Aula Prática Eletrônica analógica

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

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Atenção, favor conferir o manual pois tem dois trabalhos com o mesmo nome.

NOME DA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica

Unidade: 1 – Diodos e circuitos com diodos

Aula: 4 – Circuitos retificadores com diodo

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Compreender o funcionamento do diodo Zener com e sem carga, bem como traçar as suas curvas

de operação em ambas as situações.

SOLUÇÃO DIGITAL:

Laboratório Virtual Algetec

Exatas > Práticas Específicas de Eng. Elétrica > Eletrônica Analógica – O Diodo Zener – ID

731

Algetec é um simulador de laboratórios virtuais que simula o ambiente real e proporciona ao

aluno a execução de experimentos sem sair de casa. Replica a aula prática com alto grau de

fidelidade ao laboratório físico tradicional.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Diodo Zener

Atividade proposta: Analisar o comportamento do diodo zener em dois tipos de circuito: um

circuito com o diodo em vazio e outro com o diodo alimentando uma carga.

Procedimentos para a realização da atividade:

O diodo Zener é um tipo especial de diodo semicondutor que é projetado para operar na região

reversa de sua curva de características de polarização direta. Ele é usado principalmente como

um regulador de tensão em circuitos eletrônicos.

Figura 1 – Característica física

Fonte: Markus (2008, p.79)

A característica principal do diodo Zener é sua capacidade de manter uma tensão constante

através de seus terminais, mesmo quando polarizado reversamente além da sua tensão de

ruptura, conhecida como tensão Zener. Quando a tensão reversa aplicada ao diodo Zener atinge

ou excede sua tensão Zener, o diodo começa a conduzir, permitindo que a corrente flua através

dele.

Figura 2 – Característica elétrica

Fonte: Markus (2008, p.79)

O diodo Zener é polarizado reversamente, o que significa que o terminal P (positivo) está

conectado ao lado negativo da fonte de alimentação, e o terminal N (negativo) está conectado ao

lado positivo da fonte de alimentação.

Quando a tensão reversa atinge a tensão Zener específica, o diodo Zener começa a conduzir. A

tensão Zener é uma característica crucial do diodo Zener e é especificada pelo fabricante. Esta

tensão é mantida praticamente constante enquanto a corrente através do diodo permanece

dentro de certos limites.

Figura 3 – Diodo polarizado reversamente

Fonte: Markus (2008, p.79).

O diodo Zener é amplamente utilizado em aplicações onde a regulação de tensão é crítica, como

em fontes de alimentação reguladas, estabilizadores de tensão, entre outros. A Figura 4 a seguir

mostra as informações da folha de dados de alguns destes diodos.

Figura 4 – Folha de dados de alguns diodos do tipo ZENER

1 – Abra o ambiente de simulação acessando-o por meio de seu AVA. Nesse ambiente pode-se

opcionalmente realizar a leitura do sumário teórico, e realizar o pré-teste, como ilustrado a seguir:

Fonte: Markus (2008, p.81)

Para realizar o procedimento no ambiente de simulação, execute os passos listados a seguir:

2 – Clique em

virtual

. Em seguida clique sobre a imagem para acessar o laboratório

3 – Selecione o circuito 1 no canto superior direito, pelo botão Circuitos

4 – Agora é preciso conectar os cabos da fonte na protoboard, para isso mova o mouse para cima

da fonte variável, clique com o botão direito e escolha “Conectar à protoboard”

5 – Conecte o multímetro ao diodo zener. Para isso mova o mouse para acima do diodo zener na

protoboard, clique com botão direito e selecione “Medir tensão”.

6 – Em visualização, escolha Fonte. Agora iremos ligar a fonte, basta para isso clicar no botão

on/off dela com o botão esquerdo. Em seguida, mova o mouse para o potenciômetro de ajuste

com a label “PUSH (V)” e clique com o botão esquerdo, uma nova janela abrirá para modificar o

valor da tensão da fonte.

