Aula 5 Osciloscópio e Gerador de Sinais

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EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   1/10	
  
Introdução	
  teórica	
  aula	
  5:	
  
Osciloscópio	
  e	
  Gerador	
  de	
  Sinais	
  
	
  
Corrente	
  Continua	
  (DC)	
  vs	
  Corrente	
  Alternada	
  (AC)	
  Ao	
  final	
  do	
  século	
  XIX	
  o	
  sistema	
  de	
  distribuição	
  de	
  energia	
  Edison	
  (Edison	
  
General	
  Electric)	
  era	
  a	
  única	
  opção	
  para	
  uso	
  doméstico	
  e	
   industrial.	
  Este	
  sistema	
   distribuía	
   energia	
   utilizando	
   corrente	
   contínua	
   (DC)	
   .	
   No	
  entanto,	
   este	
  método	
   passou	
   a	
   não	
   ser	
  mais	
   	
   adequado	
   para	
   atender	
   as	
  novas	
   demandas	
   energéticas.	
   O	
   problema	
   de	
   transporte	
   de	
   energia	
   foi	
  ainda	
   mais	
   difícil,	
   já	
   que	
   a	
   transmissão	
   de	
   longa	
   distância	
   de	
   grandes	
  quantidades	
  de	
  eletricidade	
  era	
  muito	
  cara	
  e	
  sofria	
  grandes	
  perdas,	
  como	
  a	
  dissipação	
  de	
  calor	
  .	
  	
  Em	
   1886	
   ,	
   George	
   Westinghouse	
   ,	
   um	
   rico	
   empresário,	
   mas	
   recém-­‐chegado	
  no	
  negócio	
  da	
  electricidade,	
  fundou	
  a	
  Westinghouse	
  Electric	
  para	
  competir	
  com	
  a	
  Edison	
  General	
  Electric.	
  O	
  primeiro	
  sistema	
  foi	
  baseado	
  nas	
  descobertas	
  e	
  patentes	
  de	
   Nikola	
   Tesla	
   (na	
   foto),	
   que	
   acreditava	
   apaixonadamente	
   na	
   superioridade	
   da	
   corrente	
  
alternada	
  (AC).	
  Seu	
  argumento	
  era	
  que	
  as	
  perdas	
  na	
  transmissão	
  de	
  energia	
  elétrica	
  que	
  dependem	
  da	
   intensidade	
   da	
   corrente	
   (𝑃 = 𝐼!𝑅)	
   viajam	
   na	
   linha.	
   Para	
   a	
   mesma	
   potência	
   de	
   transmissão	
   e	
  sendo	
  o	
  produto	
  𝑃 = 𝐼𝑉,	
  quanto	
  maior	
  for	
  a	
  tensão,	
  menor	
  é	
  a	
  corrente	
  necessária	
  para	
  transmitir	
  a	
  mesma	
   energia	
   e,	
   consequentemente,	
   menores	
   são	
   as	
   perdas.	
   Ao	
   contrário	
   da	
   transmissão	
   em	
  tensão	
   DC,	
   a	
   tensão	
   AC	
   pode	
   ser	
   aumentada	
   com	
   um	
   transformador	
   e	
   ser	
   transportada	
   a	
   longas	
  distâncias	
  com	
  baixa	
  perda	
  de	
  calor.	
  Em	
  seguida,	
  antes	
  de	
  fornecer	
  energia	
  para	
  os	
  consumidores,	
  a	
  tensão	
  pode	
  ser	
  reduzida	
  para	
  níveis	
  seguros	
  e	
  econômicos.	
  	
