Trab Ana 1

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL
UNINTER
ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA
ANALÓGICA
RENATO ROQUE PAIXÃO
Retificador de Onda, Ceifador em Dois Nı́veis e
Amplificador Somador
Vitória
2021
ii
Sumário
1 Atividade Prática 1
1.1 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Diagrama de pinos do amplificador operacional . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4.1 Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.4.2 Amplificadores operacionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4.3 Procedimentos Experimentais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Retificador de Ondas 3
2.1 Montagem em Protoboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Ceifador em Dois Nı́veis 10
3.1 Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Curva de Transferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4 Amplificador Somador 16
4.1 Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5 Conclusão 19
iii
Lista de Figuras
1 Diagrama de pinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Circuito do primeiro experimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3 Circuito simulado no MultiSim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Onda de Entrada e Sáıda do Retificador de Meia Onda . . . . . . . . . . . 5
5 Curva de Entrada do Retificador de Meia Onda . . . . . . . . . . . . . . . 5
6 Curva de Sáıda do Retificador de Meia Onda . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
7 Entrada da Curva de Trasnferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
8 Sáıda da Curva de Trasnferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
9 Cursores para Coleta da Curva de Transferência . . . . . . . . . . . . . . . 8
10 Cursores para Coleta da Curva de Transferência . . . . . . . . . . . . . . . 9
11 Gráfico do Retificador de Meia Onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
12 Ceifador em Dois Nı́veis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
13 Ceifador de Dois Nı́veis Simulado no Multisim . . . . . . . . . . . . . . . . 11
14 Forma de Onda do Circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
15 Sinal de Entrada do Ceifador em Dois Nı́veis . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
16 Valores de Sáıda do Ceifador em Dois Nı́veis . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
17 Sáıda da Curva de Trasnferência no Ceifador em Dois Nı́veis . . . . . . . . 13
18 Sáıda da Curva de Transferência no Ceifador . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
19 Coleta de Dados de Transferência do Ceifator . . . . . . . . . . . . . . . . 14
20 Posicionamento dos Cursores para Coleta de Dados de Transferência do
Ceifador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
21 Gráfico do Ceifador em Dois Nı́veis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
22 Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
23 Simulação do Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
24 Entrada v1 no Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
25 Entradas v1 e v2 no Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
26 Entradas v1, v2 e v3 do Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . 19
27 Sinal de Sáıda do Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
28 Curva de Entrada do Amplificador Somador . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
iv
Lista de Tabelas
1 Material Utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Sinais de Entrada e Sáıda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 Valores de Transferência Retificador Meia Onda . . . . . . . . . . . . . . . 9
4 Curva de Transferência de um Ceifador em Dois Nı́veis. . . . . . . . . . . . 15
1
1 Atividade Prática
1.1 Objetivo
Entender o funcionamento dos circuitos não lineares utilizando diodos. Trabalhar
com retificadores de meia onda e de onda completa. Projetar e testar um amplificador
transistorizado.
1.2 Material Utilizado
Tabela 1: Tabela feita utilizando o software table generator.
COMPONENTES
QUANTIDADE MATERIAL UTILIZADO KIT
1 Transformador Boole
4 Diodos 1N4007 Boole
1
Amplificador Operacional UA741
(LM741)
Boole
- Resistores de Vários Valores Edison
1 Kit Cabos Ŕıgidos Edison
1 Terminal Parafuso 3P Edison
1 Cabo Flex́ıvel Azul Edison
1 Cabo Flex́ıvel Amarelo Edison
EQUIPAMENTOS / FERRAMENTAS
QUANTIDADE DESCRIÇÃO KIT
1 Osciloscópio / Analisador Lógico Boole
1 Mult́ımetro Edison
1 Gerador de Funções Boole
1 Fonte Ajustável Edison
1 Protoboard Edison
Link para acesso ao simulador: www.multisim.com
Termo de Responsabilidade (Disclaimer):
É de total responsabilidade do aluno os danos que os equipamentos e os componentes pos-
2
sam vir a sofrer devido a uso inadequado dos mesmos. Todos os materiais disponibilizados
tais como manuais, v́ıdeos e apostilas com as explicações acerca do uso dos dispositivos
deverão ser vistos e estudados na sua totalidade antes de ligar os mesmos para evitar
danos aos equipamentos e aos usuários.
1.3 Diagrama de pinos do amplificador operacional
Figura 1: Diagrama de pinos do amplificador operacional
1.4 Introdução
1.4.1 Diodos
A tensão de alimentação dos circuitos eletrônicos deve ser cont́ınua e estável. Mas a
tensão fornecida pela rede elétrica é senoidal, bipolar (tem semiciclos positivos e negati-
vos) e a tensão de pico da onda é muito alta. O valor da tensão de pico deve ser abaixado
(transformador), ela tem que ser convertida num sinal inteiramente positivo (retificador)
e transformada numa tensão cont́ınua (circuito do regulador).
