Eletronica analogioca

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Eletrônica Analógica 
Prof. Eng. Viviana R. Zurro MSc. 
 
 
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Atividade Prática 
 
Gabriel Ranieri Onofre - RU 4148972 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
EXPERIÊNCIA 1: Ceifador em dois níveis 
Circuitos ceifadores (também conhecidos como limitadores de tensão, 
seletores de amplitude ou cortadores) são aqueles que ceifam parte do sinal aplicado 
em suas entradas. Os principais circuitos ceifadores são aqueles que utilizam díodos, 
resistores e baterias. Um ceifador de sinal elimina parte de uma onda e passa 
somente o sinal que ocorre acima ou abaixo de um determinado nível de tensão ou 
de corrente (INSTITUTO DE FÍSICA, [s.d.]). 
 Para a montagem do circuito experimental foi utilizado os seguintes materiais: 
• Protobord 
• Transformador 
• Osciloscópio 
• 2 Diodos 1N400X 
• Resistor de 10kΩ 
• Fonte de Alimentação 
• Cabos para conexões 
Seguindo o diagrama elétrico abaixo, foi montado o circuito ceifador em dois níveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 01: Diagrama elétrico circuito ceifador 
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Após a montagem do circuito na protobord e o mesmo já energizado, foi 
utilizado o osciloscópio para ver o funcionamento do circuito com os diodos e observar 
os sinais de entrada e saída. 
 
 
Figura 02: Montagem do circuito ceifador 
 
 
Figura 03: Utilização do osciloscópio 
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 Com o osciloscópio já calibrado e as pontas de provas posicionadas na 
entrada e saída do circuito, obtivemos o resultado da imagem abaixo. 
 
 
 
Figura 04: Imagem do osciloscópio 
 
Na tela do osciloscópio é possível ver a tensão de pico a pico (Vpp) da entrada e 
saída do circuito, e suas respetivas frequências e formas de ondas. Com os cursores 
também é possível fazer a leitura das tensões 𝒗𝒊 [𝑽] e 𝒗𝒐 [𝑽] em um determinado 
período de tempo. 
 Nas tabelas 01 e 02 podemos ver os resultados obtidos através do 
osciloscópio. 
 
Tabela 01 – Sinais de entrada e saída de um ceifador em dois níveis 
Parâmetro 𝒗𝒊 [𝑽] 𝒗𝒐 [𝑽] 
Tensão pico a 
pico [V] 
46,6 9,49 
Frequência [Hz] 60 60 
 
 
 
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Tabela 02 – Curva de transferência de um ceifador em dois níveis 
 
𝒗𝒊 [𝑽] 𝒗𝒐 [𝑽] 
-20,2 4,2 
-16,2 4,2 
-14,2 4,2 
-10,2 4,2 
-6,2 4,2 
-2,2 4,2 
2,2 4,2 
4,2 4,2 
8,2 8,2 
10,2 10,2 
12,2 12,2 
16,2 12,2 
18,2 12,2 
20,2 12,2 
 