  
Corrente	
  Alternada	
  (AC)	
  A	
   corrente	
   alterna	
   ou	
   corrente	
   alternada	
   (CA	
   ou	
   AC	
   -­‐	
   do	
   inglês	
   alternating	
   current),	
   é	
   uma	
  corrente	
   elétrica	
   cujo	
   sentido	
   varia	
   no	
   tempo,	
   ao	
   contrário	
   da	
   corrente	
   continua	
   cujo	
   sentido	
  permanece	
  constante	
  ao	
   longo	
  do	
  tempo.	
  A	
   forma	
  de	
  onda	
  usual	
  em	
  um	
  circuito	
  de	
  potência	
  CA	
  é	
  senoidal	
  por	
  ser	
  a	
  forma	
  de	
  transmissão	
  de	
  energia	
  mais	
  eficiente.	
  Entretanto,	
  em	
  certas	
  aplicações,	
  diferentes	
   formas	
   de	
   ondas	
   são	
   utilizadas,	
   tais	
   como	
   triangular	
   ou	
   ondas	
   quadradas.	
   Enquanto	
   a	
  fonte	
  de	
  corrente	
  contínua	
  é	
  constituída	
  pelos	
  polos	
  positivo	
  e	
  negativo,	
  a	
  de	
  corrente	
  alternada	
  é	
  composta	
   por	
   fases	
   (e,	
  muitas	
   vezes,	
   pelo	
   fio	
   neutro).	
   Para	
   ver	
  mais	
   sobre	
   a	
   história	
   da	
   corrente	
  alternada:	
  http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada	
  A	
  forma	
  de	
  onda	
  de	
  tensão	
  em	
  CA	
  pode	
  ser	
  descrita	
  matematicamente	
  pela	
  fórmula:	
  
	
  
	
  
V (t) = VDC + VACsen(
φ
︷ ︸︸ ︷
ωt+ φ0)
EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   2/10	
  
	
  
VDC=componente	
  (offset	
  em	
  tensão)	
  
VAC=Amplitude	
  da	
  onda.	
  
ω=velocidade	
  angular	
  ω=2πf,	
  onde	
  f=1/T	
  é	
  a	
  frequência	
  de	
  operação	
  e	
  T	
  o	
  período	
  de	
  oscilação.	
  
φ0=fase	
  inicial	
  	
  
φ=fase	
  de	
  oscilação.	
  	
  	
  Para	
  a	
  caracterização	
  de	
  uma	
  função	
  alternada	
  os	
  parâmetros	
  principais	
  são:	
  
VAC=Amplitude	
  da	
  onda.	
  
Vpp=2VAC;	
  Tensão	
  de	
  pico	
  a	
  pico.	
  Vm=	
  (Vmax−Vmin)/2;	
  	
  Tensão	
  média.	
  Vrms=VAC/ 2;	
  Tensão	
  eficaz	
  	
  Por	
  exemplo	
  a	
  tensão	
  Vrms=220V	
  AC	
  usada	
  em	
  alguns	
  estados	
  brasileiros	
  se	
  traduz	
  em:	
  
VAC=220 2 ≈ 311𝑉	
  
Vpp=622V	
  
	
  
Osciloscópio	
  Um	
  osciloscópio	
  é	
  um	
  instrumento	
  eletrônico	
  de	
  visualização	
  usado	
  para	
  a	
  representação	
  gráfica	
  de	
  sinais	
  elétricos	
  que	
  variam	
  ao	
  longo	
  do	
  tempo:	
  http://pt.wikipedia.org/wiki/Osciloscópio	
  	
  A	
   figura	
  abaixo	
  apresenta	
  o	
  modelo	
  de	
  osciloscópio	
  que	
  será	
  usado	
  no	
   laboratório	
   (TDS2002C).	
  A	
  esquerda	
  está	
  a	
   tela	
  e	
  à	
  direita	
  os	
  botões	
  de	
  controle.	
  Os	
  botões	
  que	
  principalmente	
  serão	
  usados	
  nos	
  laboratórios	
  que	
  se	
  seguem	
  estão	
  indicados	
  na	
  figura.	
  Porem,	
  uma	
  explicação	
  mais	
  detalhada	
  do	
  funcionamento	
   do	
   osciloscópio	
   pode	
   ser	
   encontrada	
   no	
   manual	
   do	
   osciloscópio	
   TDS2002C	
   no	
  moodle	
  da	
  disciplina.	
  
	
  
	
  
V (t)
+
_
T
ωt
φ0
V (t)
VAC
VDC = 0
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  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   3/10	
  
	
  
	
  
Gerador	
  de	
  sinais	
  Um	
  gerador	
  de	
   sinais	
   é	
   um	
  aparelho	
   eletrônico	
  utilizado	
  para	
   gerar	
   sinais	
   elétricos	
   de	
   formas	
  de	
  onda,	
   frequências	
   (de	
   alguns	
   Hz	
   a	
   dezenas	
   de	
   MHz)	
   e	
   amplitude	
   (tensão)	
   diversas.	
   São	
   muito	
  utilizados	
   em	
   laboratórios	
   de	
   eletrônica	
   como	
   fonte	
   de	
   sinal	
   para	
   teste	
   de	
   diversos	
   aparelhos	
   e	
  equipamentos	
  eletrônicos.	
  	