Os circuitos retificadores utilizam dados para retificar o sinal alternado anulando o
semiciclo negativo (retificador de meia onda), ou tornando positivo o semiciclo negativo
(retificador de onda completa) para posteriormente ser convertido em cont́ınua por um
circuito adequado para essa função.
3
1.4.2 Amplificadores operacionais
O amplificador operacional leva esse nome devido ser capaz de realizar operações ma-
temáticas com o sinal de entrada, ele pode ser:
� Multiplicador por uma constante (inversor ou não inversor);
� Somador;
� Subtrator (diferencial);
� Separador entre etapas (seguidor);
� Conversor de corrente - tensão;
� Conversor de tensão - corrente;
� Derivador (diferenciador);
� Integrador e outras aplicações não lineares.
1.4.3 Procedimentos Experimentais
Calibrar as pontas do osciloscópio como indicado no documento anexo Calibração
pontas.pdf (quem estiver usando o simulador não precisa executar a calibração).
2 Retificador de Ondas
Este experimento consiste em verificar o funcionamento de um circuito retificador de
meia onda. Verificar os sinais de entrada e sáıda e traçar a curva de transferência do
circuito.
O circuito a ser montado é o seguinte:
4
Figura 2: Retificador de meia onda simulado no software MultiSim.
2.1 Montagem em Protoboard
No circuito da Figura 2 o gerador o gerador RedeAC representa a rede elétrica. Neste
caso a montagem será feita como indica a imagem a seguir (com o transformador ligado
a tomada):
2.2 Métodos
1. Simular o circuito do experimento utilizando o software MultiSim conforme esquema
mostrado na figura 2.
Figura 3: Circuito simulado no software Multisim.
2. No software MultiSim, na aba Grapher, verifique as formas de onda dos dois canais
e preencha a Tabela 2. Para realizar esta medição use os cursores horizontais (Type
Y Axis).
5
Figura 4: Simulação das Entradas e Sáıdas de um Retificadorde Meia Onda Simulado no
Software MultiSim
Figura 5: Simulação da Entrada do Retificador de Meia Onda no Software MultiSim
6
Figura 6: Simulação no MultiSim da Sáıda do Retificador de Meia Onda
Da Figura 2 obtemos a Equação (1) que representa o valor de vi:
∆y = C1–C2 (1)
Resolvendo a Equação (1) obtemos:
∆y = 18.081 − (−17.879)
∆y = 35.96V
Da Figura 3, podemos calcular o valor de vo que:
vo = ∆y (2)
e
∆y = C1–C2
como na Eq. (1). Resolvendo,
∆y = 17.172 − 0.0
∆y = 17.172V
Sinais de entrada e sáıda de um retificador de meia onda.
7
Tabela 2: Tabela gerada no software table generator.
PARÂMETRO vi vo
Tensão pico a pico
[v]
35.96 17.172
Frequência [Hz] 60 60
3. Desenhe as formas de entrada e sáıda ou coloque uma imagem da tela. Explique o
resultado e justifique a forma de onda de sáıda.
Figura 7: Simulação da Entrada da Curva de Transferência: MultiSim
Figura 8: Simulação da Sáıda da Curva de Transferência: MultiSim
Os circuitos retificadores são muito empregados em fontes de tensão pela sua notável
capacidade de transformar correntes alternadas em correntes cont́ınuas. Sendo que a
8
tensão fornecida pelas concessionárias de energias para as nossas residências trata-se
de tensões alternadas.
Essa tensão alternada proveniente das concessionárias para as nossas residências tem
um formato de onda senoidal, descrita por uma função sem(x), tendo sua amplitude
variando de 127 a 220 volts e sua frequência oscila a uma frequência de 60 Hzs.
Podemos conferir essa forma senoidal na Figura 4.
Ao observar o gráfico senoidal, observa-se que a tensão apresenta valores positivos
e negativos. Alternando seu sentido a cada semiciclo de 180º.
Por se tratar o experimento de um retificador, mais simples, de meia onda, o qual,
é composto por apenas um diodo, o que garante uma baixa eficiência.
Sabendo que uma senoide varia o seu sentindo, variando o sentido da corrente, ora
positiva, ora negativa. Nesse tipo de retificador de meia onda, quando a corrente
entra no diodo, ela encontra-se no semiciclo positivo, deveria sair do diodo para o
semiciclo negativa, como esperado para o gráfico de uma senoide.
Contudo, o diodo impossibilita a sáıda da corrente, tendo somente o semiciclo po-
sitivo, o que explica o nome do retificar: meia onda. Mesmo possuindo apenas um
sinal no semiciclo positivo a sua frequência permance a mesma.
4. Na aba Grapher selecione cursores verticais (Type X Axis) e escolha o cursor 1 para
o sinal de entrada vi e o cursor 2 para o sinal de sáıda v0.
Figura 9: Cursores para Coleta da Curva de Transferência: MultiSim
5. Coloque os cursores superpostos e preencha a Tabela 3 com os valores indicados no
rodapé da imagem.