7 – Selecione “Visão Geral”. Agora você deve mudar os valores de tensão em passos de 1V e

preencher os valores na tabela a seguir:

Tensão medida (V)

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Tensão diodo em vazio (V)

8,0

9,0 10,0

Tensão medida (V)

11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0

Tensão diodo em vazio (V)

8 – Ao final da coleta de dados, zere a fonte, desligue a fonte, remova os cabos da fonte e do

multímetro. Para remover os cabos basta clicar com o botão direito sobre os componentes e

selecionar a opção correspondente. Clique novamente sobre o botão Circuitos e selecione o

circuito 2 (Diodo Zener com carga).

9 – Repita o procedimento de conexão de cabos e variação da fonte (passos de 7 a 10),

preenchendo uma nova tabela conforme a seguir.

Tensão medida (V)

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

Tensão diodo em carga (V)

7,0

8,0

9,0 10,0

Tensão medida (V)

11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0

Tensão diodo em carga (V)

10 – Após a coleta de dados terminar, zere a fonte, desligue a fonte, desconecte os cabos e saia

do experimento.

A Figura a seguir apresenta o esquemático dos circuitos 1 e 2, onde o Diodo Zenner

corresponde a um 1N4742A; O resistor R de 120 Ohms e o Resistor RL de 560 Ohms.

Avaliando os resultados:

Como resultado da execução do procedimento, apresente as tabelas preenchidas em cada

etapa do procedimento e capturas de tela do experimento no simulador. Além disso, descreva

detalhadamente as etapas executadas e uma discussão dos resultados obtidos, salientando os

pontos mais importantes e a influência da carga no diodo Zener.

Checklist:

✓ Escolher o circuito sem carga

✓ Conectar cabos da fonte à protoboard

✓ Conectar cabos do multímetro ao diodo Zener

✓ Realizar medições em passos de 1V de alimentação

✓ Zerar a fonte

✓ Desconectar cabos

✓ Escolher novo circuito (Zener com carga)

✓ Conectar novamente cabos da fonte à protoboard

✓ Conectar novamente cabos do multímetro ao diodo Zener.

✓ Realizar medições em passos de 1V de alimentação.

RESULTADOS

Resultados do experimento:

Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações

obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito

das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.

• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).

Resultados de Aprendizagem:

Os alunos devem compreender e aplicar seu funcionamento como regulador de tensão, mantendo

uma tensão constante ao ser polarizado reversamente. A atividade envolve a montagem do

circuito com o diodo Zener em um ambiente de simulação, onde o aluno ajustará a fonte de tensão

e coletará dados para observar a estabilidade da tensão Zener, tanto com quanto sem carga.

Além de realizar e documentar medições de tensão em tabelas organizadas, os alunos devem

interpretar o comportamento do diodo em diferentes condições, consolidando seu entendimento

sobre o papel do Zener como estabilizador em circuitos eletrônicos.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2

NOME DA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica

Unidade: 2 – Transistores bipolares de junção (TBJ)

Aula: 2 – Polarização CC dos TBJ

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

Se familiarizar com uma aplicação com Transistor. Observar o comportamento das correntes e

tensões em um circuito com Transistor. Plotar e analisar a curva característica de entrada e saída

de um Transistor. Polararizar um circuito com Transistor em Corrente Contínua

SOLUÇÃO DIGITAL:

LTspice

LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e

visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos

analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir

resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma

de onda integrado.

O download do software pode ser feito no seguinte endereço:

https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software

fornece um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em:

https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-started

tutorial.html

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Polarização do transistor

Atividade proposta: Montar um experimento para conhecer as características do Transistor

NPN do simulador online e depois calcular os parâmetros de um circuito dado de polarização

em corrente contínua.

