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Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E1 - Oscilosc�pio - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 01 Título: OSCILOSCÓPIO Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 1. Objetivos: Verificar, experimentalmente a utilização do osciloscópio na obtenção de medidas de tensão e corrente. INTRODUÇÃO TEÓRICA: Osciloscópio O osciloscópio é um instrumento que permite a visualização de sinais elétricos, possibilitando medir tensões contínuas, alternadas, períodos, frequências e defasagem com alto grau de precisão. O funcionamento se baseia em um feixe de elétrons que, defletido, choca-se contra uma tela fluorescente, esta, sensibilizada emite luz formando uma figura. A figura formada na tela pode ser comparada com outra, considerada ideal. A dependência com o tempo do feixe se resolve fazendo o feixe de elétrons serem defletido em um eixo de coordenadas similares ao sistema cartesiano, o que nos leva a construções gráficas bidimensionais, sendo o eixo ‘x’ correspondente ao período do sinal (tempo) e o eixo ‘y’ correspondente á amplitude. O resultado é a variação da tensão de entrada dependente do tempo. Dispositivos de registros em função do tempo existem há muito tempo, entretanto, o osciloscópio é um equipamento de resposta muito mais rápida que os registradores eletromecânicos, pois permite resposta da ordem de microssegundos. A parte principal de um osciloscópio é o tubo de raios catódicos. Este tubo necessita, entretanto, usar uma série de circuitos auxiliares capazes de controlar o feixe desde sua geração. Até o ponto onde este incidirá sobre a tela. Todo osciloscópio de serviço está composto das seguintes partes: Fonte de alimentação; Tubo de raios catódicos; Base de tempo; Amplificador Horizontal; Amplificador Vertical. Osciloscópio de raios catódicos (CRO) Figura 1 - Diagrama em corte de um osciloscópio CRO típico. Engenharia Eletrônica 3 1. Eletrodos de deflexão por tensão 2. Acelerador de elétrons 3. Raio de elétrons 4. Bobina de foco 5. Lado interior de tela revestido com fósforo Descrição dos controles Engenharia Eletrônica 4 Engenharia Eletrônica 5 Engenharia Eletrônica 6 Modos de operação Ajuste os controles relativos às posições de acordo com a seguinte tabela: Ligue a chave POWER e o LED acenderá. Depois de um curto período de pré- aquecimento, o traço aparecerá na tela. Ajuste o INTENSITY e o FOCUS para fazê- lo, mais nítido. Calibração das pontas de prova: Conecte a ponta de prova no CH1 e no PROBE ADJUST.Ajuste em “POSIÇÃO-X” e “POSIÇÃO-Y” para que seja mostrada a forma de onda conforme as figuras 4-1, 4-2 ou 4-3. Engenharia Eletrônica 7 Ajuste o VOLTS/ DIV para 10 mVe atenue a ponta para 10 X, então a forma de onda mostrada na figura 4-1 deverá aparecer na tela, se houver qualquer excesso ou queda, faça a compensação no ponto de ajuste mostrado na figura 4-4. Depois destes ajustes o instrumento estará em estado normal de funcionamento e pronto para ser usado. Medição. Vp-p =V/DIV xH(DIV) Vrms = Vp-p/2 V¨2 X10 Medição de Tensão O controle VARIÁVEL deverá estar na posição “calibrado” (gire até o fim no sentido horário). Posicione a chave VOLTS / DIV de acordo com a amplitude do sinal a ser medido. Uma vez que existam partes DC e AC no sinal medido, os testes devem ser feitos de acordo com os seguintes passos: Medição de Tensão AC Para medir somente a parte AC do sinal, selecione o modo AC de acoplagem (6). Ajuste VOLTS/DIV para mostrar uma forma de onda no meio da tela. Então ajuste o LEVEL para fazer com que a forma de onda fique estável. Ajuste Posição-Y e Posição-X para visualizar melhor a forma de onda, como mostrado na figura 4-5. Com o valor indicado por VOLTS /DIV e a distância mostrado, verticalmente no eixo, calcule o valor da tensão pela seguinte fórmula: Se a ponta de prova estiver em X10, então o valor calculado deverá ser multiplicado por 10. Engenharia Eletrônica 8 Medição da tensão DC Para medir tensão DC, primeiro selecione o VOLTS/DIV adequado, então selecione o modo de acoplagem GND (6) e ajuste a Posição-Y para fazer o traço ficar na posição adequada (nível 0 da tensão), então selecione o modo de acoplagem DC. Com a distância vertical do traço em relação à posição Y, leia o valor da tensão do sinal mostrado como na figura 4-6. Medição de Tempo Para medir o ciclo do sinal ou o fator de tempo entre dois pontos, siga os passos descritos no item “Medição de Tensão”. Depois que a forma de onda estiver sincronizada, o valor do tempo é igual o valor indicado pelo SEC /DIV multiplicado pelo número de divisões entre os dois pontos selecionados. Para medir apenas uma parte do sinal, acione o botão (26) para aumentar 5 vezes. Ajuste Posição-X para posicionar adequadamente a parte a ser medida. Então o valor encontrado deve ser dividido por 5. Calcule os intervalos de tempo com a seguinte fórmula: Intervalo de tempo (S) = [Distância entre dois pontos (DIV) x fator de Tempo de Varredura (TIME /DIV)]/ Fator de amplificação horizontal (X5 MAG). Exemplo 1: Na Figura 4-7, a distância horizontal entre os ponto A e B é de 8 DIV, o fator de tempo de varredura é ajustado para 2 ms/div, a amplificação horizontal é X1, então: Intervalo de Tempo = 8DIV x2ms /DIV/1= 16ms Engenharia Eletrônica 9 Exemplo 2: Na figura 4-8, a distância horizontal de 10% da inclinação de elevação (ponto A) para 90% (ponto B) é 1,8 DIV, a taxa de varredura é de 1u s/DIV, o fator de amplificação é de 5X, então o Tempo de Elevação= 1,8 DIV x 1us / 5 = 0.36 us Medição de Freqüência Para medir a freqüência do sinal, primeiramente meça o ciclo como descrito no item anterior, e depois calcule a freqüência usando a seguinte fórmula: F (Hz)= 1/T (S) Diferença de tempo ou fase entre dois sinais relativos Conforme a freqüência dos sinais relativos, selecione a taxa de varredura adequada e ajuste o modo Vertical para ALT ou CHOP (12), a fonte de disparo (Trigger) para CH1. Ajuste o Nível (21) para ter uma forma de onda estável. Calcule a diferença de tempo com a diferença horizontal entre os dois pontos das duas formas de onda: Diferença de tempo = Distância Horizontal (DIV) X Fator de Tempo de Varredura (SEC/ DIV) / Fator de amplificação horizontal (X5 se a tecla 23 estiver pressionada). Na figura 4-9, o fator de tempo de varredura (SEC/DIV) é ajustado em 50us/DIV, o fator de amplificação é ajustado em X1(tecla X5 MAG solta), a distância horizontal entre os dois sinais medidos é de 1,5 DIV, então: Diferença de tempo = 1,5 DIV x 50 us /DIIV/ l = 75 us Engenharia Eletrônica 10 Para medir a diferença de fase entre dois sinais, primeiro pegue as formas de ondas estáveis utilizando o método acima, então ajuste o VOLTS /DIV e o VARIÁVEL dos dois canais para tornar igual à amplitude deles. Ajuste o SEC /DIV para que, a distância horizontal do ciclo medido, apareça por inteiro na tela. Quando isto acontecer o ângulo de cada divisão (DIV) será: 360º / (distância horizontal de um ciclo). A diferença de fase de dois sinais relativos será então: o ângulo de cada divisão (DIV) multiplicado pela distância horizontal existente entre os dois sinais. Engenharia Eletrônica 11 Medição de sinal de TV Há um circuito para a separação de sinais sincronizados TV-V dentro do OS-21. Para medir sinais de TV-V selecione a chave COUPLING para TV (31). Ajuste, então, o LEVEL para obter uma sincronização estável do sinal. Para medir sinais de TV-H, selecione a chave COUPLING para o modo NORM (31). Modo X-Y Em alguns casos especiais, a rotação do traço deve ser controlada por sinais externos ou o eixo X deve ser encarado como uma entrada para o sinal medido, tal como: sinal de varredura EXT, a observação da Figura de Lissajous, etc. Operação do Modo X-Y: Gire a chave SEC /DIV no sentido anti-horário até o final, para a posição X-Y. Entre com o sinal do eixo X pelo CH1 e do eixo Y pelo CH2. O aumento da sensibilidade do eixo X é controlado por X5 MAG e o sinal modulação, poderá ser observado através do eixo Z, na parte de trás. Se for pressionada a chave SLOPE a intensidade aumentará com sinais negativos e diminuirá com sinais positivos. Gerador de funções Um gerador de funções 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 funções deve poder gerar sinais senoidais, triangulares, quadrados, 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. Alguns circuitos integrados que podem ser usados na montagem de geradores de função: ICL8038 (Intersil - funções seno, quadrado, triângulo, sweep) MAX038 (Maxim - funções seno, quadrado, triângulo, sweep) XR2206 (Exar - funções seno, quadrado, triângulo, sweep) NE566 (National - funções quadrado, triângulo) De forma resumida, as formas de onda estudadas, de acordo com o site: http://pt.wikipedia.org/wiki/Forma_de_onda, são, Engenharia Eletrônica 12 Formas de onda básicas Figura 3 - A partir do topo, onda senoidal, quadrada, triangular e dente de serra Onda senoidal A onda senoidal ou sinusoidal obedece a uma função seno ou cosseno e é a forma de onda mais simples. Todas as outras formas de onda, mesmo as mais complexas, podem ser decompostas em conjuntos de ondas senoidais através da aplicação das séries de fourier. Por essa razão as ondas senoidais possuem dezenas de aplicações. Podem ser usadas na síntese musical como elemento básico da síntese aditiva. Em eletrônica, é a forma de onda utilizada como onda portadora na maior parte das modulações de rádio. Onda quadrada Também chamada de trem de pulsos Forma de onda caracterizada pela alternância entre um estado de amplitude nula e outro estado de amplitude máxima, sendo que cada um destes estados tem duração igual. Quando o tempo em um dos estados é maior do que no outro, chamamos esta onda de onda retangular ou pulso. Este tipo de onda é utilizado sobretudo para a modulação por largura de pulso - PWM. Engenharia Eletrônica 13 Também pode ser usada como elemento básico da síntese subtrativa em sintetizadores analógicos. Em informática as ondas quadradas, retangulares ou trens de pulso são utilizados para a transmissão serial de informações em redes de computadores. Onda triangular Caracterizada por uma ascendência linear até a amplitude máxima da onda, seguida imediatamente por uma descendência linear até a amplitude mínima. Os tempos de subida e descida podem ser iguais ou diferentes. As ondas triangulares são usadas como freqüência intermediária de controle na modulação PWM principalmente em acionamentos elétricos. Também podem ser utilizadas como elementos básicos na síntese subtrativa. Onda dente de serra Nos casos extremos em que os tempos de subida ou de descida de uma onda triangular são iguais à zero, temos ondas dente de serra descendente ou ascendente, respectivamente. As aplicações são semelhantes às das ondas triangulares. Engenharia Eletrônica 14 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Com o osciloscópio e o gerador de funções devidamente instaladas (com os cabos BNC conectados nas saídas corretas), regula-se a frequência e o tipo de onda no gerador de funções e conectamos os cabos onde poderemos observar a forma de onda no osciloscópio. Ajustando as escalas de tempo e tensão no osciloscópio, os dados eram anotados e comparados com cálculos teóricos. 1 - Ajustar a fonte de tensão com o voltímetro para os valores especificados na tabela abaixo e efetuar as medições com o osciloscópio, anotando os valores obtidos, na tabela abaixo. Desenhe a forma de onda para as tensões 8 e 15 volts. Tabela 1 - 8 Vdc 15 Vdc V(v) V/Div T/Div V medido 2 5 8 10 15 Engenharia Eletrônica 15 Ajuste o gerador de sinais para as freqüências especificadas nas tabelas abaixo, com amplitude máxima para as formas de onda senoidal, quadrada e triangular. Meça cada freqüência com o osciloscópio, anotando respectivamente a posição da varredura e o numero de divisões ocupadas pelo período, efetue as medições solicitadas. F. gerador V/Div T/Div T f 100 Hz 5 kHz Tabela 2 - Onda senoidal 100 Hz 5 kHz F. gerador V/Div T/Div T F 250 Hz 1200 kHz Tabela 3 - Onda quadrada 250 Hz 1200 kHz Engenharia Eletrônica 16 F. gerador V/Div T/Div T f 600 Hz 10 kHz Tabela 4 - Onda triangular 600 Hz 10 kHz Ajustar o gerador de sinais para 60 Hz, onda senoidal. Utilizando o multímetro na escala Vac, ajuste a saída do gerador para os valores da tabela. Efetue as medições solicitadas. Vef (v) Vp Vpp Vef (calculado) 1 3 5 Tabela 5 – Tensões calculadas 1 Vdc 3 Vdc Engenharia Eletrônica 17 Figuras de Lissajous e medidas de defasagem Objetivo: Observar, experimentalmente as figuras de Lissajous. Medir a defasagem entre dois sinais, utilizando o osciloscópio. As figuras de Lissajous provêm da sobreposição de dois movimentos sinusoidais (harmónico-simples) desfasados de 90º. A figura de Lissajous mais simples, que corresponde a uma reta a 45º, diz respeito a dois movimentos com a mesma frequência, a mesma amplitude e a mesma fase. Conforme o desfasamento entre os dois movimentos, esta figura tomará uma das formas representadas na figura abaixo. Com o osciloscópio no modo X-Y poder-se-ão observar as figuras de Lissajous. Estas figuras permitem a determinação da menor diferença de fase na distorção de um sinal, para além da razão entre frequências. Quando se aplicam aos dois canais do osciloscópio dois sinais com frequências diferentes. As figuras obtidas são mais complexas. Estas figuras de Lissajous permitem, por simples observação, determinar a razão entre as duas frequências. Na figura abaixo estão representados alguns exemplos. Engenharia Eletrônica 18 A razão entre frequências é determinada a partir de: Lista de material: - Osciloscópio - Gerador de sinais - Transformador 110 V/12 V - Capacitor 0,1µF - Resistores 4,7kΩ, 47kΩ, 150kΩ, 470kΩ e 1MΩ. Engenharia Eletrônica 19 Procedimento experimental: 1 – Ligue a entrada vertical do osciloscópio o gerador de sinais ajustado para onda senoidal e amplitude máxima, e a entrada horizontal o transformador, conforme a figura abaixo. 