  Um	
  gerador	
  de	
  sinais	
  pode	
  gerar	
  sinais	
  senoidais,	
  triangulares,	
  quadrados,	
  e	
  até	
  dente-­‐de-­‐serra,	
  com	
  sweep	
  (frequência	
  variável),	
  todos	
  com	
  diversas	
  frequências	
  e	
  amplitudes.	
  Normalmente	
  ele	
  possui	
  um	
  frequencímetro	
  acoplado	
  e	
  diversos	
  botões	
  de	
  ajuste	
  e	
  seleção,	
  além	
  de	
  conectores	
  para	
  saída	
  do	
  sinal.	
  Seu	
  uso	
  é	
  muito	
  ligado	
  à	
  utilização	
  do	
  osciloscópio,	
  com	
  o	
  qual	
  se	
  pode	
  verificar	
  as	
  suas	
  formas	
  de	
  onda.	
  Seu	
  funcionamento	
  é	
  baseado	
  em	
  circuitos	
  eletrônicos	
  osciladores,	
  filtros	
  e	
  amplificadores.	
  	
  A	
  figura	
  2	
  apresenta	
  o	
  painel	
  frontal	
  do	
  gerador	
  de	
  sinais	
  (BK	
  Precision	
  4010A)	
  a	
  ser	
  usado	
  nas	
  aulas	
  de	
  laboratório	
  que	
  se	
  seguem.	
  Os	
  botões	
  queprincipalmente	
  serão	
  usados	
  estão	
  indicados.	
  Porém,	
  uma	
  explicação	
  mais	
  detalhada	
  do	
  seu	
  funcionamento	
  pode	
  ser	
  encontrada	
  no	
  manual	
  do	
  gerador	
  de	
  sinais	
  BK	
  Precision	
  4010A	
  no	
  moodle	
  da	
  disciplina.	
  	
  	
  	
  
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 13 141:,Tela2:,Botão,giratorio,de,multiplas,funções3:,Botão,measure4:,Botão,cursor5:,Botão,acquire6:,Botão,display7:,Botão,Auto,set
8:,Botão,giratorio,de,escala,horizontal,CH19:,Entrada,para,cabo,coaxial,CH110:,Botão,giratorio,de,posição,vertical,CH111:,Entrada,para,cabo,coaxial,CH212:,Botão,giratorio,de,escala,horizontal,CH113:,Botão,giratorio,de,posição,vertical,CH214:,Botão,giratorio,de,escala,vertical
12
B
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  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   4/10	
  
	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
1 2
3 4 5 6 71:)Seletor)de)faixa)de)frequência)(ajuste)grosso)2:)Seletor)de)tipo)de)onda3:)Seletor)de)faixa)de)frequência)(ajuste)@ino)4:)Seletor)ON/OFF)para)offset)DC5:)Botão)giratório)para)controlo)de)DC)offset6:)Saída)cabo)coaxial7:)Botão)giratorio)para)control)de)amplitude)de)onda
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  Eletricidade	
  Básica	
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  Aula	
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   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   5/10	
  
Roteiro	
  de	
  laboratório	
  aula	
  5:	
  
Osciloscópio	
  e	
  Gerador	
  de	
  Sinais	
  	
  
Objetivos	
  
• Revisar	
  as	
  propriedades	
  de	
  funções	
  periódicas	
  
• Introduzir	
  os	
  conceitos	
  de	
  tensão	
  alternada,	
  valor	
  pico-­‐a-­‐pico,	
  valor	
  rms	
  e	
  valor	
  médio	
  
• Aprender	
  a	
  observar	
  um	
  sinal	
  e	
  fazer	
  medidas	
  com	
  o	
  osciloscópio	
  
• Aprender	
  a	
  produzir	
  uma	
  onda	
  senoidal,	
  quadrada	
  ou	
  triangular	
  usando	
  gerador	
  de	
  sinais	
  	
