Relatório_Prática 01 e 02

5/24/2018 Relatrio_Prtica 01 e 02

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Circuitos Eletrnicos II

Prticas 01 e 02

Professor: Marcus Vinicius Atade Data: 17/05/2013

Nome R.A.Bruno R. dos Santos 65220

Gustavo Pazin Tardelli 63472

Vinicius Brunelli Vallim 65125Willian Luan Bonfanti 62419


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RESUMO

1- Este relatrio trar o desenvolvimento de um pr-amplificador com otransistor BJT BC 337.

Na primeira etapa, sero realizados os clculos para dimensionamentodos componentes necessrios (resistores e capacitores), e em seguida asimulao do circuito em software especfico.

Na segunda etapa, o circuito ser montado em um protoboard paraanlise real do circuito, e comparao dos resultados prticos/tericos.

Em ambas as etapas, o ganho de tenso dever ser medido para aescolha da melhor configurao, conforme a proposta da prtica que veremos

logo a seguir.2- Ainda com o mesmo circuito, sero medidas as frequncias de corte

inferior (fci) e frequncia de corte superior (fcs), e consequentemente,ser determinada a largura de banda do amplificador.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: O amplificador com transistor. ............................................................. 5

Figura 2: O amplificador com transistor e valores do circuito. ............................ 5

Figura 3: O amplificador em emissor-comum. .................................................... 6

Figura 4: Circuito amplificador no MultiSim com osciloscpio conectado. ....... 11

Figura 5: Leitura da tenso de entrada do amplificador no MultiSim. ............... 12

Figura 6: Leitura da tenso de sada do amplificador no MultiSim. .................. 12

Figura 7: Circuito montado no protoboard. ....................................................... 13

Figura 8: Tenso de entrada (CH2) e sada (CH1) no osciloscpio. ................ 13


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Sumrio

INTRODUO ................................................................................................... 5

OBJETIVO.......................................................................................................... 8

MATERIAIS E MTODOS .................................................................................. 9

Materiais ......................................................................................................... 9

Componentes .............................................................................................. 9

Instrumentos ................................................................................................ 9

Mtodos .......................................................................................................... 9

Anlise CC ................................................................................................. 10

Montagem e simulao do amplificador em software (MultiSim) ............... 11

RESULTADOS ................................................................................................. 12

Prtica 1 ........................................................................................................ 12

Montagem e simulao do amplificador em no protoboard ....................... 13

Verificao da frequncia de corte inferior................................................. 14

Verificao do ganho de tenso com o capacitor CE desacoplado ........... 14

Verificao do ganho de tenso com o resistor RE desacoplado .............. 14

Verificao da tenso de sada do pr-amplificador com e sem o filtro CE. ................................................................................................................... 14

Esboo da forma de onda da tenso de entrada e da tenso de sada ..... 14

Clculo da frequncia do capacitor CE ...................................................... 15

Prtica 2 ........................................................................................................ 15

CONCLUSES ................................................................................................ 17

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................. 18


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INTRODUO

A Figura 1 mostra um amplificador com transistor. Vcc a tenso dealimentao cc que estabelece o ponto Q. VG a tenso ca do gerador. C1

acopla o sinal do gerador na base, enquanto C2acopla o sinal no resistor decarga RL. CE desvia o sinal do emissor para o terra. Como o sinal ca estacoplado na base, ele produz variaes ca na corrente da base. Essasvariaes caso multiplicadas pelo ganho de corrente para produzir variaesca maiores na corrente do coletor. Como a corrente do coletor circula peloresistor do mesmo, a tenso do coletor tambm tem variaes camaiores.

Figura 1: O amplificador com transistor.

Na Figura 2, o gerador ca tem uma tenso de 1mV e uma resistncia de

600. O capacitor de entrada acopla a tenso do gerador na base. Essatenso ca produz uma variao ca na corrente da base com a mesmafrequncia do gerador. Por causa do ganho de corrente, a variao caatravsdo coletor uma verso aumentada da corrente ca da base. Como a correntedo coletor circula atravs do resistor do coletor, existe uma variao de tensoca atravs do resistor do coletor. A tenso no coletor igual tenso dealimentao menos a tenso no resistor do coletor. Logo, a tenso no coletorser uma tenso com uma variao ca. Em outras palavras, se olharmos atenso no coletor com um osciloscpio, veremos uma verso amplificada datenso cana base.

Figura 2: O amplificador com transistor e valores do circuito.


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O capacitor de sada acopla a tenso cado coletor no resistor de carga.Esse resistor de carga pode ser um resistor discreto ou mesmo um circuitoequivalente de um dispositivo, como um alto-falante. Se for um alto-falante,ouviremos o sinal amplificado como um som. Por exemplo, um receptor derdio tem vrios estgios com transistores que amplificam um sinal fraco deuma antena at que ele seja capaz de acionar um alto-falante.

Amplificador EC

A Figura 3 mostra um amplificador. Como o emisso r est comaterramento para ca, ele chamado amplificadore em emissor-comum(EC). Ogerador de tenso ca tem um valor de 1mV. Esse valor refere-se tensosenoidal de pico a pico em vez de um valor rms. A resistncia de 600 aresistncia interna do gerador ca.