2 – Varie a frequência do gerador de sinais, conforme o quadro abaixo. Anote a figura de Lissajous e determine a relação de freqüências. fH(Hz) fV(Hz) Figuras NH NV NH/NV 15 20 24 30 40 60 60 90 120 150 180 240 H Rede V Engenharia Eletrônica 20 3 – Monte o circuito da figura abaixo e ajuste o gerador para 60 Hz, com amplitude máxima e onda senoidal. 4 – Anote os valores de 2a e 2b de acordo com o capacitor e resistores indicados abaixo. C (µF) R 2a 2b 2a/2b Δθ 4,7kΩ 47kΩ 0,1 150kΩ 470kΩ 1MΩ V H R 60 Hz C Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E10 - Transistor - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 10 Título: TRANSISTOR Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 TRANSISTOR I – Objetivo Observar e analisar o funcionamento do transistor, bem como sua polarização. II – Materiais e equipamentos utilizados - Resistores (22Ω; 330Ω; 2,7kΩ; 5,6kΩ; 150kΩ) - Potenciômetro (100Ω ; 1kΩ) - Transistor BC548 - Protoboard - Fios para protoboard - 01 Fonte de alimentação DC - 02 Cabos Osciloscópio - 02 Cabos para a fonte de alimentação III – Procedimentos Experimentais - Meça com o ohmímetro analógico e anote no quadro abaixo as resistências diretas e reversas entre base-emissor e entre base-coletor. Base-emissor Base-coletor Rdireta Rreversa - Montar o circuito abaixo e variando-se a tensão de base, meça e anote o valor de IB, mantendo a tensão Vce = 3V, por meio do potenciômetro de 100 Ω. Vbe (V) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 Ib (mA) Engenharia Eletrônica 3 - Ajuste a corrente de base conforme a tabela, com o potenciômetro de 1kΩ. Varie a tensão Vce por meio do potenciômetro de 100Ω e para cada caso, anote Ic. Vce (V) 0 1 2 3 4 5 Ib (mA) Ic (mA) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 - Polarização do Transistor. Nos circitos abaixo efetuar as medições e determinar o valor do β. VR1(V) VR2(V) Ib (mA) Ic (mA) Ie (mA) Vbc (V) Vbe (V) Vce (V) β VR1(V) VR2(V) VR3(V) Ie (mA) Ib (mA) Ic (mA) Vbe (V) Vce (V) β R1 R2 R1 R2 R3 Engenharia Eletrônica 4 VR1(V) VR2(V) VR3(V) VR4(V) Ie (mA) Ib (mA) Ic (mA) Vbe (V) Vce (V) β QUESTIONÁRIOS Dimensione RB, RC, RE, para polarizar o transistor abaixo. β = 200, VBE = 0,7V. Dados: VCC = 15V, VCE = VCC / 2, VRE = VCC / 10, IC = 30mA. Determinar os resistores no circuito abaixo. β = 350, VBE = 0,7V. Dados: VCC = 12V, VCE = VCC / 2, VRE = VCC / 10, IC = 5mA, IB = IB2 / 10. R1 R2 R3 R4 Engenharia Eletrônica 5 Dimensione RB, RC, RE, para polarizar o transistor abaixo. β = 100, VBE = 0,7V. Dados: VCC = 15V, VCE . IC = 40mW, RC = 6 . RE . Procedimentos para Medir e Identificar os Terminais de Transistores 1) Devido à inversão da bateria interna do multímetro analógico, a medição de componentes semicondutores (com polaridade) é feita tendo consciência de que a ponta vermelha deverá ser, na verdade, o negativo (-) e a ponta preta deverá ser o positivo (+). (inverter mentalmente) 2) Colocar a chave seletora do Multímetro na posição “ohmímetro” X 1, a fim de determinar a base. 3) Procure localizar um terminal que, em relação aos outros dois apresente “baixa resistência”. - Se a base for encontrada com a ponta positiva “preta”, significa que o transistor é um NPN. - Se a base for encontrada com a ponta negativa “vermelha”, significa que o transistor é um PNP. 4) Encontrada a base, deve-se mudar a chave seletora do aparelho que está na menor escala de resistência (X 1) e posicioná-la em X10K, a fim de encontrar o coletor e emissor. 5) Inverter a ponta de prova com a qual foi achada a base. Depois, fazer a medida da resistência em relação aos outros dois terminais. O que apresentar menor resistência em relação à base será o emissor. Por conseqüência, o outro terminal será o coletor. - Verificação de Defeito em Transistor: * Os defeitos que podem ocorrer em um transistor são basicamente ocasionados por alta tensão e corrente aplicado a ele. Com isso, pode ocorrer a abertura da junção do transistor (aberto), curto-circuito e a “fuga”, que é a resistência apresentada na medição dos dois lados da junção. Em todos esses casos, o transistor estará danificado. * Se a medição seguir os itens de 1 a 5, o transistor estará em bom estado. Nas medições com o multímetro digital não é necessário inverter a polaridade das pontas de prova. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E2 - Diodo decodificador BCD - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 02 Título: DIODO / DECODIFICADOR BCD Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 470W 1R 1 4004N A V PARTE – 1 1 - MATERIAL UTILIZADO - 1 Diodos 1N4007; - Multímetro; - Protoboard; - Fios para protoboard; - Led; - Resistor (470Ω); 2 – Meça com o ohmimetro e anote no quadro abaixo, a resistência direta e reversa do diodo. RDireta RReversa 3 - Montar o circuito da figura abaixo, alimentando com diferentes valores de tensão e indicar na tabela 1, os valores de corrente obtidos. Circuito 1 VD (V) ID(mA) 0,20 0,40 0,50 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 Tabela 1 Engenharia Eletrônica 3 4 - Montar o circuito da figura abaixo, e preencher a tabela. Circuito 2 VD (V) 0 5 10 15 20 25 30 ID (mA) Tabela 2 5 - A partir dos valore obtidos nas tabelas 1 e 2 gerar o gráfico da curva característica do diodo. I=f(V). 6 – Explicar o procedimento para identificar os terminais dos diodos. 7 – Explicar os valores obtidos durante a medição da resistência direta e reversa do diodo. 8 – Montar o circuito da figura abaixo. Determine o valor do resistor do led no circuito abaixo e preencha a tabela. Circuito 3 R1V LEDV LEDI RCalculado Tabela 3 A V 1R 20m I 2V10V Engenharia Eletrônica 4 PARTE – 2 1. MATERIAL UTILIZADO - Osciloscópio; - Transformador AC (Entrada 127V e Saída 12/24V) ; - 4 Diodos; - Lâmpada (Tensão máxima 12V); - Multímetro; - Protoboard; - Fios para protoboard; - Led; - Resistor (1,2kΩ); 2 – Montar o circuito abaixo e desenhar as formas de onda em cada componente do circuito, preencher a tabela. 3 – Medições com multimetro Vac Vd1 VL 4 – Medições com Osciloscópio Secundario do transformador Vac V/Div T/div T Diodo Vd1 V/Div T/div T Lâmpada VL (pico) V/Div T/div T Engenharia Eletrônica 5 Formas de onda Escala (Volt/Div) VAC T/Div Escala (Volt/Div) VD1 T/Div Escala (Volt/Div) VL Escala (Volt/Div) 5 – Montar o circuito abaixo e desenhar as formas de onda em cada componente do circuito, preencher a tabela. 6 – Medições com multimetro Vac Vd1 VL Engenharia Eletrônica 6 7 – Medições com Osciloscópio Secundario do transformador Vac V/Div T/div T Diodo Vd1 V/Div T/div T Lâmpada VL (pico) V/Div T/div T Formas de onda Escala (Volt/Div) VAC T/Div Escala (Volt/Div) VD1 T/Div Escala (Volt/Div) VL Escala (Volt/Div) Engenharia Eletrônica 7 8 - Montar o circuito abaixo e desenhar as formas de onda em cada componente do circuito, preencher a tabela. GNDVac 110 V Vsec 2 6 V D1 1N4004 Vsec 1 6 V D2 1N4004 C L1 D3 1N4004 D4 1N4004 9 - Medições com multimetro Vac Vd1 Vd3 VL 10 – Medições com Osciloscópio Secundario do transformador Vac V/Div T/div T Diodo Vd1 V/Div T/div T Vd3 V/Div T/div T Lâmpada VL (pico) V/Div T/div T Engenharia Eletrônica 8 Formas de onda Escala (Volt/Div) VAC T/Div Escala (Volt/Div) VD1 T/Div Escala (Volt/Div) VD3 T/Div Escala (Volt/Div) VL T/Div Engenharia Eletrônica 9 Questionário 1 – Explicar as formas de onda obtidas sobre cada componente. 