Eletrônica _ Eletrônica Analógica - Atividade Prática

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Eletrônica Analógica - ELE/ELT
Aluno (a):
Data:
Atividade Prática e de Pesquisa
NOTA:
INSTRUÇÕES:
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· As respostas devem ser digitadas abaixo de cada pergunta;
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1. Para o circuito abaixo, determine a tensão no coletor, corrente de base, β e α. Considere que VCE = 8,267 V e VBE = 0,7 V.
2,4 = V1 + V2 + VBE
12 = V3 + V2 + VCE
2,4 = V1 – V3 + VBC – 12
12 – 2,4 = V3 – V1 + VCE – VBE
9,6 = V3 – V1 + 3,8
9,6 = 40 . 10³ . IB – 1 . 10³ . IC + 3,8
IC = β . IB
β . IB = α . IE 
β = 
α = 
IE = IB + IC
VCE = VBE + VBC
5,8 = (40 . 10³ - 1 . 10³ . β) . IB
 IE = IB + IC 
 + 
2 * 40 * V2 = - 0,7 + 482,4 – 41 * V2 – 180
(80 + 41) * V2 = - 0,7 + 482,4 – 180
121 * V2 = 301,7
V2 = 
IB = 
IB = 
IC = 
IC=
IE = 
IC = β * IB → β= 
α = 
2. Calcule os valores de tensão pedidos na Tabela 1, onde os valores medidos serão obtidos a partir da construção do circuito abaixo no programa EWB. Calcule também os valores de resistência de entrada, resistência de saída e o ganho de tensão para o circuito abaixo e compare com o valor experimental. O gerador deverá ter o Vpp = 0,25 e frequência de 1kHz.
	Ri = 1KΩ,1/4W (R15)
RE = 15kΩ,1/4W (R29)
RC = 8,2KΩ,1/4W (R26)
	Ci = Co = 1µF, 25V (C1, C2)
T = Transistor BC337 ou 2N3904 (T5)
Tabela 1
		 VALORES CALCULADOS VALORES MEDIDOS
	VALORES
	E
	B
	C
	E
	B
	C
	CC
	1mA
	9µA
	1mA
	952µA
	4,8µA
	950,4µA
	CA
	160µV
	0V
	91,2µV
	168,7µV
	0V
	91,6µV
3. Analise o circuito a seguir e complete as tabelas de acordo com o que for pedido em cada componente:
a) Calcule o valor da corrente quiescente no coletor (ICQ) e a tensão quiescente (VCEQ) entre coletor e emissor e anote suas respostas na tabela 2.
	Rs = 1KΩ - 1/4W (R21)
R1 = 10KΩ - 1/4W (R27)
R2 = 2,2KΩ - 1/4W (R21)
RC = 3,9KΩ - 1/4W (R23)
RE = 1,8KΩ - 1/4W (R20)
	RL = 1,5KΩ - 1/4W (R19)
C1 = 1µF/16V (C1)
C2 = 1µF/16V (C2)
CE = 470µF/16v (C12)
Q1 = transistor 2N3904 ou BC337 (T5)
b) Calcule a anote na tabela 2, a compliance CA (variação de pico a pico do sinal) na saída e a corrente de dreno (IF) do estágio. Veja no final desta experiência, comentários sobre a corrente de dreno.
c) Calcule a potência máxima dissipada pelo transistor, a potência máxima na carga sem ceifamento, a potência CC de entrada do estágio e a eficiência do estágio. Anote suas respostas teóricas na coluna correspondente da tabela 3.
d) Monte, no EWB, o circuito. Reduza o sinal do gerador a zero. Use o multímetro para medir ICQ e VCEQ, e anote esses valores na tabela 2.
e) Use o osciloscópio para observar a tensão na carga. Ajuste o gerador de sinal até que o ceifamento inicie em ambos os semiciclos. Deve-se observar que a forma de onda fica quadrada na parte superior e alongada na parte inferior. A causa desta distorção não linear é a grande variação de re quando o coletor se aproxima do corte e da saturação.
f) Reduza o sinal do gerador até que não haja mais ceifamentos, de forma que o sinal na saída tenha a aparência de uma senóide perfeita. Meça e anote na tabela 2, a tensão CA de pico a pico. Este valor medido é uma aproximação da compliance do sinal CA de saída (pico a pico).
g) Meça e anote na tabela 2 a corrente de dreno total do estágio.
h) Calcule e anote os valores experimentais listados na tabela 3, usando os dados medidos e anotados na tabela 3.
TABELA 2
	VALORES
	CALCULADO
	EXPERIMENTAL
	ICQ
	666µA
	666,5µA
	VCEQ
	15V
	15V
	PP (compliance)
	-
	-
	IF
	906 µA
	906 µA
TABELA 3
	VALORES
	TEÓRICO
	EXPERIMENTAL
	PD(MAX)
	0,7V
	0,7V
	PL(MAX)
	0,7V
	0,7V
	PF
	-
	-
	
	-
	-
4. Calcule e posteriormente meça, no EWB, todas as correntes e tensões listadas na Tabela.
	RC1 = R27 = 10kΩ
	RC2 = R28 = 10kΩ
	RE = R29 = 15kΩ
TABELA 4
	