Figura 3: O amplificador em emissor-comum.

Acoplamento de Entrada

A tenso do gerador acoplada por meio de um capacitor de entrada nabase do transistor. A tenso cana base da Figura 3 menor que a tenso dogerador porque existe queda de tenso no resistor de 600. Como o emissor

est aterrado para ca,toda a tenso cada base aparece no diodo emissor. Porcausa da tenso ca, o diodo emissor tem uma corrente cacorrespondente.

Inverso da Fase

A corrente ca no coletor aproximadamente igual corrente ca noemissor. Quando a corrente ca do coletor circula pela resistncia cado coletorela produz uma tenso ca no coletor. No semiciclo positivo da tenso deentrada, a corrente total no coletor aumentada, o que significa que a tensono resistor do coletor maior. Por sua vez, isso significa que existe uma tensototal menor no coletor. Dito de modo diferente, a tenso ca no coletor estinvertida, conforme mostrado na Figura 3, equivalente a uma defasagem de

180 em relao tenso de entrada.


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Capacitor de Sada Bloqueia a Tenso cc

A tenso total no coletor a superposio da tenso cce da tenso ca.Na Figura 3,a tenso cc no coletor de aproximadamente 6V. A tensosenoidal est centrada por esse nvel de tenso ccque excursiona para cima e

para baixo de 6V.

O capacitor de sada acopla a tenso ca do coletor intertida eamplificada. Como o capacitor um circuito aberto para cce um curto para ca,ele bloquear a tenso cc do coletor, mas deixar passar a tenso ca docoletor. Por essa razo, a tenso final na carga uma tenso capura.

Clculo do Ganho de Tenso

Aps ter medido ou calculado a tenso de sada, podemos calcular oganho de tenso do amplificador. O ganho de tenso informa a capacidade deamplificao do circuito. Ele definido como a tenso de sada dividida pelatenso de entrada.

(1)

Com um osciloscpio, possvel medir a tenso de entrada e de sada.Se o amplificador estiver funcionando corretamente, a tenso de sada dever

ser muito maior. Por exemplo, se um tcnico de manuteno medir uma tensode entrada de 0,625 mV e uma tenso de sada de 72,9 mV, ele pode calcularo ganho de tenso.

(2)

Dessa forma, o ganho de tenso do amplificador de 117 vezes.

Existe uma outra frmula que pode ser usada para descrever o ganho de

tenso antes de med-lo. A frmula :

(3)

De acordo com essa frmula, o ganho de tenso do amplificador igual resistncia cado coletor dividida pela resistncia cado emissor. Essa frmulapermite calcular o ganho de tenso projetado, enquanto que a equao (1)permite medir o ganho real do circuito.


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OBJETIVO

Medir o ganho de tenso do circuito amplificador com a presena, eposteriormente com a retirada docapacitor do emissor CE (paralelo ao resistor

do emissor RE), atravs do osciloscpio.Tambm dever ser determinada a largura da banda de frequncia do

amplificador.


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MATERIAIS E MTODOS

Materiais

Componentes Transistor BJT BC 337

Resistor 48

Resistor 12

Resistor 1.64K

Resistor 339

Capacitor de 1F

Capacitor de 1F (3x)

Instrumentos

Osciloscpio

Multmetro

Fonte geradora de sinais

Fonte de alimentao

Protoboard

Mtodos

Os capacitores foram pr-determinados (1 F), assim, no foramdimensionados. A fonte ccutilizada foi de 12V. O gerador de sinais foi setado

com as seguintes configuraes: Amplitude: 200mVpico-pico

Funo: senoidal

Frequncia: 1000Hz


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Para o transistor BJT BC 337, temos as seguintes caractersticas,conforme o seu respectivo datasheet:

cc = 100 < < 600

ICmx= 500 mA

VCEmx= 45 V

VCEQ= 6 V

IEQ= 100 mA

Anlise CC

A seguir, temos o dimensionamento dos resistores:


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Montagem e simulao do amplificador em software (MultiSim)

Com os valores encontrados, foi montado no software MultiSim oesquema do circuito para medio do ganho de tenso terico do amplificador(Figura 4).

Figura 4: Circuito amplificador no MultiSim com osciloscpio conectado.

Ainda no MultiSim, com o osciloscpio, foram verificadas a tenso deentrada e de sada do amplificador, conforme segue nas Figuras 5 e 6.


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RESULTADOS

Prtica 1

A tenso de entrada encontrada foi de 99,969 mV no Channel_B(destaque da Figura 5), conforme estipulado pelo projeto.

Figura 5: Leitura da tenso de entrada do amplificador no MultiSim.

A tenso de sada encontrada foi de 302,290 mV no Channel_A(destaque da Figura 6).

Figura 6: Leitura da tenso de sada do amplificador no MultiSim.