2 – No circuito abaixo, supondo os diodos do circuito como ideais, determine a leitura do voltímetro para as posições das chaves A e B. Chave A Chave B Voltímetro 5V 1 2 A 1 2 B V 5V 5V Engenharia Eletrônica 10 DISPLAY DE 7SEGMENTOS E MATRIZ DE PONTOS Objetivo – 7 segmentos. Material utilizado – Decodificador de 7 segmentos Introdução Nos ensaios anteriores verificamos como um conjunto de sinais digitais pode ser agrupado de maneira a representar um valor numérico, utilizando para isso o sistema binário. Vimos ainda como realizamos operações aritméticas neste sistema numérico, e como realizamos conversões entre sistemas numéricos. Porém, como pudemos observar, a representação de números no sistema binário, embora essencial para eletrônica digital, nem sempre é intuitiva para a grande maioria das pessoas. Imagine se a calculadora, no lugar de dígitos, exibisse uma sequência de LEDs, representando os operandos e resultados em binário, não seria nada prático, seria? Pois bem, felizmente existem maneiras muito mais intuitivas de realizar esta interface com o usuário, uma delas é através do uso de display de 7segmentos. Você certamente já viu este dispositivo, seja em rádio relógio, despertadores, medidores de vários tipos, ou mesmo em filmes, como temporizador de bombas! Este dispositivo consiste basicamente de 7 LEDs de formato alongado, agrupados convenientemente de maneira a formar o dígito 8. Assim, cada LED corresponde a um segmento (por isso o nome display 7 segmentos), podendo ser acesos ou apagados de maneira a formar os dígitos. Existe ainda um oitavo LED, de formato redondo, que representa o ponto decimal. A figura a seguir mostra a disposição destes LEDs em display de 7 segmentos. Engenharia Eletrônica 11 Como podemos verificar pela figura acima, um display de 7 segmentos pode apresentar dois esquemas internos de ligação: Catodo Comum e Anodo Comum. No esquema Catodo Comum, todos os catodos dos LEDs são interligados, e ficam disponíveis nos pinos centrais da parte inferior e superior do display. Assim para acender um determinado LED é necessário ligar o pino comum ao GND (basta ligar um deles, não é necessário ligar ambos), e uma tensão positiva, via um resistor para limitar a corrente, ao anodo do LED desejado (disponíveis nos pinos a, b, c, d, e, f, g ou dp). O esquema anodo comum é exatamente o oposto, os anodos encontram-se ligados aos pinos comuns e os catodos disponíveis nos pinos de a, b, c, d, e, f, g, e dp. Assim, para acender um LED neste esquema, é necessário aplicar Vcc a um dos pinos comuns, e ligar o catodo do LED desejado ao terra, via um resistor para limitar a corrente. Obviamente, para, a partir de um conjunto de bits, produzirmos a combinação correta dos sinais a, b, c, d, e, f e g, que representam o dígito que se deseja exibir, precisamos utilizar um decodificador. Os modelos mais comuns de decodificadores, chamados de decodificadores BCD - 7segmentos convertem seqüencias de 4 bits (nibbles) de valores de 0000b a 1001b, em combinações de sinais que reproduzem dígitos de 0 a 9 no display. A sigla BCD citada anteriormente significa Binary Coded Decimal, ou Decimal Codificado em Binário. Este formato de representação de valores em binário é um pouco diferente do sistema binário convencional que apresentamos anteriormente, e é muito empregado quando utilizamos displays de 7 segmentos. APOSTILA DE TREINAMENTO No sistema BCD, um valor decimal qualquer é separado em dígitos, e cada dígito é representando pelo seu equivalente binário. Note que isto bem diferente de representar um número em base 2, conforme ilustra a figura a seguir: Este formato de representação é útil quando utilizamos displays 7 segmentos, porque elimina nibbles com valores de 1010b a 1111b, que utilizam mais de um dígito para serem representados em formato decimal (10 a 15, respectivamente). Em BCD o valor 10 é Engenharia Eletrônica 12 representado como 0001 0000 e, 15 como 0001 0101; podendo, cada grupo de 4 bits, ser enviado para um decodificador diferente, um representando as unidades e outro as dezenas. Se utilizássemos o sistema binário puro, então o decodificador das dezenas deveria levar em conta alguns dos bits utilizados pelo decodificador de unidades, e apresentaria um circuito digital diferente desse. Ou seja, o sistema não seria modular. Já, quando utilizamos BCDs, podemos adicionar novos dígitos, apenas acrescentando novos conversores, já que os circuitos utilizados para converter o dígito das unidades, dezenas, centenas, e assim por diante, são todos idênticos. PROCEDIMENTO Nesta experiência iremos estudar a codificação BCD e montar um circuito decodificador BCD – 7 segmentos. Exemplo de aplicação: Decodificadores BCD – 7 segmentos estão presentes sempre que um display de 7 segmentos é utilizado, como em rádio relógios, medidores de variados tipos, indicadores em elevadores, etc. 1. Inicialmente, utilizando cabos banana de tamanho apropriado, realize as ligações no bastidor do conjunto didático conforme mostrado na figura a seguir: Nota: Para sua maior segurança, realize estas ligações com o conjunto didático desligado. Engenharia Eletrônica 13 2. Primeiramente vamos determinar quais segmentos devem ser acesos para cada dígito a ser representado, para isso preencha a tabela a seguir: Engenharia Eletrônica 14 3. Agora altere o estado dos geradores de nível lógico, D3 a D0, reproduzindo cada um dos valores da tabela anterior e verificando se o dígito representado corresponde ao esperado. 4. Altere os estados dos geradores D3 a D0, introduzindo valores maiores que 1001b. Que dígitos são exibidos no display de 7 segmentos? 5. A partir de sua resposta no item anterior, indique qual o tipo de decodificador está montado neste módulo e explique como chegou a esta conclusão. 6. Qual a diferença entre a representação de um número em BCD e sua representação em base binária? 7. Vamos praticar um pouco a representação de valores em BCD. Preencha a tabela abaixo, com a representação no sistema binário convencional e BCD: Engenharia Eletrônica 15 8. Agora altere o estado dos geradores de nível lógico, D7 a D0, reproduzindo cada um dos valores da tabela anterior e verificando os dígitos exibidos. As chaves devem representar os valores de qual coluna da tabela (Binário ou BCD)? 9. O que aconteceria se inseríssemos nas chaves a combinação da coluna Binária, no item anterior? Explique como isso poderia impactar o funcionamento de um circuito digital. 10. Outra forma de interface com o usuário bastante comum é a matriz de pontos. No módulo MED05 temos uma matriz de 7x5 pontos. Cada ponto, ou pixel, pode ser aceso independentemente, aplicando-se nível alto em sua linha e nível baixo em sua coluna. Realize as ligações a seguir. 11. Ajuste o potenciômetro de 1K para cerca de metade do seu curso (ele será nosso ajuste de brilho da matriz. Aplique nível alto em um dos geradores de nível lógico e a coluna correspondente deve acender integralmente, pois todas as linhas estão ligadas ao terra. 