Medição de Sinais em Circuitos RC

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ESTO001-17 – Circuitos Elétricos e Fotônica Experimento 2 
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Experimento 2: Medidas de sinais senoidais em circuito RC 
 
1. Objetivos: Utilizar um osciloscópio para visualização de formas de onda e análise da 
operação de um circuito RC série. 
 
 
2. Material 
 
Gerador de Sinais (Tektronix) com cabo BNC-jacaré 1 
Osciloscópio com duas pontas de prova 1 
Multímetro de bancada com pontas de prova 1 
Resistor de carvão 15 k, ¼ W 1 
Capacitor cerâmico 22 nF 1 
Matriz de contatos (Protoboard) 1 
Fios para ligação - 
 
 
3. Procedimento 
 
3.1.Familiarização com o Osciloscópio e medidas de amplitude e frequência. 
 
a) Ajuste o gerador para gerar um sinal senoidal de frequência 1kHz e 5V Vpp (tensão pico-a-
pico). Ajuste a resistência de carga (“Load Impedance”) para “High Z”. 
b) Injete o sinal do gerador no canal 1 do osciloscópio, utilizando a ponta de prova. 
Nota 1: Pressione o botão “On” (Channel Output) do gerador de sinais para ativar a saída. Por 
segurança, durante as montagens do circuito, este botão deve ser novamente pressionado, para 
desativar a saída. 
Nota 2: Para fazer e obter medidas corretas com o osciloscópio, deve-se ajustar o aparelho para 
que esteja compatível com a configuração da ponta de prova (10:1). Para isso, utilize as opções 
de menu: Canal 1, Ponta de prova, Razão, 10:1. 
c) Ajuste a base de tempo (escala horizontal da forma de onda) para 200 s/divisão. Quantos 
períodos você observa na tela? 
d) Selecione o atenuador (escala vertical da forma de onda) na posição 1 V/divisão. 
e) Meça a amplitude pico-a-pico Vpp, o período P e a frequência f (=1/P) do sinal, de três formas 
diferentes: 
 Visualmente, medindo o número de divisões verticais e horizontais correspondentes e 
fazendo os cálculos a partir dos valores V/Div. e s/Div. 
 Utilizando os cursores horizontais e verticais do osciloscópio, e as leituras 
correspondentes de V e t. 
 Utilizando o recurso de medidas automáticas do osciloscópio. Neste caso, meça 
também o valor eficaz (ou rms) do sinal (opção “CA RMS FS” - full screen) 
f) Preencha a Tabela 1 com as medidas realizadas. 
g) Meça agora o sinal de saída do gerador utilizando o multímetro e anote o resultado. 
 
Nota: Observe que o multímetro “true rms” mede o valor eficaz da tensão, com determinada 
incerteza especificada dentro de uma faixa de frequência limitada). A partir da leitura no 
aparelho, calcule o valor de Vpp. 
 
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3.2.Medidas com o circuito RC Série. 
 
a) Meça com o multímetro, e anote os valores da capacitância e da resistência dos componentes 
C e R respectivamente. 
b) Utilizando estes componentes e o gerador de sinais como fonte de tensão alternada senoidal, 
monte o circuito da Figura 1, utilizando o protoboard. 
 
 
 
Figura 1 
 
c) Ajuste a tensão v(t) como um sinal senoidal de frequência 500 Hz e Vpp (tensão pico a pico) 
de 5V. Ajuste a resistência de carga do gerador (“Load Impedance”) para “High Z”. 
d) Observe vf (t) (tensão do gerador) com a ponta de prova do canal 1 e vr (t) (tensão no resistor) 
com a ponta de prova do canal 2 simultaneamente na tela do osciloscópio. 
e) Utilize a tecla “Math” e “CH1-CH2” para obter a tensão vc (t) sobre o capacitor (isto é, vf(t)-
vr(t)) 
Nota: Para que as medidas do sinal obtido através da tecla “Math” tenham sentido, controles 
idênticos de V/div devem ser utilizados para ambos os canais CH1 e CH2. 
f) Faça uma varredura de frequência no gerador (1Hz a 1MHz) e observe as formas de onda 
obtidas nos dois canais, bem como a diferença entre os dois sinais (“CH1-CH2”). Observe o 
que acontece com estes três sinais quando a frequência do gerador é variada. 
g) Ajuste a frequência do gerador para 500 Hz. 
h) Meça as amplitudes pico-a-pico dos três sinais e a defasagem do sinal do canal 2 em relação 
ao sinal do canal 1 (usado como referência). 
Nota: A defasagem deve ser medida no osciloscópio utilizando os cursores verticais, e medindo 
o intervalo de tempo (t), por exemplo, entre a passagem do CH1 pelo zero e a passagem do 
CH2 pelo zero (ambos com derivada positiva). Este valor deve então ser convertido em valor de 
fase, , lembrando que um período completo do sinal corresponde a uma defasagem de 360º. No 
osciloscópio também pode ser apresentada a medida de defasagem em graus (lembre-se de 
selecionar 2→1, ou seja, defasagem do canal 2 com relação ao canal 1). 
i) Ajuste a frequência do gerador para 1 kHz e refaça o item h). 
j) Ajuste a frequência do gerador para 10 kHz e refaça o item h). 
k) Disponha os resultados medidos na Tabela 2. 
 