Com a tabela 02 preenchida podemos fazer o gráfico da curva de transferência 
deste circuito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
2
4
6
8
10
12
14
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
𝒗
𝒐
[𝑽
]
𝒗𝒊 [𝑽]
Curva de transferência 
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 Nesse experimento o circuito montado tem a função de limitar a corrente 
alternada da entrada, e transmitir apenas uma faixa deste sinal. Esta faixa de 
limitação é determinada pelos valores das fontes de V1 05v V2 e 12v. 
• Quando a tensão de entrada for inferior a 05v, o díodo D1 estará polarizado 
diretamente (funcionando como uma chave fechada) e o díodo D2 estará 
polarizado inversamente (funcionando como chave aberta), assim o valor de 
saída será igual ao da fonte V1. 
• Quando a tenção de entrada for superior a 12v, o díodo D1 estará polarizado 
inversamente (funcionando como chave aberta) e o díodo D2 estará 
polarizado diretamente (funcionando como uma chave fechada), assim o 
valor de saída será igual ao da fonte V2. 
• Quando a tensão de entrada for maior que 05v e menor que 12v, o díodo D1 
e D2 estarão polarizados inversamente (funcionando como chave aberta) e o 
valor da tensão de saída será igual ao da entrada. 
 Na teoriza utilizamos díodos ideais, que entram em condução com qualquer 
valor positivo maior que zero aplicado diretamente sobre ele. Porem, no díodo real 
a tensão direta terá que ser superior à tensão da barreira de potencial. Em operação 
normal, a tensão por um díodo de silício em polarização direta é algo entre 0,6v e 
0,75v. 
Por esse motivo os valores teóricos são diferentes dos valores obtidos na prática, 
outro fator a ser considerado é a escala de tensão do osciloscópio. 
 Entendendo o funcionamento do circuito vimos que todos o valores de tensão 
inferiores a 05v e superiores a 12v serão cortados, determinando uma faixa de 
operação para o circuito, justificando o sinal de saída que vimos em azul na imagem 
04. 
 
 
 
 
 
 
 
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EXPERIÊNCIA 2: Amplificador transistorizado 
 Amplificadores transistorizados, são sistemas que utilizam transístores e 
outros dispositivos não ativos para obter na sua saída um sinal similar e amplificado 
de um sinal aplicado a sua entrada. Algumas de suas maioríssimas aplicações são 
em sistemas de áudio frequência, mp3, receptores de rádio, sistemas de 
comunicação, etc. Uma curiosidade interessante é que hoje amplificadores 
transistorizados podem ser construídos com transístores bipolares ou MOSFETs ou 
ainda circuitos integrados (INFOESCOLA, [s.d.]). 
 Para entender o funcionamento dos amplificadores transistorizados foi 
realizado um experimento prático. Para montagem do circuito foi utilizado os 
seguintes componentes: 
• Protoboard 
• Gerador de funções 
• Osciloscópio 
• Fonte de alimentação 
• Transístor BC337 
• Capacitor de 10µF 
• Resistores calculados no projeto 
Foi utlizado o diagrama elétrico da figura 05 para realização da montagem do 
circuito. 
 
 
 
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Figura 05: Diagrama elétrico circuito amplificador transistorizado 
 
 Antes de realizar a montagem do circuito na protobord foi necessário calcular 
os valores dos resistores R1 e RC que não foram fornecidos no enunciado do 
experimento. 
Para calcular os valores que precisamos devemos primeiro extrair do enunciado 
todos as informações possíveis para realização dos cálculos. Temos as seguintes 
informações: 
𝛽 = 250, 𝑉𝐵𝐸 = 0,7𝑉, 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝑐𝑐
2⁄ , 𝑅𝐸 = 1𝑘Ω, e 𝑅2 = 10𝑘Ω. 
O circuito utilizará uma fonte de alimentação Vcc = 15 e terá um ganho Av = -4 
(Amplificador inversor). 
 
De posse desses dados já é possível calculamos os valores dos parâmetros 
restantes. 
 
 
 
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𝑉𝑐𝑒 = 𝑉𝑐𝑐
2 ⁄ ⟶ 𝑉𝑐𝑒 = 15𝑉
2⁄ ⟶ 𝑉𝑐𝑒 = 7,5𝑉 
 
𝐴𝑣 = − 𝑅𝑐
𝑅𝑒 ⁄ ⟶ −4 = − 𝑅𝑐
1𝑘Ω ⁄ ⟶ 𝑅𝑐 = 4𝑘Ω 
Considerando 𝐼𝑒 ≅ 𝐼𝑐 
𝐼𝑐 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑐𝑒
𝑅𝑐 + 𝑅𝑒 ⁄ ⟶ 𝐼𝑐 = 15𝑉 − 7,5𝑉
3,9𝑘Ω + 1𝑘Ω ⁄ 𝐼𝑐 = 1,530𝑚𝐴 
 