  
Lista	
  de	
  material	
  
• Osciloscópio	
  e	
  gerador	
  de	
  sinais	
  
• Multímetro	
  
• Fonte	
  AC	
  da	
  bancada	
  
Roteiro	
  da	
  experiência	
  1) Nos	
   itens	
   abaixo,	
   considere	
   a	
   seguinte	
   notação	
   para	
   os	
   três	
   terminais	
   do	
   transformador	
   da	
  bancada:	
  1=superior,	
  2=centro,	
  3=inferior.	
  a) Usando	
  o	
  multímetro	
  na	
  escala	
  de	
  tensão	
  alternada	
  (AC),	
  meça	
  o	
  valor	
  eficaz	
  ou	
  valor	
  rms	
  (Vrms)	
  das	
  tensões	
  entre	
  os	
  três	
  terminais	
  do	
  transformador	
  e	
  preencha	
  a	
  tabela	
  1.	
  b) Determine	
  a	
  amplitude	
  (A)	
  e	
  o	
  valor	
  pico-­‐a-­‐pico	
  (Vpp)	
  de	
  cada	
  tensão	
  e	
  preencha	
  a	
  tabela	
  1.	
  	
   OBS:	
   Usando	
   o	
   multímetro	
   em	
   escala	
   de	
   tensão	
   contínua	
   (DC),	
   é	
   possível	
   estimar	
   o	
   valor	
  
médio	
  (Vm)	
  (também	
  chamado	
  de	
  nível	
  DC)	
  de	
  uma	
  tensão	
  periódica	
  de	
  frequência	
  não	
  muito	
  baixa.	
   Antes	
   de	
   prosseguir,	
   verifique	
   que	
   o	
   valor	
   médio	
   de	
   cada	
   tensão	
   V12,	
   V23	
   e	
   V13	
   é	
  aproximadamente	
  igual	
  a	
  zero	
  (como	
  era	
  de	
  se	
  esperar).	
  	
  2) Ligue	
  o	
  osciloscópio	
  e	
  “experimente”	
  com	
  os	
  botões	
  a	
  seguir,	
  de	
  forma	
  a	
  familiarizar-­‐se	
  com	
  seu	
  modo	
  de	
  operação	
  e	
  os	
  efeitos	
  produzidos.	
  (OBS:	
  atente	
  para	
  todos	
  os	
  indicadores	
  que	
  aparecem	
  na	
  tela,	
  mas,	
  por	
  hora,	
  ignore	
  a	
  forma	
  dos	
  sinais	
  mostrados).	
  a) Botões	
  da	
  parte	
  superior	
  do	
  osciloscópio	
  (UTILITY,	
  MEASURE,	
  CURSOR,	
  DISPLAY,	
  etc.);	
  b) Botões	
  MENU	
  1	
  e	
  MENU	
  2	
  (experimente	
  pressionar	
  mais	
  de	
  uma	
  vez	
  o	
  mesmo	
  botão);	
  c) Botões	
  na	
  lateral	
  da	
  tela	
  do	
  osciloscópio	
  (experimente	
  com	
  o	
  MENU	
  1	
  selecionado).	
  Antes	
  de	
  prosseguir,	
  certifique-­‐se	
  que	
  você	
  sabe	
  como	
  fazer	
  para	
  identificar	
  quais	
  canais	
  estão	
  sendo	
  mostrados	
  no	
  osciloscópio.	
  Para	
  que	
  seu	
  osciloscópio	
  funcione	
  como	
  esperado	
  ao	
  longo	
  deste	
  roteiro,	
  certifique-­‐se	
  que	
  ele	
  está	
  ajustado	
  com	
  a	
  seguinte	
  configuração:	
  
• MENU	
  1:	
  Acoplamento	
  =	
  CC;	
  Limite	
  LB	
  =	
  DESL;	
  Ganho	
  variável	
  =	
  Grosso;	
  Sonda	
  =	
  1X	
  Voltagem;	
  Inverter	
  =	
  DESL;	
  
• TRIGGER	
  MENU:	
  Tipo	
  =	
  Borda;	
  Origem	
  =	
  CH1;	
  Inclinação	
  =	
  Subida;	
  Modo	
  =	
  Auto;	
  Acoplam.	
  =	
  CC;	
  
• CURSOR	
  MENU:	
  Tipo	
  =	
  DESL;	
  Origem	
  =	
  CH1;	
  
• DISPLAY	
  MENU:	
  Tipo	
  =	
  Vetores,	
  Persistência	
  =	
  DESL,	
  Formato	
  =	
  YT.	
  	
  3) Encaixe	
  uma	
  ponteira	
   (cabo	
   coaxial	
   com	
  conector	
  BNC	
  e	
   garras	
  de	
   jacaré)	
  na	
  entrada	
  CH1	
  do	
  osciloscópio	
  e	
  conecte	
  as	
  garras	
  em	
  dois	
  terminais	
  adjacentes	
  (i.e.,	
  vizinhos)	
  do	
  transformador	
  da	
  bancada.	
  Certifique-­‐se	
  de	
  que	
  apenas	
  o	
  CH1	
  está	
  sendo	
  mostrado	
  no	
  osciloscópio.	
  