9
Figura 10: Cursores para Coleta da Curva de Transferência: MultiSim
Após simulação no software MultiSim foram feitos arredondamentos dos valores
obtidos.
Tabela 3: Tabela feita utilizando o software table generator.
vi vo
-18 0
-14 0
-10 0
-5 0
0 0
-2 0
2 1.5
6 5.5
10 9.5
14 13.5
18 17.5
6. Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência.
Para fins de esboço gráfico foram feitos arredondamentos dos valores obtidos.
10
−20 −10 0 10 20
0
5
10
15
vi
vo
Figura 11: Gráfico da Curva de Transferência
3 Ceifador em Dois Nı́veis
Figura 12: Ceifador em Dois Nı́veis.
3.1 Métodos
1. Monte o circuito no simulador seguindo o esquema mostrado na Figura X.
11
Figura 13: Ceifador de Dois Nı́veis Simulado no Multisim
2. Tensões das fontes cont́ınua.
3. A tensão da fonte V 1 será igual ao menor número do seu RU, se o menor número
for igual a 0 adotar o número seguinte.
4. A tensão da fonte V 2 será igual ao maior número do RU.
RU1 RU2 RU3 RU4 RU5 RU6 RU7
1 8 1 4 4 9 0
Temos: V 1 = 1V e V 2 = 9V
5. Na Aba Grapher verifique as formas de onda dos dois canais e preencha a Tabela 4.
Para realizar esta medição use os cursores horizontais (Type Y Axis).
12
Figura 14: Forma de Onda do Circuito Simulada no MultiSim
Figura 15: Simulação dos valores de entrada no Ceifador em Dois Nı́veis utilizando o
software MultiSim
13
Figura 16: Simulação da Sáıda do Ceifador em Dois Nı́veis utilizando o software MultiSim
3.2 Curva de Transferência
1. Na Aba Grapher selecione os cursores verticais (Type X Axis) e escolha o cursor 1
para o sinal de entrada e vi e o cursor 2 para o sinal de sáıda vo.
Figura 17: Simulação da Sáıda da Curva de Transferência no Ceifador: MultiSim
14
Figura 18: Simulação da Sáıda da Curva de Transferência no Ceifador: MultiSim
2. Coloque os cursosres superpostos como indicado na Figura 2 e preencha a tabela 4
com os valores indicados no rodapé da imagem.
Figura 19: Simulação da Coleta de Dados de Transferência do Ceifator: MultiSim
15
Figura 20: Posicionamento dos Cursores para Coleta de Dados de Transferência do Cei-
fador: MultiSim
Tabela 4: Curva de Transferência de um Ceifador em Dois Nı́veis.
vi vo
-18 0
-14 0
-10 0
-6 0
-2 0
0 0
2 2
6 6
10 9
14 10
18 10
3. Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência.
16
−20 −10 0 10 20
0
2
4
6
8
10
vi
v o
Figura 21: Gráfico da Curva de Transferência do Ceifador em Dois Nı́veis
4 Amplificador Somador
Figura 22: Amplificador Somador Utilizando o Software Multisim
4.1 Métodos
RU1 RU2 RU3 RU4 RU5 RU6 RU7
1 8 1 4 4 9 0
17
Figura 23: Simulação do Amplificador Somador: MultiSim
1. Calcular o valor de Rx para que todas as entradas tenham um ganho Av = -3.
Sendo os valores de R1 = 1kΩ e Av = −3, temos que:
R1 = R2 = R3 (3)
vo = −Rx
R1
n∑
i=1
vi (4)
Av = −Rx
R1
(5)
Substituindo os valores dados no circuito em (5), temos:
Rx = 3kΩ (6)
Todas as vezes que um gerador de sinal tiver resistores de mesmo valor ligados a
ele, o ganho do amplificador será igual em todas as entradas, como é o exemplo da
atividade.
2. Para cada um dos sinais de entrada adote sinais senoidais com os seguintes valores
de pico com as frequências indicadas na Figura 4:
vi1 = −RU2
10
V , f=10kHz, se RU2=0 adotar v
i
1=0,2V. vi1 = 0, 8V
18
vi2 = −RU5
10
V , f=5kHz, se RU5=0 adotar vi2= 0,5V. vi2 = 0, 4V
vi3 = −RU4
10
V , f=1kHz, se RU4=0 adotar vi3 = 0,4V. vi3= 0,4V
3. Desenhe as formas de onda de entrada e sáıda ou coloque uma imagem da tela.
Explique o resultado e justifique a forma de onda de sáıda.
Figura 24: Simulação da Entrada v1 no Amplificador Somador: MultiSim
Figura 25: Simulação Entrada v2 no Amplificador Somador: MultiSim
19
Figura 26: Simulação Entradas v1, v2 e v3 do Amplificador Somador: MultiSim
Figura 27: Simulação do Sinal de Sáıda do Amplificador Somador: MultiSim
Figura 28: Curva de Entrada do Amplificador Somador: MultiSim
5 Conclusão