PRATICAS ELETRÔINICA IF

Prévia do material em texto

Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
1/11 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA 
CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA 
Eletrônica I 
 
 
 
AULA PRÁTICA-TEÓRICA EXTRA 
SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS COM MULTISIM 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Esta aula mista entre laboratório e teoria tem por objetivo instigar os estudantes ao uso 
de simuladores de circuitos eletrônicos, especificamente o simulador Multisim. As medições 
realizadas e as observações de formas de onda nos circuitos simulados visam motivar o 
estudante a buscar as respostas teóricas para as questões e problemas relacionados com o 
assunto em pauta. 
Em síntese, objetiva-se: 
 Estudar circuitos e assuntos referentes a diodos semicondutores; 
 Realizar cálculos teóricos de circuitos com diodos; 
 Simular circuitos envolvendo diodos semicondutores; 
 Comprovar o funcionamento dos circuitos; 
 Simular circuito com o Multisim; 
 Apreender noções básicas de simulação com o Multisim. 
2 FUNCIONAMENTO DO DIODO 
2.1 REGIÃO DE OPERAÇÃO DIRETA 
Implemente o circuito mostrado na Figura 1 no Multisim. A tensão de entrada (vi) terá 
valor ajustado conforme solicitado abaixo. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 1N4001. 
Determine: 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 0,3 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 0,5 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 0,9 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 1,4 V. 
 
 
Os valores obtidos condizem com o funcionamento esperado do diodo? 
 
Existem diferenças perceptíveis entre os resultados simulados e aqueles fornecidos na 
folha de dados do diodo 1N4001? 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
2/11 
Vi 
+
-
D1
R1
VD 
+
-
ID 
 
 
(a) (b) 
Figura 1 - Circuito para teste do diodo na região direta. (a) Esquemático do circuito e (b) 
Desenho do circuito no Multisim Student Edition 11. 
 
2.2 REGIÃO DE OPERAÇÃO REVERSA 
Implemente o circuito mostrado na Figura 2. A tensão de entrada (vi) terá valor 
ajustado conforme solicitado abaixo. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 1N4148. 
Determine: 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 30 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 60 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 100 V. 
 
VD = ________ e ID = _________ @ Vi = 500 V. 
 
Os valores obtidos condizem com o funcionamento esperado do diodo? 
O que ocorre ao se ultrapassar a tensão reversa máxima suportada pelo diodo 1N4148? 
 
Vi 
-
+
D1
R1
VD 
+
-
ID 
 
 
(a) (b) 
Figura 2 - Circuito para teste do diodo na região reversa. (a) Esquemático do circuito e (b) 
Desenho do circuito no Multisim Student Edition 11. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
3/11 
2.3 TRAÇADO DA CURVA I X V DO DIODO 
Implemente o circuito mostrado na Figura 3. A tensão de entrada (vi) terá valor de pico 
de 21,1 V e frequência de 60 Hz. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 1N4001. 
 
 
 
Figura 3 - Circuito para desenho da curva I x V no simulador no Multisim Student Edition 11. 
 
Verifique se o comportamento da curva no simulador condiz com o esperado. 
3 CIRCUITOS SIMPLES COM DIODOS 
3.1 CIRCUITO COM UM DIODO 
Implemente o circuito mostrado na Figura 4 e obtenha o que se pede. A tensão de 
entrada (vi) será de 12 V. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 1N4001. 
 
VD = ________. ID = _________. 
 
 
Vi 
+
-
D1
R1
VD 
+
-
ID 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 4 - Circuito simples com um diodo apenas polarizado diretamente. (a) Esquemático do 
circuito e (b) Desenho do circuito no Multisim Student Edition 11. 
 
Compare o resultado obtido com o valor calculado, considerando os dois modelos mais 
simples para análise de circuitos com diodos (ideal e queda de tensão constante). 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
4/11 
3.2 CIRCUITO COM DIODOS EM SÉRIE 
Implemente o circuito mostrado na Figura 5 e obtenha o que se pede. A tensão de 
entrada (vi) será de 12 V. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo D1 será o 1N4148 e o diodo D2 
será o 1N4001. 
 
VD1 = ________. VD2 = ________. ID = _________. 
 
 
 
Figura 5 - Circuito simples com dois diodos em série no Multisim Student Edition 11. 
 
 Verifique se as quedas de tensão nos diodos (VD1 e VD2) são iguais. Caso sejam 
diferentes, por que isso ocorre? 
 
3.3 CIRCUITO COM DIODOS EM PARALELO 
Implemente o circuito mostrado na Figura 6 e obtenha o que se pede. A tensão de 
entrada (vi) será de 12 V. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo D1 será o 1N4148 e o diodo D2 
será o 1N4001. 
 
VD = ________. IT = ________. ID1 = ________. ID2 = _________. 
 
 
Figura 6 - Circuito simples com dois diodos em paralelo no Multisim Student Edition 11. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
5/11 
Verifique se a corrente total (IT) se divide igualmente nos dois diodos. O que poderia 
provocar a divisão com valores diferentes de corrente nos diodos? 
 