𝐼𝑏 = 𝐼𝑐
𝛽 ⁄ ⟶ 𝐼𝑏 = 1,530𝑚𝐴
250 ⁄ ⟶ 𝐼𝑏 = 6,120µ𝐴 
 
𝑉𝑒 = 𝑅𝑒 ∙ 𝐼𝑒 ⟶ 𝑉𝑒 = 1𝑘Ω ∙ 1,530𝑚𝐴 ⟶ 𝑉𝑒 = 1,53𝑉 
 
𝑉𝑏 = 𝑉𝑏𝑒 + 𝐼𝑐 ∙ 𝑅𝑒 ⟶ 𝑉𝑏 = 0,7𝑉 + 1,530𝑚𝐴 ∙ 1𝑘Ω ⟶ 𝑉𝑏 = 2,23𝑉 
 
𝐼2 = 𝑉𝑏
𝑅2 ⁄ ⟶ 𝐼𝑏 = 2,23𝑉
10𝑘Ω ⁄ ⟶ 𝐼𝑏 = 223µ𝐴 
 
𝐼1 = 𝐼2 + 𝐼𝑏 ⟶ 𝐼1 = 223µ𝐴 + 6,120µ𝐴 ⟶ 𝐼2 = 229,12µ𝐴 
 
𝑅1 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑏
𝐼1 ⁄ ⟶ 𝐼𝑐 = 15𝑉 − 2,23𝑉
229,12µ𝐴 ⁄ ⟶ 𝑅1 = 55,734𝑘Ω 
 
Usaremos então os valores de resistores comerciais mais próximos dos valores encontrados 
nos cálculos acima. 
• 𝑅1 = 55,734𝑘Ω → 𝑅1 = 56𝑘Ω 
• 𝑅1 = 4𝑘Ω → 𝑅1 = 3,9𝑘Ω 
 Com todos os componentes já definidos podemos fazer a montagem do 
circuito de acordo com o diagrama da figura 05. 
 
 
 
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Figura 06: Circuito amplificador transistorizado 
 
 Com o circuito montado e energizado, podemos iniciar as medições e verificar 
se o transístor está em ponto de operação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 07: Corrente nocoletor do transístor 
 
 
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Figura 08: Corrente na base do transístor 
 
Na tabela abaixo podemos ver os valores do ponto de operação do transístor 
medidos na prática: 
 
Tabela 03 – Ponto de operação do transistor 
𝑽𝑪𝑬 𝑽𝑩𝑬 𝑰𝑪 𝑰𝑩 
7,56V 0,626V 1,55mA 3,8µA 
 
 
 
 O ganho de tensão é calculado pela divisão da tensão de pico na saída pela 
tensão de pico na entrada. 
 
𝐴𝑉 = 𝑉𝑖
𝑉𝑜 ⁄ ⟶ 𝐴𝑣 = −9,7
3⁄ ⟶ 𝐴𝑉 = −3,23 
 
 
Tabela 04 – Ganho de tensão do amplificador transistorizado 
𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido 
-3,9 -3,23 
 
 
 
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Na tabela 04 podemos ver como o amplificador se comporta fazendo a comparação 
entre os valores calculados e os valores medidos. Podemos observar uma pequena 
diferença, isso porque nos cálculos consideramos componentes com valores ideais 
e na situação prática os componentes reais sofrem perdas e possuem variações, 
os mesmos possuem valores de tolerância e podem provocar essas diferenças. 
 
 
 
Figura 09: Utilização do osciloscópio no amplificador transistorizado 
 
 
 Veremos nas imagens a seguir o circuito amplificador transistorizado 
funcionando com frequência e formas de onda diferentes. 
Podemos ver que estamos trabalhando com um circuito linear. Onde indiferente da 
forma de onda e o valor de frequência, o ganho e o sinal de saída serão mantidos. 
Segundo o fabricante do transístor BC337, a largura de banda de ganho é de até 
100MHz. 
 