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  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   6/10	
  
a) Para	
  fazer	
  um	
  ajuste	
  automático	
  das	
  escalas,	
  aperte	
  o	
  botão	
  AUTOSET.	
  b) Indique	
  as	
  escalas	
  de	
  tensão	
  e	
  de	
  tempo	
  utilizadas.	
  c) Utilizando	
  o	
  botão	
  VERTICAL	
  SCALE,	
   altere	
   a	
   escala	
  de	
   tensão	
  do	
  CH1	
  para	
  200mV/DIV	
  e	
  depois	
  retorne	
  para	
  5V/DIV.	
  d) Utilizando	
  o	
  botão	
  HORIZONTAL	
  SCALE,	
  altere	
  a	
  escala	
  de	
  tempo	
  do	
  CH1	
  para	
  100µs/DIV	
  e	
  depois	
  retorne	
  para	
  5ms/DIV.	
  e) O	
  que	
  você	
  observa	
  ao	
  diminuir	
  a	
  escala	
  de	
  tensão?	
  E	
  ao	
  diminuir	
  a	
  escala	
  de	
  tempo?	
  Fazer	
  isso	
  altera	
  o	
  sinal	
  de	
  entrada?	
  	
  f) Gire	
  o	
  botão	
  VERTICAL	
  POSITION	
  e	
  verifique	
  o	
  que	
  acontece.	
  Observe	
  que,	
  ao	
  girar	
  o	
  botão,	
  na	
  parte	
  inferior	
  da	
  tela	
  é	
  mostrado	
  o	
  valor	
  exato	
  da	
  posição	
  vertical	
  do	
  CH1.	
  g) Gire	
   o	
   botão	
   HORIZONTAL	
   POSITION	
   e	
   verifique	
   o	
   que	
   acontece.	
   Observe	
   que	
   na	
   parte	
  inferior	
  da	
  tela	
  é	
  sempre	
  é	
  mostrado	
  o	
  valor	
  exato	
  da	
  posição	
  horizontal	
  do	
  CH1.	
  h) O	
  que	
  você	
  observa	
  ao	
  modificar	
  a	
  posição	
  vertical	
  ou	
  a	
  posição	
  horizontal?	
  Fazer	
  isso	
  altera	
  o	
  sinal	
  de	
  entrada?	
  	
  i) Olhando	
   na	
   tela	
   (isto	
   é,	
   contando	
   o	
   número	
   de	
   divisões),	
   meça	
   o	
   valor	
   pico-­‐a-­‐pico	
   e	
   o	
  período	
  do	
  sinal.	
  Calcule	
  o	
  valor	
  rms	
  e	
  a	
  frequência.	
  Preencha	
  a	
  tabela	
  2.	
  j) Esboce	
   o	
   sinal	
   observado,	
   indicando	
   as	
   referências	
   de	
   tensão	
   e	
   tempo	
   (i.e.,	
   as	
   setas	
   que	
  indicam	
  a	
  origem)	
  e	
  as	
  escalas	
  utilizadas.	
  
	
  Com	
   omodo	
   MEASURE	
   do	
   osciloscópio	
   é	
   possível	
   fazer	
   medidas	
   automaticamente—isto	
   é,	
   o	
  próprio	
   osciloscópio	
   se	
   encarrega	
   de	
   fazer	
   os	
   cálculos.	
   É	
   possível	
   configurar	
   até	
   quatro	
  medidas	
  automáticas.	
  Para	
  configurar	
  as	
  medidas	
  desejadas,	
  utilize	
  os	
  5	
  botões	
  laterais.	
  	
  
• O	
  primeiro	
  botão	
  seleciona	
  a	
  função	
  que	
  os	
  demais	
  botões	
  terão:	
  seleção	
  de	
  “Origem”	
  ou	
  seleção	
  de	
  “Tipo”.	
  
• Na	
  seleção	
  de	
  origem,	
  os	
  demais	
  botões	
  selecionam	
  se	
  a	
  medida	
  será	
  feita	
  no	
  CH1	
  ou	
  no	
  CH2.	
  