12. Cite alguns prós e contras de utilizar a matriz em vez do display de 7 segmentos. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E3 - Somadores subtradores oscilador ast�vel - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 03 Título: SOMADORES / SUBTRADORES / OSCILADOR ASTÁVEL 555 Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 Circuitos Somadores e Subtratores I – Objetivo Verificar o funcionamento dos circuitos meio somador, somador completo e subtrator com complemento de dois montando os mesmos com a utilização de portas lógicas simples e circuitos dedicados. II – Materiais e equipamentos utilizados -01 Circuito Integrado 7404 (Porta NOT) -01 Circuito Integrado 7408 (Porta AND) -01 Circuito Integrado 7432 (Porta OR) -01 Circuito Integrado 7483 (Somador Completo) -01 Circuito Integrado 7486 (Porta XOR) -01 Resistor 220 Ω -01 Resistor 2,2kΩ -01 Transistor BC548 -01 Fonte de alimentação DC. -01 Osciloscópio. -01 Gerador de funções. -02 Cabos para fonte. -02 Cabos Osciloscópio. -01 Cabo para o gerador de funções. -Led´s resistores para monitoramento dos níveis lógicos. III – Procedimentos Experimentais A – Montar o circuito abaixo e retirar sua tabela da verdade (S e C0 em função de A, B e Ci). A B Ci Co S Engenharia Eletrônica 3 A B Ci S C0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 B – Qual a denominação desse circuito? C – Montar o circuito abaixo e retirar sua tabela da verdade (S e B0 em função de A, B e Bi). A B Ci S B0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 D – Qual a denominação desse circuito? A B Ci Bo S Engenharia Eletrônica 4 E – Alimente corretamente o CI 7483, conforme pinagem mostrada na figura abaixo. Esse circuito é um somador completo com carry look ahead. F – Completar as tabelas abaixo, para a soma dos números propostos, variando o Ci conforme indicado. Todos os números propostos estão em decimal. a. 6+2 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 7-5 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 4+3 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. -1-6 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 7+6 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. -4+4 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 7483 4-Bit Full Adder B3 S3 A3 Co S2 Ck1 Ci A2 B2 VCC S1 B1 B0 A0 GND S0 A1 Engenharia Eletrônica 5 G – Complementar o circuito abaixo para formar um subtrator completo baseado em complemento de 2. H – Completar as tabelas abaixo, para a soma dos números propostos, variando o Ci conforme indicado. Todos os números propostos estão em decimal. a. 6-2 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 7+5 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 4-3 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. -1-6 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 7-7 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 a. 4+2 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 Ci Co S3 S2 S1 S0 Dec Hex 0 1 B3 A3 B A B2 A2 B A B1 A1 B A B0 A0 B A Co Ci FA S Co Ci FA S Co Ci FA S Co Ci FA S S3 S2 S1 S0 Engenharia Eletrônica 6 I – Questionário Desenhe o esquema de um circuito que tenha como entrada um número de -7 a e apresente em sua saída seu complemento de 2 (ex: entrada = 3 > saída = -3, e assim por diante). Experiências de temporização com o 555 1 – Objetivo Montagem e configuração do Circuito Integrado Temporizador 555, como astável. 2 – Material utilizado 01 – Fonte de Tensão Variável e Contínua 01 – Osciloscópio 01 – Gerador de Funções 01 – Multímetro digital (contendo pontas de prova) 01 – Cabo Banana Jacaré 01 – Protoboard 01 – Resistor 680Ω, 100kΩ e 10kΩ 01 – Capacitor 100nF, 0,01F 01 – LED III – Procedimentos Experimentais Operação no Modo Astável O circuito integrado 555 no modo de funcionamento astável funciona como um circuito oscilador. A figura abaixo demonstra a configuração dos pinos do CI 555 para que ele opere no modo monoestável. Circuito com CI 555 para Modo Astável. Engenharia Eletrônica 7 Como mostrado na figura acima, adicionando um segundo resistor RB ao circuito e conectando a entrada Trigger à entrada Threshold o próprio dispositivo causa o disparo. O capacitor se carrega por meio de RA e RB e se descarrega por meio de RB somente. Entretanto, o Duty Cycle (porcentagem do sinal em nível alto em relação ao período) é controlado pelos dois resistores. Este modo resulta no capacitor carregando-se e descarregando-se entre o nível de Threshold (2/3 VCC) e o nível de Trigger (1/3VCC). Os tempos de saída em nível alto (tH) e nível baixo (tL) podem ser calculados com as seguintes fórmulas: Ainda podemos obter as seguintes relações matemáticas: Frequência de operação do Astável: F = 1,44 / (RA + 2. RB).C1 Ciclo de trabalho (Duty Cycle) em função dos resistores: DC = [(RA + RB) / (RA + 2. RB)].100 - Operação no Modo Astável, montar o circuito abaixo e calcular a frequência de oscilação. Circuito com CI 555 para Modo Astável Preencher a tabela abaixo. Calcular o valor da freqüência e comparar com o valor lido. Considerou-se o valor do capacitor de 0,01F: RA RB f Duty Cycle 10k 100k 10k 10k Engenharia Eletrônica 8 Apresentar as formas de onda obtidas. Formas de onda Escala (Volt/Div) VA T/Div Escala (Volt/Div) VB T/Div Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E4 - Flip-Flop (RS D ) Oscilador monoast�vel 555 - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 04 Título: FLIP – FLOP (RS / D) / OSCILADOR MONOASTÁVEL 555 Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 Circuitos Flip Flop RS OBJETIVO Experiência para comprovar o funcionamento com o Flip Flop RS básico. INTRODUÇÃO Até este momento, todas as aplicações que estudamos são formadas por circuitos eletrônicos digitais que conhecemos como: circuitos combinacionais. Você pode estar pensando o que ULAs, portas lógicas e decodificadores têm em comum, bem ele têm em comum que cada saída é determinada por uma combinação específica das entradas, por isso circuito combinacional. Já os circuitos sequenciais, que estudaremos agora, possuem uma peculiaridade, o estado de suas saídas não depende só das entradas, mas também do estado anterior que estas saídas se encontravam. E como isto é possível? Muito simples, interligando, de uma maneira específica, as saídas do circuito a algumas das portas lógicas de entrada, o que chamamos de realimentação (em qualquer disciplina técnica, realimentação é o processo de utilizar uma porção da saída, no processamento das entradas). Um dos circuitos digitais em que a realimentação pode ser encontrada e que, é a base dos circuitos sequenciais, é o flip-flop. A figura a seguir mostra o diagrama lógico de um flip-flop RS, um dos primeiros flip-flops utilizados em eletrônica digital. O flip-flop, independentemente do tipo, apresenta em geral duas saídas, Q e ̅, sendo que a segundo é o inverso da primeira. A principal característica de um flip-flop é que ele circuito biestável, isto é, suas saídas possuem dois estados estáveis, 0 e 1. Nota: Quando