Aula10_Elt II_UNISUAM_BS_rev0

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Disciplina: Eletrônica II
(GELT1012)
Aula 10
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Centro Universitário Augusto Motta – UNISUAM – Unidade Bonsucesso
Semestre 2019.2 / Turma: ELT0801N
Prof. Vinicius Coutinho
	: vinicius.coutinho@souunisuam.com.br / prof.vcoutinho@gmail.com
04/11/2019
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CI temporizador 555 :: apresentação, estrutura interna e pinagem.
Oscilador controlado por tensão (VCO) :: exemplos de circuitos com CI 566.
CI temporizador 555 :: análise de funcionamento.
CI temporizador 555 :: modos de operação.
Operação monoestável :: temporizador.
PWM :: controle de potência por modulação da largura de pulso.
PWM :: tensão na carga depende do duty cycle.
Phase-locked loop (PLL) :: visão de blocos, aplicação.
Revisão da aula passada
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PWM :: aplicações; PWM com CI 555.
Operação astável :: oscilador.
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Realimentação
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Conceitos
Realimentação negativa Resulta em redução do ganho de tensão (ex.: amplificadores).
Realimentação positiva Faz com que o circuito oscile (ex.: osciladores).
Amplificador realimentado
(diagrama em blocos simplificado)
Circuito de realimentação
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Realimentação
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Conceitos
Na realimentação negativa, o sinal de realimentação (Vf) possui polaridade oposta à do sinal de entrada (Vs).
	Redução do ganho global
	Maior impedância de entrada
	Menor impedância de saída
	Ganho de tensão mais estável
	Ruído reduzido
	Operação mais linear
	Resposta em frequência melhorada
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Realimentação
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Tipos de conexão de realimentação
Realimentação-série de tensão
Realimentação-paralela de tensão
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Realimentação
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Tipos de conexão de realimentação
Realimentação-série de corrente
Realimentação-paralela de corrente
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Realimentação
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Ganho com realimentação-série de tensão
Sem realimentação
Vf = 0 A = Vo/Vs = Vo/Vi
Com realimentação
Vs = Vi + Vf  Vi = Vs - Vf 
Vo = AVi = A(Vs - Vf) = AVs - AVf
Vo = AVs - AVo Vo + (AVo) = AVs  Vo(1 + A) = AVs
Af = Vo/Vs = A/(1 + A)
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Realimentação
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Impedância de entrada com realimentação-série de tensão
Ii = Vi /Zi = (Vs - Vf)/Zi 
Ii = (Vs - Vo)/Zi 
Ii = (Vs - AVi)/Zi 
Vs = IiZi + AVi 
Vs = IiZi + A Ii Zi 
Zif = Vs/Ii = Vs/Vs/(Zi + AZi)
Zif = Zi (1 + A)
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Realimentação
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Impedância de saída com realimentação-série de tensão
Vo = IZo + AVi
Fazendo Vs = 0 (curto-
circuitando a fonte) : Vi = -Vf
Vo = IZo - AVf = IZo - AVo
 Vo (1 + A) = IZo
Zof = Vo/I = Vo/Vo(1 + A)/Zo
Zof = Zo/(1 + A)
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Realimentação
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Estabilidade do ganho com realimentação
A magnitude da variação relativa do ganho (Af) é reduzida pelo fator |A| comparada à expressão para o circuito sem realimentação.
|Af| = |A|/|A|
EXERCÍCIO: um amplificador com ganho de -1000 e realimentação de  = -0,1 apresenta uma variação em ganho de 20% devido à temperatura. Calcule a variação do ganho no amplificador com realimentação.
Resposta : 0,2%
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Realimentação
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Circuitos práticos de realimentação
Exercício:
Sabendo que  = Vf /Vo , deduza o valor de  em função de R1 e R2.
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Osciladores
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Operação dos osciladores
A realimentação positiva resulta em um amplificador com realimentação apresentando um ganho de malha fechada |Af| maior do que 1, e satisfaz as condições de fase para que o circuito atue como oscilador.
O circuito oscilador fornece um sinal de saída variante no tempo (senoidal ou de onda quadrada).
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Osciladores
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Operação dos osciladores
Ganho de malha : A
Critério de Barkhausen : a forma de onda na saída permanecerá se a condição A = 1 for atendida.
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Osciladores
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Operação dos osciladores
Quanto mais próximo A estiver de 1, mais a forma de onda se aproxima de uma senoide.
O desvio de fase no circuito de realimentação deve ser 180° para que ocorra uma realimentação positiva.
Recordando: Af = A/(1 + A); se  = -1 o denominador se anula e o ganho com realimentação torna-se infinito.
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Tipos de osciladores
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Oscilador de deslocamento de fase
	O ganho do estágio amplificador deve ser maior do que 1/, ou seja A > 29.
Uma demonstração completa das equações pode ser obtida em Caldas, L. (vide Referências)
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Tipos de osciladores
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Oscilador de deslocamento de fase com CI
	Circuitos osciladores de deslocamento de fase também podem ser construídos empregando transístores FET ou BJT.*
*Caso queira se aprofundar no tema, consulte Boylestad, R. L., Nashelsky, L (vide Referências)
Para que Ri não influencie na malha RC (uma vez que se encontra em paralelo com R), deve-se fazer Ri >> R, tal que R1//R  R.