• Na	
  seleção	
  de	
  tipo,	
  os	
  demais	
  botões	
  selecionam	
  o	
  tipo	
  de	
  medida:	
  valor	
  Pico	
  a	
  Pico,	
  RMS,	
  Médio,	
  Período,	
  Frequência.	
  	
  4) Siga	
  os	
  procedimentos	
  abaixo.	
  a) No	
  modo	
  MEASURE,	
   configure	
   o	
   osciloscópio	
   para	
   fazer	
   as	
  medidas	
   de	
   valor	
   Pico	
   a	
   Pico,	
  valor	
  RMS,	
  valor	
  Médio,	
  Período	
  e	
  Frequência,	
  todas	
  no	
  CH1.	
  b) Anote	
  os	
  valores	
  medidos	
  e	
  preencha	
  a	
  tabela	
  3.	
  	
  Um	
  valor	
  de	
  tensão	
  muito	
  pequeno	
  comparado	
  com	
  a	
  escala	
  do	
  osciloscópio	
  é	
  difícil	
  de	
  medir	
  com	
  precisão,	
   podendo	
   ficar	
   oscilando.	
  Mas	
   um	
   valor	
   desse	
   tipo	
   é	
   geralmente	
   desprezível	
   comparado	
  com	
  os	
  demais	
  valores	
  medidos,	
  podendo	
  ser	
  considerado	
  “zero”.	
  Assim,	
  não	
  se	
  preocupe	
  muito	
  com	
  o	
  valor	
  medido	
  de	
  Vm	
  oscilando	
  próximo	
  a	
  zero.	
  Basta	
  anotar	
  qualquer	
  um	
  dos	
  valores	
  observados.	
  	
  
IMPORTANTE:	
  Para	
  fazer	
  suas	
  medidas	
  automáticas,	
  o	
  osciloscópio	
  se	
  baseia	
  apenas	
  na	
  porção	
  do	
  
sinal	
  que	
  está	
  mostrada	
  na	
   tela	
  (ou	
  um	
  pouco	
  mais	
  que	
  isso).	
  Quanto	
  essa	
  porção	
  é	
  insuficiente	
  para	
   fazer	
   uma	
   estimação	
   precisa	
   (isto	
   é,	
   quando	
   a	
   amplitude	
   do	
   sinal	
   está	
   cortada	
   ou	
   quando	
  menos	
   que	
   um	
   período	
   do	
   sinal	
   está	
   mostrado),	
   não	
   se	
   deve	
   confiar	
   no	
   valor	
   indicado	
   pelo	
  osciloscópio.	
   Para	
   indicar	
   que	
   está	
   “em	
   dúvida”	
   sobre	
   os	
   valores	
   medidos	
   (que	
   podem	
   ou	
   não	
  estarem	
   corretos),	
   o	
   osciloscópio	
   adiciona	
   um	
   sinal	
   de	
   interrogação	
   ao	
   lado	
   dos	
   valores.	
   Isto	
   é	
  análogo	
  a	
  fazer	
  uma	
  medida	
  com	
  o	
  multímetro	
  que	
  está	
  fora	
  de	
  escala.	
  	
  
EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   7/10	
  
c) Mude	
  a	
  escala	
  de	
  tensão	
  para	
  2V/DIV	
  e	
  verifique	
  o	
  aparecimento	
  do	
  sinal	
  de	
   interrogação.	
  Não	
  confie	
  nesta	
  medida!	
  d) Retorne	
   para	
   a	
   escala	
   de	
   5V/DIV	
   e	
   agora	
   mude	
   a	
   escala	
   de	
   tempo	
   para	
   1.00ms/DIV.	
  Verifique	
  o	
  aparecimento	
  do	
  sinal	
  de	
  interrogação.	
  Não	
  confie	
  nesta	
  medida!	
  	
  
DICA:	
  Para	
  garantir	
  maior	
  precisão	
  ao	
  fazer	
  medidas	
  com	
  o	
  osciloscópio,	
  ajuste	
  as	
  escalas	
  de	
  tensão	
  e	
  de	
   tempo	
  de	
   forma	
  que	
  um	
   período	
   do	
   sinal	
   ocupe	
  a	
  maior	
   parte	
   da	
   tela	
   possível	
   (tanto	
  na	
  horizontal	
  quanto	
  na	
  vertical).	
  Quanto	
  mais	
  área	
  da	
  tela	
  o	
  sinal	
  ocupar,	
  maior	
  a	
  precisão	
  da	
  medida.	
  Isto	
  é	
  análogo	
  a	
  escolher	
  a	
  escala	
  mais	
  precisa	
  para	
  fazer	
  uma	
  medida	
  com	
  o	
  multímetro.	
  	