ambas as entradas estão em nível alto, ambas as saídas irão para nível alto também, o que é uma violação da condição que uma saída deve ser o inverso da outra. Por isso, esta combinação de entradas não deve ser utilizada. Talvez você esteja pensando, mas uma porta lógica qualquer também possui dois estados estáveis, uma porta E, por exemplo, com suas entradas em 1 ela manterá sua saída em nível 1, com uma das entradas em 0, sua saída ficará em zero. Mas não é bem isso que queremos dizer, quando afirmamos que um circuito possui dois estados estáveis, queremos dizer que existe uma combinação de entradas que manterá o estado atual da saída, seja ele qual for (para o caso do flip-flop RS esta combinação é quando ambas as entradas estão em nível baixo). Note que isto não é possível em um circuito digital onde não há realimentação. É esta característica que faz do flip-flop um circuito Engenharia Eletrônica 3 especial, ele é capaz de memorizar o estado de uma saída, sendo a base para construção de qualquer memória. Outra característica, presente na grande maioria dos flip-flops, é uma entrada para o sinal de clock. O sinal de clock confere sincronia a transição do flip-flop, fazendo com que a saída só seja atualizada (de acordo com os estados das entradas) quando este sinal está ativo, no caso do flip-flop RS isto ocorre quando CLK está em nível alto. Mas existem flip-flop que reagem apenas à bordas do sinal de clock, isto é, a saída é atualizada apenas quando o clock transita de um estado para outro. Estes flip-flop podem ser sensíveis a bordas de subida, apenas atualizam as saídas em transições do tipo Baixo -> Alto do clock, ou a bordas de descida, respondendo a transições do tipo Alto -> Baixo do clock. Iremos explorar alguns tipos de flip-flops ao longo deste ensaio. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS -01 Circuito Integrado 555 -01 Circuito Integrado 7400 (Porta NAND) -01 Circuito Integrado 7402 (Porta NOR) -01 Circuito Integrado 7404 (Porta NOT) -01 Circuito Integrado 7474 (Duplo Flip-Flop tipo D acionado na borda de subida). -01 Resistor 150Ω, 33kΩ e 68kΩ -02 Resistor de 330Ω -01 Capacitor 100nF, 0,01uF -01 Transistor BC548 -01 Fonte de alimentação DC. -01 Osciloscópio. -01 Gerador de funções. -02 Cabos para fonte. -02 Cabos Osciloscópio. -01 Cabo para o gerador de funções. -02 LED´s resistores para monitoramento dos níveis lógicos. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 7402 7400 Engenharia Eletrônica 4 7404 a – Construa um flip-flop RS básico conforme a Figura 1 a seguir utilizando o CI 7402. Ligue a alimentação, chaveie as entradas conforme a Tabela 1 observe o efeito e preencha na mesma as colunas relativas à saída. Figura 1 Tabela 1 b – Construa o flip-flop RS básico de acordo com a Figura 2. Ligue a alimentação e chaveie as entradas conforme a Tabela 2. Observe o efeito e preencha na tabela as colunas relativas à saída. Figura 2 Tabela 2 c – Construa o flip-flop RS síncrono da Figura 3. Entradas Saídas S R Q Q Entradas Saídas S R Q Q S R Q Q S R Q Q Engenharia Eletrônica 5 Figura 3 d – Ligue a alimentação e chaveie as entradas de acordo com a Tabela 3. Observe o resultado e complete na tabela as colunas relativas às saídas. Entradas Saídas CLK S R Q Q 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 Tabela 3 e – Repita o mesmo procedimento do item anterior para preencher a Tabela 4, só que começando com a condição CLK = 1, S = 0 e R = 1. Entradas Saídas CLK S R Q Q 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 S R Q Q CLK Engenharia Eletrônica 6 Tabela 4 QUESTÕES: 1) Que é um flip-flop? 2) Qual é o comportamento de um flip-flop RS assíncrono? 3) Qual é o comportamento de um flip-flop RS síncrono? 4) O flip-flop RS síncrono, utilizado na experiência, é gatilhável por nível de tensão ou rampa? Justifique. 5) Como você faria para tornar síncrono o circuito da Figura 1? Desenhe o circuito e explique o funcionamento. 6) Como é possível fazer com que o circuito da Figura 2 e da Figura 3 se torne gatilhável com sinal negativo? Desenhe o circuito e explique o funcionamento. 7) Analisando as tabelas 1 e 2 o que você pode concluir? 8) A tabela 3 coincide com a tabela 4? Por quê? 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 Engenharia Eletrônica 7 FLIP-FLOP TIPO D OBJETIVO Verificar o funcionamento do circuito básico de memória flip-flop tipo D PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 7474 – Duplo Flip-Flop tipo D acionado por borda de subida a – Montar o circuito abaixo utilizando um dos flip-flop do CI 7474. b – Determinar experimentalmente as situações das saídas seguindo a seqüência data na tabela a seguir. Preset Clear Clock Data IN Q Q 0 1 X X 1 0 X X 1 1 0 1 1 1 7474 Dual D – Type FF VCC Clr2 Clr1 D2 D1 Ck1 Ck2 Ck1 Pr1 Q1 Q1 GND Q2 Q2 Pr2 Preset Data IN Clock Clear FF Clr CK Pr D Q Q Engenharia Eletrônica 8 c – Manter as entradas Preset e Clear em nível alto, colocar a entrada Data IN em nível alto, variar o clock de zero para um, anote as saídas. Preset Clear Clock Data IN Q Q 1 1 1 d – Levar a entrada Clear de nível alto para baixo e em seguida retornar ao nível alto. Anote o que ocorre com as saídas. Preset Clear Clock Data IN Q Q 1 1 1 1 0 1 1 1 0 e – Montar o circuito abaixo, mantendo todas as entradas em nível alto. f – Ligar a alimentação e anotar os valores de Q1 e Q2. g – Aplicar um nível zero no Clear. O que ocorre com a saída? Anote. h – Com Data IN 0 em nível alto e Data IN em nível baixo, variar o clock e em seguida efetuar um Preset. O que ocorre? Anote. FF Clr CK Pr D Q Q FF Clr CK Pr D Q Q Preset Data IN 1 Clock Clear Data IN 0 Engenharia Eletrônica 9 i – Com Data IN 0 em nível baixo e Data IN em nível alto, variar o clock. O que ocorre? Explique por que. j – Montar o circuito abaixo, aplicar um sinal de clock de 4Vpp (ligar o offset do gerador). Aplicar uma onda quadrada com freqüência de 1kHz. Medir com o osciloscópio, anotar e comparar o sinal de saída com clock de entrada, sincronizados em amplitude e período. Justificar os sinais encontrados. QUESTÕES 1- O que é um Flip-Flop tipo D? 2- Quais as aplicações de um Flip-Flop tipo D? 3- Qual a diferença entre Buffer e Latch? Preset Clock Clear FF Clr CK Pr D Q Q Engenharia Eletrônica 10 Experiências de temporização com o 555 OBJETIVO Montagem e configuração do Circuito Integrado Temporizador 555, como Monoastável. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Operação no Modo Monoastável O circuito integrado 555 no modo de funcionamento monoestável, nada mais é do que um temporizador. (Sua saída muda de estado e permanece assim durante um intervalo de tempo sempre que ocorrer um pulso no Trigger). A figura 10 demonstra a configuração dos pinos do CI 555 para que ele opere no modo monoestável. Circuito com CI 555 para Modo Monoestável. No circuito acima, inicialmente a tensão de disparo é +VCC, estando o capacitor totalmente descarregado. Estando o Trigger ligado à entrada inversora do comparador C2, ao aplicarmos uma tensão abaixo de 1/3VCC neste pino, o Flip-Flop é “setado” e conseqüentemente o transistor de descarga é cortado. Assim, o capacitor se carrega pelo resistor. Quando a tensão no capacitor for superior ao nível de Threshold (2/3 VCC), o Flip- Flop é “resetado”, fazendo com que o pino 3 passe para o nível lógico baixo, saturando ainda o transistor de descarga e, por conseqüência, descarregando o capacitor. O CI 555 permanece neste estado até que exista um novo pulso abaixo de 1/3 VCC no Trigger. De acordo com o funcionamento descrito acima, nota-se que quanto maior a constante de tempo R x C, mais tempo o pino 3 irá manter-se em nível lógico alto. Assim, determinamos a largura do pulso na saída, como sendo: T = 1,1 x R x C Engenharia Eletrônica 11 Em aplicações gerais, recomenda-se que o valor do resistor deve ficar entre 1kΩ e 1MΩ, embora geralmente os fabricantes recomendam um máximo de 10MΩ. Já para C não existe limite para seu valor. - Operação no Modo Monoastável, montar o circuito abaixo e calcular a frequência de oscilação. Circuito com CI 555 para Modo Monoastável montado em laboratório Ajustar o gerador de sinais para onda quadrada com amplitude de 2VPP e de frequência de 1kHz. Calcular e anotar na tabela abaixo a largura do pulso de saída do CI 555 para cada R listado na tabela. (Considerando Capacitor com valor de 0,01uF). R T f 33k 68k Cálculo de largura de pulso para diferentes resistores Engenharia Eletrônica 12 Apresentar as formas de onda obtidas. Formas de onda Escala (Volt/Div) VA T/Div Escala (Volt/Div) VB T/Div QUESTIONÁRIO A) Projete e monte um temporizador para acionar uma lâmpada ligada à rede, sendo que o tempo em que a lâmpada permanecerá ligada deverá ser igual há 1 minuto e 30 segundos. B) Qual a finalidade do pino 4 do 555? Explicar detalhadamente. C) Qual a finalidade do pino 5 do 555? Explicar detalhadamente. D) Calcule e compare com os níveis medidos em laboratório os tempos de alto E) Calcule e compare com os níveis medidos em laboratório os tempos de alto e baixo do multivibrador monoestável. Comentar. F) Projetar um circuito onde possa se obter um sinal modulado em relação a outro sinal. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E5 - Indutor e Capacitor - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 05 Título: INDUTOR E CAPACITOR (regime DC e AC) Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 CAPACITOR EM REGIME DC – PARTE 1 I – Objetivo Utilizando o osciloscópio e o gerador de sinais, verificar experimentalmente o comportamento de um capacitor quando submetido a uma tensão continua. II – Materiais e equipamentos utilizados - 01 Capacitor eletrolítico de 1000µF/25V - 01 Resistor 2,2kΩ - 01 Osciloscópio. - 01 Fonte de alimentação DC. - 02 Cabos Osciloscópio. - 02 Cabos para a fonte de alimentação. III – Procedimentos Experimentais Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas, utilizando o multímetro. Acione S1 e o cronometro simultaneamente. Determine e anote o instante em que a tensão for atingida. Tempo de Carga do Capacitor Medido (1000µF/25V) Vc (V) 0 1 2 3 4 5 6 t (s) Vc (V) 7 8 9 10 11 12 t (s) Engenharia Eletrônica 3 Com o capacitor carregado, monte o circuito abaixo e efetue as medições. Tempo de Descarga do Capacitor Medido (1000µF/25V) Vc (V) 12 11 10 9 8 7 6 t (s) Vc (V) 5 4 3 2 1 0 t (s) Questões 1 – Com os valores obtidos na experiência construa os gráficos Vc= f(t) para a carga e descarga do capacitor. 2 – Para os circuitos da experiência calcule a tensão no capacitor decorrido 10s para a situação de carga e 15s para a situação de descarga. Compare com os valores obtidos. 3 – Calcule o intervalo de tempo necessário para que o capacitor do circuito abaixo se carregue com uma tensão de 8V após acionado S1. Engenharia Eletrônica 4 4 – Calcule o valor da corrente I, indicada no circuito abaixo, após 40s de acionamento de S1. INDUTOR EM REGIME DC I – Objetivo Utilizando o osciloscópio e o gerador de sinais, verificar experimentalmente o comportamento de um indutor quando submetido a uma tensão continua. II – Materiais e equipamentos utilizados - 01 indutor de 10 mH - 01 indutor de 2,5 mH - 01 Resistor 470 Ω - 01 Resistor 1kΩ - 01 Resistor 2,2kΩ - 01 Osciloscópio. - 01 Gerador de funções. - 02 Cabos Osciloscópio. - 01 Cabo para o gerador de funções. III – Procedimentos Experimentais Montar o circuito da figura abaixo e ajustar o gerador de sinais para onda quadrada, 5Vpp e freqüência de 10kHz. 470 Ω 10 mH F =10kHz Engenharia Eletrônica 5 Meça e anote abaixo a forma de onda no indutor e no resistor. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = Substituir o resistor de 470Ω por outro de 1kΩ. Preencha as tabelas abaixo. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = Substituir o resistor de 1kΩ por outro de 2,2kΩ. Preencha as tabelas abaixo. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = Engenharia Eletrônica 6 Repetir todas as medições, utilizando um indutor de 2,5mH. Meça e anote abaixo a forma de onda no indutor e no resistor. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = Substituir o resistor de 470Ω por outro de 1kΩ. Preencha as tabelas abaixo. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = 470 Ω 2,5 mH F =10kHz Engenharia Eletrônica 7 Substituir o resistor de 1kΩ por outro de 2,2kΩ. Preencha as tabelas abaixo. Resistor Indutor VPPmed = VPPmed = Questões 1 – Calcule a constante de tempo para cada caso. 2 – Explique as diferenças entre as formas de onda de tensão no indutor, nos três casos. 3 – O que obtemos quando medimos um indutor com o ohmímetro? 4 – Determinar a constante de tempo para o circuito abaixo. Engenharia Eletrônica 8 CAPACITOR EM REGIME AC – PARTE 2 I – Objetivo Utilizando o osciloscópio e o gerador de sinais, verificar experimentalmente o comportamento de um capacitor quando submetido a uma tensão alternada. II – Materiais e equipamentos utilizados -01 Capacitor eletrolítico de 0,1µF -01 Resistor 1kΩ -01 Osciloscópio. -01 Fonte de alimentação DC. -02 Cabos Osciloscópio. -02 Cabos para a fonte de alimentação. III – Procedimentos Experimentais Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas, utilizando o multímetro. Ajustar a tensão no gerador de sinais para obter no resistor as tensões conforme a tabela abaixo e medir a tensão pico a pico no capacitor. (Vcpp) Capacitor em AC - 10kHz Capacitor em AC - 60Hz Vrpp (V) 1 2 3 4 5 1 Vref (V) Ief (mA) Vcpp (V) Vcef (V) Xc (Ω) Engenharia Eletrônica 9 Ajustar o gerador de sinais para 1Vpp, mantendo constante a cada medida. Varie a freqüência. Meça e anote o valor da tensão pico a pico no resistor e capacitor. Capacitor em AC - 10kHz f(kHz) Vrpp (V) Vref (V) Vcpp (V) Vcef (V) Ief (mA) Xc (Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Questões 1 – Com os valores obtidos no quadro 2, construa o gráfico Xc =f(f) 2 – No circuito abaixo, determinar o valor da tensão instantânea quando a corrente for 0,32mA Engenharia Eletrônica 10 INDUTOR EM REGIME AC I – Objetivo Utilizando o osciloscópio e o gerador de sinais, verificar experimentalmente o comportamento de um indutor quando submetido a uma tensão continua. II – Materiais e equipamentos utilizados - 01 indutor de 10 mH - 01 indutor de 2,5 mH - 01 Resistor 470 Ω - 01 Resistor 1kΩ - 01 Resistor 2,2kΩ - 01 Osciloscópio. - 01 Gerador de funções. - 02 Cabos Osciloscópio. - 01 Cabo para o gerador de funções. III – Procedimentos Experimentais Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas Ajustar a tensão conforme a tabela abaixo e medir a tensão pico a pico no indutor.