	VALORES CALCULADOS
	VALORES MEDIDOS
	IB1
	75 µA
	75 µA
	IB2
	0A
	0A
	IC1
	2,10 µA
	23,10 µA
	IC2
	400 µA
	-400,6 µA
	IE1
	98 µA
	97,66 µA
	IE2
	876 µA
	-876,3 µA
	VE1
	15V
	14,39V
	VE2
	15V
	14,39V
	VB1
	74,5mV
	-74,62mV
	VB2
	0V
	0V
	VC1
	230mV
	229,4mV
	VC2
	4V
	3,933V
5. Calcule os valores de tensão pedidos na Tabela 5, onde os valores medidos serão obtidos a partir da construção do circuito abaixo no programa EWB. Calcule também os valores de resistência de entrada, resistência de saída e o ganho de tensão para o circuito abaixo e compare com o valor experimental. Considere o sinal do gerador 1Vpp a uma freqüência de 10kHz.
vi - gerador de áudio
R1 = R2 - resistores de 10KΩ, 1/4W (R27, R28)
R3 - resistor de 3,9KΩ, 1/4W (R23)
RE - resistor de 4,7KΩ, 1/4W (R24)
Ci - capacitor eletrolítico de 1µF, 25V (C1)
Co - capacitor eletrolítico de 470µF, 25V (C12)
T - transistor BC337 ou 2N3904 (T5)
Tabela 5
VALORES CALCULADOS		VALORES MEDIDOS
	Tensões
	B
	E
	C
	B
	E
	C
	CC
	0,002µV
	320mV
	9,12V
	0,002µV
	320,5mV
	9,124V
	CA
	605 µV
	350mV
	9V
	366 µV
	363,4mV
	9,120V
6. Explique como se comportará um diodo ao ser alimentado de forma direta e reversa. Qual costuma ser a queda de tensão de um diodo ao ser alimentado de forma direta?
Resp: Polarização direta: Nesse tipo de polarização o polo positivo da fonte de tensão está conectado ao lado P do diodo. Isso faz com que o lado positivo torne-se ainda mais positivo, e o lado N, ainda mais negativo. 
As cargas elétricas conseguem atravessar a barreira de potencial existente entre o lado P e o lado N do Diodo, portanto, há condução de corrente;
Na polarização reversa ao atuar como isolante elétrico e como se fosse uma chave aberta no circuito, a corrente elétrica na malha em que o diodo está inserido ser á próxima a 0A, ou seja, qualquer carga ou. Equipamento que estiver em série com o diodo retificador irá parar de funcionar O diodo possui uma queda de tensão de, aproximadamente 0,3V (germânio) e 0,7V (silício). 
7. Desenhe e explique como se obtém a forma de onda de um retificador de meia onda e de um retificador de onda completa. 
OBS: Pode-se usar figuras dos retificadores para melhor explicar seu funcionamento.
O retificador de meia onda consiste em um circuito para remover metade de um sina lAC(corrente alternada) de entrada, transformando -o em um sinal ICC(corrente contínua). É constituído basicamente de um transformador, um diodo e uma carga. 
O início da retificação se dá no recebimento de um sinal IAC, que passa por um transformador que abaixa a tensão advinda da rede. A relação entre a tensão de entrada (V1) e de saída (V2) do transformador está diretamente relacionada ao número de espiras (N1 e N2) de cada um dos rolamentos do transformador (primário e secundário).
Após ser transformado, o sinal senoidal de entrada passa por um diodo (polarizado diretamente), que permite apenas a passagem do semi-ciclo positivo, retificando o sinal. 
O retificador começa a funcionar apenas quando a tensão de entrada ultrapassa a tensão do diodo (VD) que até esse momento não conduzirá corrente, funcionando como uma chave aberta. Ao passar pelo diodo, a tensão de entrada sofre uma que da em seu valor, que varia de acordo com seu material. Para que o diodo utilizado no circuito opere corretamente, deve - se considerar a corrente máxima que o componente pode conduzir e a tensão de pico reversa (PIV) que ele pode suportar, sem atingir a região de ruptura, sendo est a de terminada pelo maior valor de tensão, proveniente do próprio circuito, que possa passar no diodo. A tensão de saída pode ser lida colocando - se u m voltímetro em paralelo com a carga. 
Um retificador de onda completa ou um retificador em ponte é equivalente a dois retificadores de meia onda voltados um de costas pro outro, com um retificado r controlando o primeiro semi-ciclo e o outro o semi-ciclo alternado. Por causa do enrolamento do secundáriocom derivação central, cada circuito do diodo recebe apenas metade da tensão do secundário. O circuito melhora o nível de CC a partir de uma entrada senoidal em 100% . O circuito empregado para realizar tal função é o que utiliza quatro diodos e uma ponte. Este circuito é também denominado de retificador de onda completa convencional. Há uma defasagem de 180º entre as tensões de saída do transformador, VA (uma das duas saídas do trafo) e VB (outra das duas saídas do trafo). As tensões VA e V B são medidas em relação ao ponto C (0V). Quando A é positivo, B é negativo, a corrente sai de A passa por D1 (diodo) e por RL (carga) e chega ao ponto C. Quando A é negativo, B é positivo, a corrente sai de B passa por D2 (diodo) e RL (carga) e chega ao ponto C. Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL (corrente de alimentação da carga) circula num único sentido em RL e por isto, a corrente em RL é contínua. Temos somente os semiciclos positivos na saída. A frequência de ondulação na saída é o dobro da frequência de entrada. 
A ondulação na saída do circuito retificador é muito grande o que torna a tensão de saída inadequada para alimentar a maioria dos circuitos eletrônicos. É necessário fazer uma filtragem na tensão de saída do retificador. A filtragem nivela a forma de onda na saída do retificador tornando-a próxima de uma tensão contínua pura que é a tensão da bateria ou da pilha. A maneira mais simples de efetuar a filtragem é ligar um capacitor de alta capacitância em paralelo com a carga RL e normalmente, utiliza se um capacitor eletrolítico. A função do capacitor é reduzir a ondulação na saída do retificador e quanto maior for o valor deste capacitor menor será a ondulação na saída da fonte. Sempre depois da filtragem aparece uma tensão de ripple que é o componente de corrente alternada que se sobrepõe ao valor médio da tensão de uma fonte de corrente contínua. Quanto maior a capacitância do capacitor usado na filtragem menor será essa tensão que aparece. A filtragem para o retificador de onda completa é mais eficiente do que para o retificador de meia onda. Em onda completa o capacitor será recarregado 120 vezes por segundo. O capacitor descarrega durante um tempo menor e com isto a sua tensão permanece próxima de VP até que seja novamente recarregado. Quando a carga RL solicita uma alta corrente é necessário que o retificador seja de onda completa. O PIV (tensão de pico inversa do diodo) é de grande importância no projeto de sistemas de retificação, pois a tensão máxima nominal do diodo não deve ser ultrapassada, logo, para a configuração em ponte este deve ser maior ou igual à tensão máxima. Entretanto, para a configuração com derivação central, o PIV deve ser no mínimo duas vezes maior que a tensão máxima, pois deve ser levada em conta a tensão do secundário e da resistência somados. 
8. Monte, no EWB, o circuito abaixo e anote as tensões calculada e medidas na Tabela 6 para valor de tensão de entrada. Por fim, explique o que se pode observar na tensão de saída ao passo que a tensão de entrada vai aumentando.
OBS: O diodo 1N753 tem uma tensão nominal de 6,2V.
TABELA 6
	
