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ENG04076 – Laboratório de Teoria de Circuitos II
Prof. Gustavo D. Ferreira
:
Atividade Prática 3
Resposta ao Degrau do Circuito RLC Generalizado
Objetivos
O objetivo desta aula é efetuar a análise experimental da resposta completa (transitória e permanente) do circuito RLC generalizado, quando excitado por um degrau de tensão. A análise consiste na comparação dos resultados obtidos através da solução analítica e da simulação computacional efetuados na etapa 1 da atividade, com as medidas experimentais obtidas na etapa 2 da atividade. 
Roteiro do Laboratório
Desenvolvimento Analítico
Selecione os valores de R1, L, C e vs para o circuito mostrado na Figura 1 e anote os parâmetros na Tabela 1. Assegure que os valores selecionados sejam possíveis para implementação prática do circuito. Considere a fonte de excitação como sendo um degrau de tensão com amplitude de até 10 V.
Determine a equação diferencial que descreve o circuito para t > 0, cuja forma geral é dada por (1).
	
	(1)
A partir da equação diferencial, determine o valor da resistência R para que a resposta do circuito seja criticamente amortecida (α = ω0). 
Determine a solução v(t) na forma geral (2), considerando as condições inicias v(0+) e dv(0+)/dt como sendo nulas.
	
	(2)
Calcule o valor da tensão v(t1) para um instante de tempo arbitrário (t1). Anote os valores de t1 e v(t1) na Tabela 2.
Selecione um valor para a resistência R superior ao calculado no item 1.3 e repita os itens 1.4 e 1.5 para o caso da resposta superamortecida, cuja forma geral é dada por (3).
	
	(3)
A partir de (3), calcule o valor da tensão v(t1) e anote na Tabela 2.
Selecione um valor para a resistência R inferior ao calculado no item 1.3 e repita os itens 1.4 a 1.7 para o caso da resposta subamortecida, cuja forma geral é dada por (4). A partir da frequência angular amortecida (ωd) dada por (5), determine e anote na Tabela 2 o valor calculado para o período Td, de acordo com (6).
	
	(4)
	
	(5)
	
	(6)
Simulação Computacional
Para os três casos considerados no Item 1 (respostas criticamente amortecida, superamortecida e subamortecida):
Simule o circuito da Figura 1 utilizando os parâmetros dados na Tabela 1. Ajuste os tempos das simulações de forma que haja tempo suficiente para visualização da resposta do circuito no intervalo de interesse.
Salve a imagem do circuito simulado.
Salve os resultados gráficos da simulação, incluindo as formas de onda de vS(t) e v(t), bem como as grandezas calculadas e especificadas na Tabela 2.
Análise Experimental
Monte no protoboard o circuito mostrado na Figura 1, utilizando os componentes de acordo com os parâmetros especificados na Tabela 1.
Conecte o gerador de sinais ao osciloscópio e ajuste seus parâmetros de modo a obter o sinal senoidal (vS) com as características especificadas na Tabela 1.
Conecte o osciloscópio entre os pontos CH1 e n para visualizar o sinal vS(t) e entre os pontos CH2 e n para medir a resposta v(t).
Salve a imagem do circuito analisado utilizando uma câmera fotográfica.
Repita os procedimentos abaixo para os três casos considerados no Item 1 (respostas criticamente amortecida, superamortecida e subamortecida):
Desligue o gerador de sinais e desconecte o potenciômetro do circuito. Utilizando um ohmímetro, ajuste o potenciômetro no valor calculado de R para a obtenção da resposta desejada, conforme a Tabela 1. Conecte o potenciômetro ao circuito e ligue o gerador de sinais.
Obtenha as leituras das grandezas especificadas no Item 1 e anote na Tabela 3 os seus valores medidos. 
Capture as formas de onda de vS(t) e v(t) do osciloscópio utilizando um drive externo ou câmera fotográfica, incluindo as leituras das grandezas especificadas na Tabela 3. Assegure que os valores das escalas de tensão e tempo sejam visíveis.
Figura 1. Circuito RLC generalizado.
Tabela 1. Parâmetros especificados.
	Parâmetro
	Resp. Criticamente Amortecida
	Resposta Superamortecida
	Resposta Subamortecida
	R1 (Ω)
	
	C (F)
	
	L (H)
	
	R (Ω)
	
	
	
	|vs| (Vpp)
	
Tabela 2. Resposta analítica do circuito.
	Parâmetro
	Resp. Criticamente Amortecida
	Resposta Superamortecida
	Resposta Subamortecida
	t1 (s)
	
	v(t1)
	
	
	
	Td (s)
	–
	–
	
Tabela 3. Resposta experimental do circuito.
	Parâmetro
	Resp. Criticamente Amortecida
	Resposta Superamortecida
	Resposta Subamortecida
	t1 (s)
	
	
	
	v(t1)
	
	
	
	Td (s)
	–
	–
	
Elaboração do Relatório
Inclua no relatório os aspectos pertinentes cada atividade, conforme consta na descrição e no modelo para os relatórios.
Efetue uma análise comparativa dos resultados obtidos no cálculo analítico, na simulação computacional e nas medições experimentais.