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Tipos de osciladores
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Oscilador com ponte de Wien
Se R1 = R2 = R e C1 = C2 = C :
Uma demonstração completa das equações pode ser obtida em Caldas, L. (vide Referências)
Para que o produto A seja 1, R3 = 2R4
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Tipos de osciladores
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Oscilador Hartley
Uma demonstração completa das equações pode ser obtida em Caldas, L. (vide Referências)
	Osciladores sintonizados costumam ser mais empregados em circuitos de radiofrequência.
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Tipos de osciladores
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Oscilador Hartley
L1 e L2 formam um auto-transformador. O enrolamento L2 é a carga do circuito; o enrolamento L1 inverte a fase do sinal e o realimenta.
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Tipos de osciladores
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Oscilador Colpitts
Uma demonstração completa das equações pode ser obtida em Caldas, L. (vide Referências)
	Circuitos osciladores sintonizados também podem ser construídos empregando transístores FET ou BJT.
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Tipos de osciladores
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Oscilador a cristal
Circuito oscilador sintonizado que utiliza um cristal piezoelétrico como circuito tanque ressonante. O cristal (normalmente de quartzo) apresenta maior estabilidade.
O cristal de quartzo exibe a propriedade de desenvolver uma diferença de potencial através de suas faces opostas, quando submetido a esforços mecânicos (efeito piezoelétrico). 
Similarmente, uma tensão aplicada através de um conjunto de faces do cristal produz distorção na sua forma mecânica. Quando se aplica uma tensão alternada ao cristal, surgem vibrações mecânicas em sua estrutura, com uma frequência ressonante que depende do cristal.
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Tipos de osciladores
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Oscilador a cristal com amp-op :: exemplo
	Circuitos osciladores a cristal também podem ser construídos empregando transístores FET ou BJT.*
*Caso queira se aprofundar no tema, consulte Boylestad, R. L., Nashelsky, L (vide Referências)
Baixa impedância em série
Os resistores definem alto ganho = tensão de saída quadrada
Capacitor de acoplamento
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Referências
Bibliografia :
	Boylestad, R. L., Nashelsky, L. Dispositivos eletrônicos e teoria dos circuitos. São Paulo: Pearson, 2013.
	Caldas, L. Osciladores. Lista 05 de Exercícios Propostos e Resolvidos da disciplina Eletrônica IV. UNIP. Disponível em http://www.luiscaldas.com.br/unip/eletronicaIV/exercicios/propostos/lista05.pdf
	[3] Falstad, P. Colpitts Oscillator (simulador). Disponível em: http://www.falstad.com/circuit/e-colpitts.html
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Figuras da Internet :
https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_feedback_amplifier#/media/File:Bandwidth_comparison.JPG
http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/10/hartley-oscillator-using-opamp.png
http://image.made-in-china.com/2f0j00oeGaDqzMChcJ/Quartz-Crystal-Crystal-Oscillators-HC-49T-49U-49S-.jpg
http://g01.a.alicdn.com/kf/HTB1OkKFJXXXXXahapXXq6xXFXXXL/New-Hot-Sale-50-Pcs-16-000-MHz-AT49S-20-PF-DIP-font-b-Quartz-b.jpg
Referências
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Referências
Leitura complementar sobre osciladores sintonizados:
	Como funcionam os osciladores (artigo). Instituto Newton C Braga, 2014. Disponível em: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/2514-art379
	Circuito Oscilador Sintonizado (material adicional da disciplina “Dispositivos e Circuitos Eletrônicos 3” do Departamento de Engenharia da PUC-SP). Disponível em: http://www.pucsp.br/~elo2eng/oscilador_sintonizado.pdf
	Hartley Oscillator. CircuitsToday Electronic Solutions, 2014. Disponível em: http://www.circuitstoday.com/hartley-oscillator
	Penello, G. M. A física do relógio de quartzo (apresentação). Disponível em: http://slideplayer.com.br/slide/48119/
	Como funciona o cristal na eletrônica (artigo).Instituto Newton C Braga, 2014. Disponível em: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3081-art423
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Apêndice
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Circuitos práticos de realimentação
Exercício:
Sabendo que  = Vf /Vo , deduza o valor de  em função de R1 e R2.
Resposta:  = R2/(R1 + R2)
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Apêndice
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Oscilador Colpitts transistorizado (simulador, vide ref. [3])
	Com C1 descarregado, o transístor está em corte e Vout é alta.
	C2 é carregado pela corrente através do resistor de 1 k e, também, pela corrente fornecida pelo indutor, a qual reduz gradualmente.
	O sentido da corrente através do indutor muda, passando a carregar C1 (C2 se descarrega).
	À medida que C1 carrega, o transístor eleva seu grau de condução. A tensão de coletor (Vout) diminui.
	C1 descarrega através do indutor (e C2 se carrega). À medida que a carga de C1 reduz, o grau de condução do transístor reduz, e a tensão de coletor aumenta (o ciclo se repete).
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