 
+ IKR=997.583 IS=7.88857f ISC=3.45105p ISE=997.415f ITF=9.88981m MJC=316.254m 
+ MJE=312.92m NE=1.93976 NF=968.124m RE=1.23191 TF=374.789p TR=10n VAF=100 
+ VJC=700m VJE=770.586m VTF=10 XTF=499.98m) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Volte para a aba Main do Micro Cap; 
 
- Abra o menu do TJB (click duas vezes no componente) e atualize o campo MODEL na janela de parâmetros 
do componente, selecionando o modelo BC548, substituindo o modelo genérico (ver figura abaixo); 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Para a simulação utilize a análise DC (‘Analysis’ e ‘DC’ nos menus). Utilize os parâmetros mostrados na 
figura abaixo; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BF=100 
BF=200 
BF=300 
BF=500 
 
- Entre na janela Stepping (ver figura acima) e utilize os parâmetros mostrados na figura abaixo; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Rode a simulação (‘F2’) para obter 4 curvas de transferência do inversor, conforme figura abaixo, uma para 
cada valor de ‘BF’ (100,200,300 e 500). Obs.: BF é o ganho de corrente do transistor (BF = IC/IB) e afeta 
o funcionamento do mesmo, modificando a transição entre o nível alto (‘H’) e baixo (‘L’) na saída Vout; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome do componente utilizado no parâmetro PART= 
Análise dos Dados Simulados: 
 
- Utilize os dados simulados da curvas de transferência do inversor para encontrar os 4 pontos críticos VOH, 
VOL, VIH e VIL. Calcule então as margens de ruído NMH e NML. Utilize a figura abaixo como referência. 
- Faça os cálculos para as 4 curvas de BF e coloque os dados obtidos da simulação e os resultados em uma 
tabela. 
- Calcule também a potência consumida no resistor de coletor ‘Rc’ para os dois níveis lógicos de saída. Note 
que a potência praticamente não depende de BF. 
 
 
 
VOH = __________volts 
 
VOL = __________ volts 
 
VIH = __________ volts 
 
VIL = __________ volts 
 
 
NMH = _______________________ volts 
 
NML = _______________________ volts 
 
 
 
 
 
- Para os pontos de derivada dVout/dVin = -1 podem ser utilizados os pontos aproximados, sem a necessidade 
de cálculo mais preciso. No entanto, o MCap permite utilizar a função DD(v(Vout)) que executa a derivada 
numérica da curva, ver figuras abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VOH=valor ‘ya’ do ponto(0,’ya’) 
VOL= valor ‘yb’ do ponto(Vmax,’yb’) 
 
VIH= valor ‘xb’ do ponto(‘xb’,y2) 
 
VIL= valor ‘xa’ do ponto(‘xa’,y1) 
 
Derivadas numéricas 
 
Derivadas Numéricas (dVout / dVin) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO LABORATÓRIO 1 
 
- Guarde a análise dos dados simulados para ser entregue junto com a avaliação do Laboratório 2. 
 
Zona dos valores de ViL (valores de ‘X’ ou Vin ou Vs) 
Zona dos valores de ViL (valores de ‘X’ ou Vin ou Vs) 
ENG04075 – Eletrônica Digital I – Lab1 – 25/Mai-01/Jun/2023 – (2023 / 1) 
 
Nome__________________________________ noCartão_____________ Turma e ordem _____ 
 
Simulação – Curva de Transferência do Inversor 
 
Análise dos Dados Simulados: 
 
- Utilize os dados simulados da curvas de transferência do inversor para encontrar os 4 pontos críticos 
VOH, VOL, VIH e VIL. Calcule então as margens de ruído NMH e NML. Utilize a figura abaixo como 
referência. 
- Faça os cálculos para as 4 curvas de BF e coloque os dados obtidos da simulação e os resultados em 
uma tabela. 
- Calcule também a potência consumida no resistor de coletor ‘Rc’ para os dois níveis lógicos de 
saída. Note que a potência praticamente não depende de BF. Anote os valores em miliWatts [mW]. 
 
 
 
VOH = __________volts 
 
VOL = __________ volts 
 
VIH = __________ volts 
 
VIL = __________ volts 
 
 
NMH = _______________________ volts 
 
NML = _______________________ volts 
 
 
 
 
 
 
Tabela de pontos críticos e margens de ruído para diferentes valores de BF 
BF VOL [V] VOH [V] VIL [V] VIH [V] NML [V] NMH [V] 
Pot. Rc 
nível ‘L’ 
[mW] 
Pot. Rc 
nível ‘H’ 
[mW] 
100 
200 
300 
500 
 
Nota: Melhor utilizar a expressão V2/R para calcular a potência porque a corrente não é necessária. 
 
Pot. Rc nível ‘L’ = (Vcc - VOL)
2 / Rc 
Pot. Rc nível ‘H’ = (Vcc - VOH)
2 / Rc 
 
 
VOH=valor ‘ya’ do ponto(0,’ya’) 
VOL= valor ‘yb’ do ponto(Vmax,’yb’) 
 
VIH= valor ‘xb’ do ponto(‘xb’,y2) 
 
VIL= valor ‘xa’ do ponto(‘xa’,y1)