Channel_B

Channel_A


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Tendo os valores da tenso de entrada e sada do circuito em software,podemos calcular o ganho de tenso terico (projetado), conforme segue:

Montagem e simulao do amplificador em no protoboard

Aps o circuito ser montado no protoboard (Figura 6), foi analisado oganho de tenso real, atravs do osciloscpio. Para isso, foi medida a tensode entrada, atravs do canal 2 (CH2) do osciloscpio, e a tenso de sada(sobre a carga) com o canal 1 (CH1), conforme pode ser visto na Figura 7.

Figura 7: Circuito montado no protoboard.

Figura 8: Tenso de entrada (CH2) e sada (CH1) no osciloscpio.


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Como podemos ver na Figura 8, os respectivos valores para a tenso deentrada e sada foram de 192mV e 568mV. Sendo assim, o ganho de tensodo amplificador foi de:

Verificao da frequncia de corte inferior

Com o circuito montado, seguiu-se a verificao da frequncia de corteinferior do amplificador. Para isso, a frequncia do gerador de sinais foi sendodiminuda manualmente, at que fosse encontrada uma tenso de sada menordo que a tenso de entrada setada inicialmente (200 mVpico-pico terica e 192mVpico-picoreal).

A tenso encontrada para a frequncia de corte foi de 155,54 mVpico-pico,para uma respectiva frequncia de 182,84 Hz.

Verificao do ganho de tenso com o capacitor CE desacoplado

No houve nenhuma alterao no ganho de tenso quando o capacitorCE foi desconectado do circuito amplificador.

Verificao do ganho de tenso com o resistor RE desacoplado

Quando o resistor do emissor foi desacoplado do circuito, verificou-seuma queda da tenso de sada para 16 mVpico-picocontra uma entrada de 192mVpico-pico. O ganho econtrado foi de:

Verificao da tenso de sada do pr-amplificador com e sem o filtroCE.

No houve nenhuma mudana na tenso de sada, porm, verificou-seuma queda na frequncia para 179,82 Hz.

Esboo da forma de onda da tenso de entrada e da tenso de sada

Em anexo parte (feito mo).


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Clculo da frequncia do capacitor CE

O capacitor CE serve para manter a tenso de RE constante durantetoda a banda de frequncia, se a frequncia de corte inferior imposta por ele fordominante, no intervalo corresposdente a queda de 3dB, o capacitor CE podeprovocar a realimentao negativa do sinal AC atravs de Re reduzindo aindamais o ganho do amplificador. Para que isso seja evitado, estimasse umafrequncia de corte inferior pelo menos quatro vezes menorque a frequnciade corte inferior imposta pelo capacitor CE (fCE).

Prtica 2

Sero apresentados os resultados obtidos para o Procedimento deTeste: do item (D) ao item (M).

(D) Mea atenso de sada no osciloscpio e com um multmetro.

Tenso de sada (osciloscpio): 26.6 mV

Tenso de sada (multmetro): 28 mV

(E) Diminua a frequncia de entrada at que a tenso na sada caia para0.707 vezes o valor da tenso na sada quando a frequncia de sada era de10 KHz.

Tenso de sada (10KHz): 108 mV

Tenso de sada (fci): 80 mV

(F) Verifique se a tenso de sada do gerador de 100 mVpp. Caso tenhaocorrido alguma variao, refaa o ajuste.

No houve variao da tenso de sada do gerador.

(G) Mea a frequncia onde Vout2= 0.707*Vout1

Deu-se a diminuio da frequncia do gerador, at ser obtido o valor de:

Frequncia de corte inferior (fci): 480 Hz


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(I) Ajuste a tenso de entrada para 100mVpp e mea a amplitude da tensoproduzida em sua sada.

Tenso de sada: 98mV

(J) Varie a frequncia do gerador de funes para valroes maiores do que10KHz, at encontrar uma frequncia que produza uma:

Vout2= 0.707*Vout1

(K) Aps encontrada essa frequncia, verifique se a tenso do gerador nomudou seu valor, que era de 100 mVpp. Caso tenha mudado, refaa o ajuste.

No houve variao da tenso de sada do gerador.

(L) A frequncia encontrada que satisfaz a equao:

Vout2= 0.707*Vout1

a frequncia de corte superior.

Frequncia de corte superior (fcs): 21.28 KHz

(M) Determine a largura da banda do amplificador montado.


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CONCLUSES

Aps realizadas as medies com e sem o capacitor CE, verificou-seque no houveram mudanas no ganho de tenso do amplificador.

Para explicar a no influencia do capacitor CE, devemos analisar afrequncia associada a esse capacitor e a frequncia de corte inferior doamplificador. Respectivamente, temos os valores de 53 KHz e 182,84 Hz.Como fCE >>> frequncia de corte ao amplificador, o efeito no ganho detenso do amplificador com e sem o capacitor CE desprezvel.

O ganho de tenso terico encontrado no software MultiSim foi de 3,02,contra um ganho de tenso real de 2,95. Esse resultado pode ser consideradosatisfatrio, pois no houve discrepncia significativa entre o terico e o real.


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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

MALVINO, Albert Paul. Eletrnica I. 4. ed. So Paulo: Pearson Makron Books,1997.

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