4 PERDAS NO DIODO 
4.1 DETERMINANDO A PERDA DE CONDUÇÃO NO DIODO 
Implemente o circuito mostrado na Figura 7 e obtenha o que se pede. A tensão de 
entrada (vi) será de 12 V. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 1N4148. 
 
VD = ________. ID = _________. PD = _________. 
 
Vi 
+
-
D1
R1
VD 
+
-
ID 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 7 - Circuito simples com um diodo apenas polarizado diretamente. (a) Esquemático do 
circuito e (b) Desenho do circuito no Multisim Student Edition 11. 
 
 
A perda no diodo, comparada com a perda na carga (resistor) é significativa? 
 
O que aconteceria com a potência no diodo e com ele próprio caso o resistor fosse 
substituído por outro de 1 Ω. 
 
5 APLICAÇÕES DE DIODOS SEMICONDUTORES 
O circuito para as simulações deste item será aquele mostrado na Figura 9. A tensão 
de entrada (vi) é mostrada em cada figura a seguir. O resistor R1 é de 1 kΩ. O diodo será o 
1N4148. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
6/11 
 
 
Figura 8 - Circuito para simulações deste item no Multisim Student Edition 11. 
 
 
5.1 SINAL DE ENTRADA SENOIDAL 
A forma de onda da tensão de entrada é mostrada na Figura 9. Considere que a tensão 
de entrada tenha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da tensão de saída na 
Figura 9. 
 
Vi 
t 
Vo
t 
 
Figura 9 – Formas de onda da tensão de entrada e saída para sinal de entrada senoidal. 
 
5.2 SINAL DE ENTRADA QUADRADA 
A forma de onda da tensão de entrada é mostrada na Figura 10. Considere que a tensão 
de entrada tenha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da tensão de saída na 
Figura 10. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
7/11 
5.3 SINAL DE ENTRADA TRIANGULAR 
A forma de onda da tensão de entrada é mostrada na Figura 11. Considere que a tensão 
de entrada tenha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da tensão de saída na 
Figura 11. 
 
5.4 SINAL DE ENTRADA SENOIDAL COM VALOR MÉDIO 
A forma de onda da tensão de entrada é mostrada na Figura 12. Considere que a tensão 
de entrada tenha um valor pico de 42,2 V. Esboce a forma de onda da tensão de saída na 
Figura 12. 
 
Vi 
t 
Vo
t 
 
Figura 10 – Formas de onda da tensão de entrada e saída para sinal de entrada quadrada. 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
8/11 
t 
Vi 
t 
Vo
t 
 
Figura 11 – Formas de onda da tensão de entrada e saída para sinal de entrada triangular. 
 
 
Vi 
t 
Vo
t 
Figura 12 – Formas de onda da tensão de entrada e saída para sinal de entrada com valor 
médio. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
9/11 
6 CONFORMAÇÃO DE SINAIS COM DIODOS 
6.1 LIMITAÇÃO DE SINAL COM DIODO ZENER 
Implemente ocircuito mostrado na Figura 13 e obtenha o que se pede. O resistor R1 é 
de 1 kΩ. Os diodos serão 1N4744. 
Determine: 
 
Vo_pk = ________ @ Vi_pk = 5 V. 
 
Vo_pk = ________ @ Vi_pk = 20 V. 
 
Vo_pk = ________ @ Vi_pk = 50 V. 
 
 
Figura 13 – Circuito de conformação de sinais com diodos zener no Multisim. 
 
7 CIRCUITOS DE PROTEÇÃO COM DIODOS 
7.1 CIRCUITO DE PREVENÇÃO CONTRA INVERSÃO DE BATERIA 
Implemente o circuito mostrado na Figura 14 e obtenha o que se pede. O fusível F1 é 
de 250 mA. O diodo D1 será o 1N4001. A bateria será de 9 V. 
Determine: 
 
Vo = ________ @ Vi = +9 V. 
 
Vo = ________ @ Vi = -9 V. 
 
 O que ocorre quando a bateria é conectada com polaridade invertida? 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
10/11 
 
Figura 14 – Circuito de proteção contra inversão de baterias no Multisim. 
 
8 OSCILOSCÓPIO PROFISSIONAL TEKTRONIX 
8.1 O OSCILOSCÓPIO TEKTRONIX TDS2024 
O osciloscópio Tektronix TDS2024 é acessado pelo menu de instrumentos virtuais, no 
lado direito da área de trabalho do Multisim. Este osciloscópio tem 4 canais, como mostrado 
na Figura 15, além de uma saída de teste de ponteiras e uma entrada de sincronismo externo. 
Como todo instrumento, tem também a conexão da referência (terra). 
 
Referência
Canais 1 a 4
Saída de teste
Entrada de
sincronismo externo 
 
Figura 15 - Conexões do osciloscópio TDS2024 no Multisim. 
 
 A interface com o usuário é mostrada na Figura 16. 
 Informações adicionais serão mostradas pelo professor da disciplina. 
 Além disso, podem ser encontradas informações técnicas importantes na página da 
internet do fabricante do osciloscópio: http://www.tek.com. 
 
Prática-Teórica Extra – Simulação de Circuitos com Multisim 
 
Eletrônica I - Laboratório 
 
11/11 
 
Figura 16 - Interface do usuário do osciloscópio TDS2024.