Experimentos de Instrumentação Eletrônica

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INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA – AULA PRÁTICA 3 
EXPERIMENTO 1: Filtro ativo passa-baixas de primeira ordem 
Objetivos 
 Verificar o funcionamento do filtro ativo passa-baixas de primeira ordem. 
Material 
 1 resistores de 1k Ω; 
 1 capacitor de 10u F; 
 1 AOP LM358; 
 1 Protoboard; 
 2 baterias 9V; 
 1 gerador de funções; 
 1 osciloscópio; 
 1 multímetro. 
 
DIAGRAMA DO CIRCUITO DE TESTE DO FILTRO ATIVO PASSA BAIXAS 
A figura 1 ilustra o esquema do circuito que será utilizado neste ensaio 
experimental. O circuito é composto pelos elementos passivos R1 e C1 e pelo 
elemento ativo LM358 que opera como circuito seguidor de tensão. A saída de áudio 
de um celular será utilizada para gerar o sinal de teste. Para tal, é necessário que o 
aplicativo Tone Generator (ou similar) esteja instalado. Este aplicativo irá permitir que 
o celular envie um sinal senoidal com a frequência estabelecida pelo usuário. É 
importante que o volume do celular esteja ajustado para o máximo valor. O sinal de 
frequência enviado pelo celular irá passar pelo amplificador de áudio que permitirá 
ajustar o sinal do celular para um valor máximo sem que haja presença de distorção 
(saturação do sinal). A amplitude do sinal de teste poderá ser ajustada através do 
potenciômetro presente na placa do amplificador de áudio. Um osciloscópio com dois 
canais será utilizado para ajustar o sinal proveniente do amplificador de áudio e para 
verificar a resposta do filtro passa baixas. 
 
Figura 1 
O circuito seguidor de tensão (buffer) exibido na figura 1, será implementado a 
partir do CI LM358. A função de cada um dos pinos do circuito integrado LM358 
utilizado nesta montagem, é ilustrada a partir da figura 2. 
 
Figura 2 
FONTE SIMÉTRICA 
A alimentação do circuito seguidor de tensão exibido na figura 1 será realizada 
através de uma fonte simétrica de ±9V. A fonte simétrica de ±9V pode ser 
implementada através da conexão em série de duas baterias de 9V, com o ponto 
comum de interligação fornecendo o potencial zero (GND) para o circuito, conforme 
ilustrado na figura 3. 
 
Figura 3 
PROCEDIMENTO 
1. Calcular a frequência de corte do filtro passa baixas exibido na figura 4 através 
da expressão, 
𝑓(𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒) =
1
2𝜋𝑅𝐶
 (𝐻𝑧) 
2. Instalar o software Tone Generator (ou similar) no celular; 
3. Montar o circuito exibido na Figura 1; 
4. Abrir o aplicativo Tone Generator (ou similar) e configurar um sinal senoidal 
com frequência de 1k Hz (obs.: sem o cabo de sinal conectado no celular você 
irá ouvir um sinal de áudio com frequência de 1k Hz. Certifique-se que o 
volume do celular esteja configurado para o máximo valor possível); 
5. Medir com o osciloscópio o sinal gerado pelo celular de acordo com a figura 4 
(utilize o canal 1 do osciloscópio); 
 
Figura 4 
 
6. Medir o sinal na saída do amplificador de áudio conforme ilustrado na figura 4. 
Ajustar o potenciômetro até obter um sinal com a máxima amplitude possível 
sem que haja distorção (o sinal deve ser senoidal). Utilize o canal 2 do 
osciloscópio; 
7. Ajustar uma frequência de 10 Hz (ou menor) no sinal gerado pelo celular; 
8. Medir a amplitude do sinal na entrada e na saída do filtro passa baixas 
utilizando os canais 1 e 2 do osciloscópio, conforme ilustrado na figura 5; 
 
Figura 5 
9. Repetir os passo 8 ajustando a frequência do sinal gerado pelo celular de 20 
em 20 Hz, observando o que acontece com a amplitude do sinal de saída. 
10. Qual a amplitude do sinal de saída medido quando o sinal de entrada estiver na 
frequência de corte? 
11. O que aconteceu com a amplitudo do sinal de saída para frequências de 
entrada muito acima da frequencia de corte? 
 
 
EXPERIMENTO 2: CIRCUITO ASTÁVEL COM O CI 555 
Objetivo 
 Comprovar o funcionamento do circuito oscilador astável implementado com o 
CI 555; 
 Comprovar a validade das equações referentes ao cálculo do período de 
oscilação e do ciclo de trabalho do circuito oscilador. 
 
 
Material 
 2 resistores de 1k Ω; 
 1 capacitor de 100n F; 
 1 capacitor de 10n F; 
 1 AOP LM358; 
 1 Protoboard; 
 1 bateria de 9V (ou fonte de tensão de 9 a 15V dc); 
 1 osciloscópio; 
 1 multímetro. 
DIAGRAMA DO CIRCUITO ASTÁVEL 
A figura 1 ilustra o esquema do circuito astável que será utilizado neste ensaio 
experimental. A frequência de oscilação deste circuito é determinada pelo tempo de 
carga e descarga do capacitor C de acordo com as constantes de tempo do circuito. 
 
Figura 1 
PROCEDIMENTO 
1. Montar o circuito de acordo com o esquema ilustrado na figura 1; 
2. Conferir com o multímetro se a tensão medida entre os terminais 1 e 4 do 
CI555 é igual a tensão da bateria; 
3. Conferir com o multímetro se a tensão medida entre os terminais 1 e 8 do 
CI555 é igual a tensão da bateria; 
4. Conectar o canal 1 do osciloscópio na saída do circuito oscilador (terminal 3 do 
CI555), de acordo com o esquema ilustrado na figura 2; 
 
Figura 2 
5. Medir a frequência de oscilação com o auxílio do osciloscópio e comparar com 
a frequência de oscilação calculada. Utilize a seguinte expressão para estimar a 
frequência de oscilação do circuito astável, 
𝑓 =
1,44
(𝑅𝑎 + 2𝑅𝑏)𝐶
 (𝐻𝑧) 
6. Medir o tempo de permanência em nível alto com o auxílio do osciloscópio e 
comparar o resultado com o tempo de nível alto teórico. Utilize a seguinte 
expressão para determinar o tempo de permanência em nível alto, 
𝑇(𝑎𝑙𝑡𝑜) = 0,693(𝑅𝑎 + 𝑅𝑏)𝐶 (𝑠) 
7. Medir o tempo de permanência em nível baixo com o auxílio do osciloscópio e 
comparar o resultado com o tempo de nível baixo teórico. Utilize a seguinte 
expressão para determinar o tempo de permanência em nível baixo, 
𝑇(𝑏𝑎𝑖𝑥𝑜) = 0,693 𝑥 𝑅𝑏 𝑥 𝐶 (𝑠)