 
 
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Figura 10: Onda Triangular com frequência de 1KHz 
 
 
Figura 11: Onda Triangular com frequência de 5KHz 
 
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Figura 12: Onda Quadrada com frequência de 1KHz 
 
 
Figura 13: Onda Triangular com frequência de 5KHz 
 
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 Em seguida vamos ver oque acontece com um circuito amplificador quando 
o sinal de entrada é muito grande. 
 
 
 
Figura 14: Amplificador com sinal de entrada muito grande 
 
 Vemos que aumentando o sinal de entrada do circuito o sinal de saída foi 
cortado. Se fossemos considerar o ganho medido na prática de −3,23 teríamos na 
saída aproximadamente 16v. Mas, por que isso não acontece? 
Pois o circuito ficou saturado, ele utiliza a fonte Vcc para amplificar o valor do sinal 
e como temos o valor de Vcc igual a 15v, a fonte não é suficiente para amplificar o 
valor do sinal de entrada pois ele ultrapassa a fonte de alimentação do circuito. 
 
Saturação - a tensão de saída é limitada a um valor de pico levemente menor do 
que o valor da tensão de alimentação. Taxa de renovação - a taxa de mudança da 
tensão de saída é limitada (geralmente pela compensação interna utilizada). 
 
 
 
 
 
 
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EXPERIÊNCIA 3: Amplificador Operacional 
 Também conhecido como amp-op, o amplificador operacional é um 
componente eletrônico capaz de amplificar sinais e realizar operações matemáticas, 
como por exemplo soma, subtração, multiplicação, derivação e integração. 
Também conhecido como amp-op, o amplificador operacional é um componente 
eletrônico capaz de amplificar sinais e realizar operações matemáticas, como por 
exemplo soma, subtração, multiplicação, derivação e integração (MANUAL DA 
ELETRONICA, [s.d.]). 
 
 Neste experimento foi utilizado os seguintes componentes: 
• Protobord 
• Gerador de funções 
• Osciloscopio 
• Fontes de alimentação 
• Resistores calculados no projeto 
• Amplificador operacional UA741 (substituído pelo LM358P) 
 
O amplificador operacional UA741 foi substituído pelo LM358P. O amplificador 
LM358P possui dois canais de amplificação, então devemos ter cuidado com os 
pinos de entrada e saída pois serão diferentes do fornecido no circuito original. Na 
imagem 13 podemos ver a diferença entre eles. 
 
 
Figura 15: CI amplificador operacional 
 
 
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Considerando as mudanças dos pinos temos os seguintes diagramas para a 
montagens dos circuitos invrsor e não inversor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16: Amplificador operacional inversor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17: Amplificador operacional não inversor 
 
 
 
 
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 Antes de montarmos os cuircuitos, defemos calcularo os resistores para 
determinar o ganho de cada um deles. 
Para ambos os circuitos adotaremos o valor de R1 = 1KΩ, e a partir desse valor 
usaremos a fórmula para calcular o R2. 
 
Circuito Inversor 
𝐴𝑣 = − 𝑅2
𝑅1⁄ → −4 = − 𝑅2
1⁄ → 𝐴𝑣 = 4 
Adotaremos o valor comercial de 4,7kΩ 
 
Circuito não inversor 
𝐴𝑣 = 1 + 𝑅2
𝑅1⁄ → 3 = 1 + 𝑅2
1⁄ → 𝐴𝑣 = 2 
Adotaremos o valor comercial de 2,2kΩ 
 
 Com os resistores já calculados podemos realizar a montagem dos circuitos 
e os testes do experimento para ver seu funcionamento. 
 