	VE
	Vout (calculada)
	Vout (medida)
	
	
	0V
	0V
	0V
	
	
	2V
	0V
	0V
	
	
	4V
	0V
	0V
	
	
	6V
	0V
	0V
	
	
	8V
	6,2V
	6,2V
	
	
	10V
	6,2V
	6,2V
	
	
	12V
	6,2V
	6,2V
	
	
	14V
	6,2V
	6,2V
	
9. Calcule os resistores e capacitores para o oscilador ponte de Wien abaixo para as frequências de 2kHz e 10kHz. Em seguida meça os valores obtidos através da montagem do circuito no EWB. Esses valores devem ser apresentados nas Tabelas 6 e 7.
Fórmulas do oscilador
C1=C2
2xR1=R2=3xR3=3xR4
F=1/2xπxR4xC2
Dada a frequência:
Rmaximo=1/2xπxfminimoxC=1/2xπx2x10³x8x10⁻⁹=10kΩ
Rminimo=1/2xπxfmaximoxC=1/2xπx10x10³x8x10⁻⁹=2kΩ
C1=C2=8F
2xR1=R2=3xR3=3xR4
F=1/2xπxR4xC2
TABELA 7: Valores calculados
	f
	R1
	R2
	R3
	R4
	C1
	C2
	2kHz
	15kΩ
	30kΩ
	10kΩ
	POT=10kΩ
	7,9 F
	7,9 F
	10kHz
	15kΩ
	30kΩ
	10kΩ
	POT=2kΩ
	7,9 F
	7,9 F
TABELA 8: Valores medidos
	f
	Vo (pico a pico)
	Vo (rms)
	Período (ms)
	2kHz
	24
	12
	500 micro
	10kHz
	28,3
	12,29
	100 micro
10. Monte, no EWB, o circuito abaixo e complete a Tabela 9 para cada transistor solicitado. Por fim, Analise os valores calculados e medidos na Tabela 9 e apresente suas conclusões.
OBS: para efeito de cálculo da corrente IC, considere a queda de tensão nos extremos do led = 1,6V.
TABELA 9
 CALCULADO	 MEDIDO
	TRANSISTOR
	IB
	IC
	VCE
	IB
	IC
	VCE
	BC337
	1,41 mA
	1,41 mA
	165 mV
	1,428mA 
	-14,11mA
	165 ,3mV
	BC547
	1,40 mA
	-1,70 mA
	12,5V
	1,435mA
	-1,748mA
	12,58V
	BC548
	1,40 mA
	-1,70 mA
	12,5V
	1,435mA
	-1,748mA
	12,58V
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