 
 
+ 
- 
i(t) 
CH1 
CH2 
vr(t) 
v(t) 
vf(t) 
vc(t) 
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Nota: Vf, Vr, Vc e I correspondem às amplitudes pico-a-pico dos sinais senoidais vf(t), vr(t), 
vc(t) e i(t), respectivamente. 
 
4. Análise e interpretação dos resultados 
a) Compare os resultados obtidos na Tabela 1, e explique qual é a grandeza medida pelo 
multímetro na função VAC. Qual é a relação da leitura do multímetro com a amplitude pico-
a-pico do sinal senoidal? 
b) Apresente as formas de onda obtidas no osciloscópio nos itens 3.2 h), i) e j). 
Nota: Em cada gráfico, apresente as três curvas: duas referentes a cada canal e a terceira sendo a 
diferença entre eles. 
 
c) Explique como é possível obter a forma de onda da corrente neste circuito, a partir da forma 
de onda da tensão no resistor. 
 
d) A partir dos resultados da Tabela 2, monte um gráfico de (Vr x frequência). 
 
Observando este gráfico, explique porque este circuito é denominado filtro “passa-altas”. 
 
e) Utilizando fasores, calcule teoricamente o valor das amplitudes das tensões (módulos dos 
fasores) e da defasagem, referentes aos itens 3.2 h), i) e j), bem como a amplitude da corrente 
(módulo do fasor) no circuito, empregando os valores medidos de C e R. Disponha os valores 
calculados na Tabela 3. 
f) Compare os valores medidos (Vf, Vr, Vf-Vr, ) com os valores calculados, e comente. 
g) A 2ª Lei de Kirchhoff pode ser aplicada diretamente às amplitudes pico-a-pico dos sinais vf, 
vr e vc da Figura 1? Por quê ? 
h) Explique porque a defasagem medida e calculada corresponde à defasagem entre a tensão do 
gerador e a corrente no circuito. Qual é o componente que produz esta defasagem entre tensão 
e corrente? A corrente está atrasada ou adiantada com relação à tensão do gerador? 
 
 
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OBS.: Cada equipe deverá entregar esta página ao professor ao final do 
experimento, com os dados coletados (Tabela 1 e Tabela 2). Os resultados 
calculados (Tabela 3) deverão ser apresentados no Relatório. 
 
Equipe: 
RA Nome 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1- Resultados de medidas do sinal senoidal 
 Amplitude 
pico-a-pico (Vpp) 
Período (ms) Frequência 
(kHz) 
Valor Eficaz – 
Vef (V) 
Osciloscópio/visual 
Osciloscópio/cursores 
Osciloscópio/automátic
o 
 
 
Leitura no multímetro: Vef= _________________ Vpp=_________________ 
 
Valores dos componentes: 
R=__________________ C=____________________ 
 
Tabela 2- Resultados de medidas do circuito RC 
 CH1 
Vf (Vpp) 
CH2 
Vr (Vpp) 
CH1-Ch2 
Vf-Vr (Vpp) 
t (μs) Defasagem  (o) 
500 Hz 
1 kHz 
10 kHz 
 
 
Tabela 3- Resultados calculados para o circuito RC 
 Vf (Vpp) Vr (Vpp) Vc (Vpp) I (App) Defasagem  (o) 
500 Hz 
1 kHz 
10 kHz 
 
 
Nota: Vf, Vr, Vc e I correspondem às amplitudes pico-a-pico dos sinais senoidais vf(t), vr(t), vc(t) e 
i(t), respectivamente.