  A	
  seleção	
  de	
  frequência	
  do	
  gerador	
  de	
  sinais	
  é	
  dividida	
  em	
  duas	
  partes:	
  ajuste	
  grosso	
  e	
  ajuste	
  fino.	
  	
  
• O	
  ajusto	
  grosso	
  é	
   feito	
   com	
  os	
  botões	
   seletores	
  de	
   faixa	
   de	
   frequência	
   (RANGE).	
  Na	
   faixa	
  de	
  frequências	
  X	
  é	
  possível	
  produzir	
  frequências	
  entre	
  X/10	
  e	
  X.	
  Por	
  exemplo,	
  na	
  faixa	
  de	
  20kHz	
  é	
  possível	
  produzir	
  frequências	
  entre	
  2kHz	
  e	
  20kHz.	
  
• O	
   ajuste	
   fino	
   da	
   frequência	
   dentro	
   da	
   faixa	
   selecionada	
   é	
   ajustado	
   com	
   o	
   botão	
   giratório	
  (FREQUENCY).	
  Para	
  aumentar	
  a	
  frequência,	
  deve-­‐se	
  girar	
  o	
  botão	
  no	
  sentido	
  anti-­‐horário.	
  	
  
DICA:	
  Nunca	
  confie	
  no	
  valor	
  de	
  frequência	
  marcado	
  no	
  botão	
  giratório,	
  pois	
  pode	
  estar	
  desajustado.	
  Ao	
  invés	
  disso,	
  sempre	
  confira	
  o	
  valor	
  da	
  frequência	
  usando	
  o	
  osciloscópio.	
  	
  5) Responda	
  as	
  questões	
  a	
  seguir	
  sobre	
  o	
  gerador	
  de	
  sinais	
  da	
  sua	
  bancada.	
  a) Indique	
  os	
  valores	
  de	
  frequência	
  que	
  podem	
  ser	
  produzidos	
  nas	
  seguintes	
  faixas:	
  i) Faixa	
  de	
  200Hz.	
   	
  ii) Faixa	
  de	
  2MHz.	
   	
  b) Qual	
  faixa	
  de	
  frequências	
  deve	
  ser	
  usada	
  para	
  produzir	
  as	
  seguintes	
  frequências?	
  i) Frequência	
  de	
  50Hz.	
   	
  ii) Frequência	
  de	
  120kHz.	
  iii) Frequência	
  de	
  3kHz.	
  	
  Com	
  relação	
  aos	
  demais	
  parâmetros	
  do	
  gerador	
  de	
  sinais:	
  
• Para	
  ajustar	
  a	
  amplitude	
  do	
  sinal,	
  utilize	
  o	
  botão	
  giratório	
  OUTPUT	
  LEVEL.	
  
• Para	
  ajustar	
  o	
  valor	
  médio	
  do	
  sinal	
  (nível	
  DC),	
  utilize	
  o	
  botão	
  giratório	
  DC	
  OFFSET.	
  Para	
  isso	
  o	
  botão	
  seletor	
  DC	
  OFFSET	
  deve	
  estar	
  pressionado	
  (ON).	
  	
  
DICA:	
   Caso	
  o	
   sinal	
   apareça	
   instável	
   na	
   tela	
  do	
  osciloscópio,	
   ajuste	
   o	
  TRIGGER	
  LEVEL	
  de	
   forma	
  a	
  deixar	
  o	
  nível	
  do	
  trigger	
  (seta	
  indicadora	
  à	
  direita	
  da	
  tela)	
  sempre	
  entre	
  os	
  picos	
  do	
  sinal.	
  	
  6) Siga	
  os	
  procedimentos	
  abaixo.	
  a) Desconecte	
  as	
  garras	
  da	
  ponteira	
  do	
  osciloscópio	
  dos	
  terminais	
  do	
  transformador.	
  b) Encaixe	
  uma	
  nova	
  ponteira	
  na	
  saída	
  OUTPUT	
  do	
  gerador	
  de	
  sinais.	
  c) Agora,	
   conecte	
   entre	
   si	
   as	
   garras	
   das	
   duas	
   ponteiras:	
   preta	
   com	
   preta,	
   e	
   vermelha	
   com	
  vermelha.	
  Ao	
  soltar	
  as	
  ponteiras,	
  atente	
  para	
  não	
  curto-­‐circuitar	
  o	
  gerador	
  de	
  sinais.	
  d) Configure	
  o	
  gerador	
  de	
  sinais	
  para	
  DUTY	
  CYCLE	
  =	
  OFF,	
  CMOS	
  LEVEL	
  =	
  OFF,	
  DC	
  OFFSET	
  =	
  ON	
  e	
  -­‐20dB	
  =	
  OFF.	
  
EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   8/10	
  
e) Produza	
  os	
  seguintes	
  sinais	
  e	
  preencha	
  a	
  tabela	
  4	
  com	
  os	
  valores	
  medidos.	
  (UtilizeAUTOSET	
  caso	
  necessário.)	
  i) Onda	
  senoidal,	
  f	
  =	
  1kHz,	
  Vpp	
  =	
  6V,	
  Vm	
  =	
  0V	
  ii) Onda	
  senoidal,	
  f	
  =	
  60kHz,	
  Vpp	
  =	
  8.8V,	
  Vm	
  =	
  2V	
  iii) v(t)	
  =	
  -­‐4	
  +	
  5cos(2π	
  ·	
  500t)	
  V	
  iv) Onda	
  quadrada,	
  T	
  =	
  40µs,	
  Vmin	
  =	
  0V,	
  Vmax	
  =	
  8V	
  v) Onda	
  triangular,	
  T	
  =	
  3ms,	
  Vmax	
  =	
  4V,	
  Vm	
  =	
  0V.	
  	
  	
  	
   	
  
EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   9/10	
  
Aluno(a):	
  _______________________________________________________.	
   Turma:	
  ______________________	
  Matrícula:	
  ________________________	
  Data:	
  _____/_____/__________	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Nota:	
  ________________________	
  	
  
Tabela	
  1	
  	
  	
  
	
   Vrms	
   A	
  =	
  Vrms	
  √2	
   Vpp	
  =	
  2A	
  
V12	
   	
   	
   	
  
V23	
   	
   	
   	
  
V13	
   	
   	
   	
  
	
  
Questão	
  3.b)	
  	
  Escala	
  de	
  tensão:	
  ____________	
  /DIV	
  	
   	
   Escala	
  de	
  tempo:	
  _____________/DIV	
  
	
  
Questão	
  3.e)	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
	
  
Questão	
  3.h)	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
	
  
Tabela	
  2	
  	
  
	
  
Vpp	
   Vrms	
  =	
  Vpp/(2√2)	
   T	
   f	
  =	
  1/T	
  	
   	
   	
   	
  
	
  
Tabela	
  3	
  	
  
	
  
Vpp	
   Vrms	
   Vm	
   T	
   f	
  	
   	
   	
   	
   	
  
	
  
Questão	
  5.a)	
  	
  i) frequências	
  entre	
  __________________	
  e	
  _________________	
  ii) frequências	
  entre	
  __________________	
  e	
  _________________	
  	
  
EEL7011	
  –	
  Eletricidade	
  Básica	
  –	
  Aula	
  5	
   EEL/CTC/UFSC	
  
	
   10/10	
  
	
  
Questão	
  5.b)	
  	
  i) faixa	
  de	
  	
  __________________	
  ii) faixa	
  de	
  	
  __________________	
  iii) faixa	
  de	
  	
  __________________	
  
	
  
Questão	
  3.j)	
  	
  
	
  
	
  
Tabela	
  4	
  	
  
	
  
	
   Vpp	
   Vm	
   T	
   f	
  
1	
   	
   	
   	
   	
  
2	
   	
   	
   	
   	
  
3	
   	
   	
   	
   	
  
4	
   	
   	
   	
   	
  
5	
   	
   	
   	
   	
  
	
  
Questão	
  de	
  preparação	
  	
  
	
  Olhando	
   a	
   seguinte	
   forma	
   de	
   onda	
   calcule	
   a	
   tensão	
   pico	
   a	
   pico,	
   Vpp,	
   valor	
  máximo,	
   Vmax,	
   valor	
   de	
  tensão	
  mínimo,	
  Vmin,	
  valor	
  médio	
  da	
  sinal,	
  Vm,	
  período,	
  T,	
  e	
  frequência,	
  f:	
  
	
  
	
  
V(mV)
t(ns)0
200
400
600
-200
-400
-600
1 2 3 4 5 76 8