(VLpp) Indutor em AC - 10kHz Vrpp (V) 1 2 3 4 5 Vref (V) Ief (mA) Vlpp (V) Vlef (V) Xc (Ω) Engenharia Eletrônica 11 Indutor em AC - 60Hz Vrpp (V) 1 2 3 4 5 Vref (V) Ief (mA) Vlpp (V) Vlef (V) Xc (Ω) Ajustar o gerador de sinais para 1Vpp, mantendo constante a cada medida. Varie a freqüência. Meça e anote o valor da tensão pico a pico no resistor e indutor. Indutor em AC - 10kHz f(kHz) Vrpp (V) Vref (V) Vlpp (V) Vlef (V) Ief (mA) Xl (Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Repetir todas as medições, utilizando um indutor de 2,5mH. 2,5 mH 470Ω Engenharia Eletrônica 12 Ajustar a tensão conforme a tabela abaixo e medir a tensão pico a pico no indutor.(VLpp) Indutor em AC - 10kHz Vrpp (V) 1 2 3 4 5 Vref (V) Ief (mA) Vlpp (V) Vlef (V) Xc (Ω) Indutor em AC - 60Hz Vrpp (V) 1 2 3 4 5 Vref (V) Ief (mA) Vlpp (V) Vlef (V) Xc (Ω) Ajustar o gerador de sinais para 1Vpp, mantendo constante a cada medida. Varie a freqüência. Meça e anote o valor da tensão pico a pico no resistor e indutor. Indutor em AC - 10kHz f(kHz) Vrpp (V) Vref (V) Vlpp (V) Vlef (V) Ief (mA) Xl (Ω) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Engenharia Eletrônica 13 Questões 1 – Com os valores obtidos no quadro 2, construa o gráfico Xl =f(f) 2 – Após os cálculos compare os valores obtidos. 3 – No circuito abaixo a corrente do circuito eficaz é 70mA. Determine o valor instantâneo da corrente quando a tensão for 5V. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E6 - Retificador e filtragem com capacitor - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 06 Título: RETIFICADOR E FILTRAGEM COM CAPACITOR Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 RETIFICAÇÃO E FILTRAGEM COM CAPACITOR – PARTE 1 I – Objetivo Utilizando o osciloscópio e o gerador de sinais, verificar experimentalmente o comportamento de um capacitor quando submetido a uma tensão continua. II – Materiais e equipamentos utilizados - 01 Capacitor eletrolítico de 1000µF/25V - 01 Resistor 2,2kΩ - 01 Osciloscópio. - 01 Fonte de alimentação DC. - 02 Cabos Osciloscópio. - 02 Cabos para a fonte de alimentação. III – Procedimentos Experimentais Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas, utilizando o multímetro. Medições com multimetro Capacitor 470µF 1000µF 2200µF VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Engenharia Eletrônica 3 Medições com Osciloscópio Escala (Volt/Div) Ventrada Escala (Volt/Div) Vdiodo Escala (Volt/Div) VR com C1 Escala (Volt/Div) VR com C2 Escala (Volt/Div) VR com C3 Escala (Volt/Div) VR sem Capacitor Engenharia Eletrônica 4 Capacitor VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Tensão de Ripple (mV) 470µF 1000µF 2200µF RETIFICAÇÃO E FILTRAGEM COM CAPACITOR – PARTE 2 Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas, utilizando o multímetro. Medições com multimetro Capacitor 470µF 1000µF 2200µF VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Engenharia Eletrônica 5 Medições com Osciloscópio Escala (Volt/Div) Ventrada Escala (Volt/Div) Vdiodo Escala (Volt/Div) VR com C1 Escala (Volt/Div) VR com C2 Escala (Volt/Div) VR com C3 Escala (Volt/Div) VR sem Capacitor Engenharia Eletrônica 6 Capacitor VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Tensão de Ripple (mV) 470µF 1000µF 2200µF RETIFICAÇÃO E FILTRAGEM COM CAPACITOR – PARTE 3 Montar o circuito abaixo e efetuar as medições solicitadas, utilizando o multímetro. Medições com multímetro Capacitor 470µF 1000µF 2200µF VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Engenharia Eletrônica 7 Medições com Osciloscópio Escala (Volt/Div) Ventrada Escala (Volt/Div) Vdiodo Escala (Volt/Div) VR com C1 Escala (Volt/Div) VR com C2 Escala (Volt/Div) VR com C3 Escala (Volt/Div) VR sem Capacitor Engenharia Eletrônica 8 Capacitor VAC (V) VD (V) VC (V) VR (V) Tensão de Ripple (mV) 470µF 1000µF 2200µF QUESTIONÁRIOS 1 - Descreva o funcionamento do circuito abaixo: 2 - Dimensionar um retificador de onda completa em ponte para alimentar uma carga 9V D.C. e corrente máxima de 2A. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E7 - Diodo Zener - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 07 Título: DIODO ZENER Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica 2 DIODO ZENNER – PARTE 1 I – Objetivo Observar e analisar o funcionamento de um diodo zener. II – Materiais e equipamentos utilizados - Resistores (82Ω, 470Ω, 1kΩ, 3.3kΩ, 4.7kΩ, 8.2kΩ, 10kΩ) - Capacitor 1000uF - Diodos 1N4004 - Diodo zener 5,6V~1W – 1N4734 - Diodo zener 12V~1W – 1N4742 - Diodos zener 8V2~1W – 1N4738 - Transformador - Protoboard - Fios para protoboard - 01 Fonte de alimentação DC - 02 Cabos Osciloscópio - 02 Cabos para a fonte de alimentação III – Procedimentos Experimentais Meça com o ohmímetro e anote a resistência direta e reversa do diodo zener 5,6V Rdireta Rreversa Monte o circuito abaixo e anote os valores de corrente na tabela VD (V) ID (mA) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Engenharia Eletrônica 3 Inverta a polaridade do diodo, conforme circuito abaixo ID (mA) VD (V) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Com os dados obtidos nos quadros contrua a curva caracteristica do diodo zener I = f(V) e calcule Izmáx e Izmin Engenharia Eletrônica 4 DIODO ZENNER ESTABILIZAÇÃO – PARTE 2 Montar o circuito abaixo e preencher a tabela. RL (kΩ) VS (V) IL (mA) 1 3,3 4,7 8,2 10 Montar o circuito abaixo, varie a tensão Ve, conforme a tabela e meça Vs. Contrua os gráficos: Vs = f(IL) e Vs = f(Ve) Ve (V) VS (V) IL (mA) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Engenharia Eletrônica 5 Dimensione e monte um circuito estabilizador, alimentar com 12V +/- 10%, utilizando um diodo zener de 8V2 ~ 1W. Calcule IL quando ligado ao circuito uma carga de 220Ω. Calcule Vemin e Vemax. Ve (V) VS (V) IL (mA) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 QUESTIONÁRIOS Dimensione um circuito estabilizador, alimentar com 20V +/- 10%, utilizando um diodo zener de 18V ~ 2,5W. Calcule IL quando ligado ao circuito uma carga de 120Ω. Calcule Vemin e Vemax. Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - Engenharia Eletr�nica - IFSP/Laborat�rio de Eletricidade e Eletr�nica - E8 - Contadore assincronos e sincronos e c�digo Gray - IFSP - Eng. Eletr�nica.pdf Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade II – LE2 Laboratório de Eletrônica I – LO1 Professores: Alberto Akio SHIGA e WAGNER de Aguiar Experimento: 08 Título: CONTADORES ASSÍNCRONOS E SÍNCRONOS E CÓDIGO GRAY Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ GRUPO: _______________ Turma: T4 – 1º semestre de 2015 Engenharia Eletrônica
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