Procedimentos para a realização da atividade:

1ª Etapa – Conhecer o Transistor do simulador

Para a realização dessa aula prática você precisa instalar e abrir o LTspice. Com o software

instalado, siga os seguintes procedimentos: – Ao abrir o software, você irá se deparar com sua tela inicial, apresentada a seguir. Para criar

um novo esquemático de circuito clique no local indicado. – A fonte de tensão está posicionada no local indicado a seguir. Configure o valor “DC value[V]”

com o necessário para o experimento (zero para ambas as fontes). – Você deve montar o circuito apresentado a seguir e realizar a sua simulação. Os próximos

passos indicam como você pode montar o circuito no simulador e realizar a simulação.

– O resistor e a referência estão nos locais indicados a seguir. Para configurar o valor do resistor,

clique sobre ele com o botão direito. – O transistor está localizado na área de adição de componentes, como segue.

– Caso seja necessário remover algum componente, aperte a tecla ‘del’ do teclado e clique sobre

o componente que deseja remover. Para mover um componente, utilize a tecla ‘M’ e clique sobre

o componente desejado. Para cancelar uma seleção ou a adição de algum compente, aperte a

tecla ‘esc’. A ligação dos componetes é feita com o fio (wire), selecionado ao se clicar ‘w’ ou pelo

atalho na barra de ferramentas. Para rotacionar um componente quando ele é adicionado, aperte

‘Crtl+R’. – Implemente variações nas fontes VBB (entrada) e VCC (saída) conforme indicado abaixo. Para

cada variação de VBB (2,7V a 10,7V com incrementos de 2,0V), tem-se uma variação completa

de VCC (0,0V a 10,0V, com incrementos de 0,1V). Isso pode ser feito de forma automática pelo

software de simulação, de forma a ser possivel se gerar a curva característica de saída do

transistor (VCE x IC).

Fonte: Adaptada de Marques (2013, p. 124).

– Para garantir que as configurações sejam feitas de forma correta se assegure que a fonte de

tensão ligada ao resistor da base do transistor tenha o nome de V1 e a fonte ligada ao coletor,

V2, seguindo exatamente o indicado na figura com o circuito a ser montado no simulador.

Nas configurações de simulação, selecione a opção ‘DC sweep’ e ajuste os parâmetros conforme

indicado na figura a seguir. – Feita as configurações, execute a simulação e adicione a curva e corrente do coletor (corrente

sobre a fonte V2). Ela deve possuir o formato da curva característica de saída do transistor (VCE

x IC). Apresente tal curva em seus resultados do experimento. – Também deve ser configurada a segunda fonte no ‘DC sweep’, como segue. Feitas as

configurações, clique em ‘ok’ e posicione a diretiva de simulação em qualquer local no

esquemático do circuito.

– Remova a curva VCE x IC do gráfico e adicione a curva referente a corrente de base do transistor.

Apresente tal curva nos seus resultados, além dos valores de corrente de base em regime

permanente, obtidos com o cursor do mouse sobre as curvas da simulação. – Se assegure que a fonte de tensão ligada ao resistor da base do transistor tenha o nome de V1

e a fonte ligada ao coletor, V2. Ajuste a simulação para um ‘DC sweep’ de 0 a 0,85 V com passo

de 0,01 V na fonte V1, conforme indicado a seguir. – Para se obter a curva VBE x IB do transistor, é necessário se retirar o resistor do circuito, ligando

uma fonte direto na base. Assim, crie um novo projeto no LTspice, mantendo o anterior aberto, e

monte o circuito a seguir.

– Realize a simulação e obtenha o gráfico da corrente de base do transistor em função da

tensão de base (VBE x IB). Essa curva terá o formato semelhante ao apresentado a seguir.

Apresente a curva obtida nos resultados.

Fonte: Adaptada de Marques (2013, p. 125).

2ª Etapa – Projeto de circuito de polarização – Projete os resistores a serem utilizados no circuito de polarização a seguir, que utiliza o