 
 
Figura 18: Circuito Amplificador operacional inversor 
 
 
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Figura 19: Circuito Amplificador operacional não inversor 
 
 
Como o auxílio do osciloscópio podemos ver o funcionamento dos circuitos e o 
ganho na saída de cada um deles. 
 
Inversor: 𝐴𝑣 = 𝑉𝑜
𝑉𝑖⁄ → 𝐴𝑣 = 10,2
2,41⁄ → 𝐴𝑣 = 4,23 
 
Não Inversor: 𝐴𝑣 = 𝑉𝑜
𝑉𝑖⁄ → 𝐴𝑣 = 8,06
2,53⁄ → 𝐴𝑣 = 3,18 
 
 
 
Tabela 04 – Ganho de tensão dos amplificadores operacionais 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inversor Não inversor 
𝑨𝑽 
calculado 
𝑨𝑽 medido 
𝑨𝑽 
calculado 
𝑨𝑽 medido 
4,7 4,23 3,2 3,18 
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 Podemos observar que no amplificador operacional não inversor, os valores 
calculados e medido são quase iguais. Isso não ocorre no amplificador inversor, 
onde temos uma diferença maior entre os valores. 
Isso ocorre, pois temos tolerância nos componentes eletrónicos e existem perdas no 
circuito físico. Vimos o mesmo acontecer no amplificador transistorizado. 
 Nas imagens abaixo veremos se acontece alguma alteração no circuito 
mudando as formas de onda, e os valores de frequência na entrada. 
 
 
 
Figura 20: Onda senoidal 5KHz 
 
 
 
 
 
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Figura 21: Onda senoidal 30KHz 
 
 
 
Figura 22: Onda quadrada 5KHz 
 
 
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Figura 23: Onda quadrada 30KHz 
 
 
 
Figura 24: Onda triangular 30KHz 
 
 
 
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 Vemos que alterando a formato de onda as tensões podem sofrer uma 
pequena variação, mas não alterando muito o valor de ganho da saída. Em altas 
frequências observamos que o formato de onda pode sofre mudanças na saída. 
Os amplificadores operacionais são desenvolvidos para trabalhar em altas 
frequências, então mesmo com essas alterações no circuito podemos ver que ele 
consegue manter seu valor de ganho. 
 Agora veremos o que acontece no circuito se aumentamos muito o sinal de 
entrada. 
 
 
 
Figura 25: Corte do sinal de saída 
 
 Aumentando o sinal de saída apenas em 3x, já podemos ver o que acontece 
no circuito quando o sinal de entrada é grande. O amplificador inversor por ter um 
ganho maior, terá na saída um corte maior. Já no amplificador não inversor, como o 
valor do ganho se aproxima do valor da fonte, apenas uma pequena parte do sinal 
desaída foi cortado. 
Isso ocorre, pois, o valor do ganho ultrapassa o valor da fonte de alimentação. 
Quando isso ocorre falamos que o circuito está saturado. Devemos levar em 
consideração que parte do valor da fonte de alimentação também é utilizada pelo 
circuito. 
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Referências bibliográficas 
 
Amplificador operacional, o que é? Funcionamento e aplicações!. Manual da 
Eletrônica, [s.d.]. Disponível em: 
https://www.manualdaeletronica.com.br/amplificador-operacional-o-que-e-
funcionamento-aplicacoes/. Acesso em: 02 de mai. de 2024. 
 
Amplificador. Info Escola, [s.d.]. Disponível em: 
https://www.infoescola.com/eletronica/amplificador/#:~:text=Como%20o%20pr%C3
%B3prio%20nome%20diz,sinal%20aplicado%20a%20sua%20entrada.. Acesso 
em: 01 de mai. de 2024. 
 
Circuitos ceifadores. Instituto de Física, [s.d.]. Disponível em: 
https://www.if.ufrj.br/~toni/analogica6.pdf. Acesso em: 01 de mai. de 2024.