Roteiro de Aula Prática Eletrônica Analógica Avançada

Portfolio Roteiro de Aula Prática Eletrônica Analógica Avançada

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

Unidade 1– Amplificador

Aula 2 – Amplificador Emissor Comum

Unidade: Aula:

Infraestrutura

Computador;

Software LTspice instalado;

Descrição do software

Objetivos

Compreender o funcionamento de um amplificador emissor comum;

Atividade Prática

Introdução

Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre o amplificador emissor comum, simulando um circuito que é muito utilizado como amplificador na eletrônica analógica. Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.

Atividade proposta

Simular o amplificador emissor comum.

 

Desenvolver e simular um amplificador emissor comum;

Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

Procedimentos para a realização da atividade

Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa instalar e abrir o LTspice. Com o software instalado, siga os seguintes procedimentos:

1. 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.
2. Você deve montar o circuito apresentado a seguir e realizar a sua simulação. Os proximos passos indicam como você pode montar o circuito no simulador e realizar a simulação.
3. A fonte de tensão está posicionada no local indicado a seguir. Configure o valor “DC value[V]” com o necessário para o experimento.

 

 

 

 

1. 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’.
2. Após a montagem, é necessário se configurar a simulação para o ponto de operação CC. A figura ilustra como fazer isso em um circuito qualquer.
3. Para realizar a simulação clique no botão indicado a seguir. O resultado irá aparecer em um log com todos os valores de tensão e corrente dos circuitos ou você pode acessa-los posicionando o mouse sobre os componentes após fechar a janela de log.
   

    

    

4. Com os valores das correntes de coletor e emissor empregue as expressões abaixo para calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ. (Esse amplificador tem

   𝑉𝑇 = 25 𝑚𝑉 e 𝛽 = 100)

   𝑟𝑒

   𝑔𝑚

   = 𝑉𝑇

   𝐼𝐸

   𝐼𝐶

   =

   𝑉𝑇

   𝛽

   𝑔

    

   𝑟𝜋 =

   𝑚

5. Calculado os parâmetros agora monte o modelo de pequenos sinais, como mostra a ilustração e a simulação.

   𝑅𝐵𝐵 = 100 𝑘Ω

   3 𝑘Ω

6. A fonte de corrente controlada por tensão (G2) do circuito, pode ser adicionada ao se selecionar o componente ‘g2’, como segue.Para configurar o valor da transcondutância, clique com o botão direito do mouse sobre o componente e ajuste o parâmetro ‘Value’ com o valor desejado:
7. Realize a simulação do circuito e colete o valor da tensão de saida do circuito (tensão

 

 

sobre o resistor R3 (3kOhms).

13. Calcule o ganho de tensão através da simulação, como sendo:

𝐴𝑣 = 𝑣

𝑣0

𝑖

Considere que a entrada seja uma fonte CC de 1 V.

14. Calcule o ganho de tensão teórico, empregando a seguinte expressão:

𝐴𝑣 = −𝑔𝑚 ∙ 𝑅𝐶 ∙ (𝑟

     𝑟𝜋    

𝜋 𝐵𝐵

+ 𝑅

)

15. Compare os valores teóricos com os obtidos na simulação.

 

Checklist

1. Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
2. Criar um novo circuito no LTspice;
3. Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
4. Realizar a análise CC;
5. Calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ;
6. Realizar a simulação do modelo de pequenos sinais;
7. Coletar a tensão da saída no circuito do modelo de pequenos sinais;
8. Comparar a resolução do ganho de tensão analítico com a simulação.

 

Estudante, você deverá entregar:

Entregar um relatório em PDF com o amplificador emissor comum simulado, tanto análise CC quanto CA, o cálculo analítico do ganho de tensão e a comparação entre os resultados obtidos.

 

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2

Unidade 2 –Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores

 

Aula 6 – Circuitos Osciladores

 

Unidade: Aula:

 

Infraestrutura

Computador;

Software LTspice instalado;

 

Objetivos

Compreender o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico e o conceito de ressonância; Desenvolver e simular um cristal piezoelétrico;

Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

Atividade Prática

Introdução

Neste roteiro vamos colocar em prática o que aprendemos sobre aplicações de osciladores, simulando o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico, muito utilizado como oscilador. Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.

Atividade proposta

Simular o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico.

 

 

Procedimentos para a realização da atividade

Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa ter instalado, abrir e criar um novo esquemático no LTspice. Feito isso, siga os seguintes procedimentos:

1. Monte o circuito a seguir no simulador.
2. Para a fonte de tensão, nas configurações avançadas, selecione a opção “SINE” e realize a segunte configuração.
3. O capacitor pode ser adicionado no circuito utilizando a tecla de atalho ‘C’ e o indutor com a tecla ‘L’. Não se esqueça de adicioanar a referência de simulação ao circuito.
4. Nas configurações de simulação, selecione a opção ‘AC Analysis’ e ajuste os parâmetros conforme indicado na figura a seguir.
5. Execute a simulação (Run) e adicione a curva de corrente sobre o indutor para avaliar a resposta em frequencia do elemento piezoelétrico.
6. No gráfico obtido, fique atento ao ponto de corrente máxima, pois ali ocorre a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico. Para adicionar um cursor ao gráfico, clique com o com o botão direito do mouse sobre o gráfico e selecione a opção ‘Place Cursor on Active Trace’.
7. Calcule a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico analiticamente.
   

   Checklist

   1. Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
   2. Criar um novo circuito no LTspice;

    

8. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.

 

 

1. Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
2. Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
3. Coletar a corrente no indutor;
4. Comparar a resolução analítica com a simulação.

 

Estudante, você deverá entregar:

Entregar um relatório em PDF com o circuito equivalente do cristal piezoelétrico simulado, o cálculo analítico da frequência de ressonância e a comparação entre os resultados obtidos.

 

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3

Unidade 2 –Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores

 

Aula 8 – Multivibrador 555

 

Unidade: Aula:

 

Infraestrutura

Computador, tablet ou celular;

Acesso ao simulador online TinkerCad;

 

Descrição do software

TinkerCad – Online é um Laboratório Virtual de simulação de circuitos elétricos, sejão eles analógicos ou digitais. Replica a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.

 

Atividade Prática

Introdução

Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre o Multivibrador 555, simulando o multivibrador astável, muito utilizado como gerador de funções. Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.

 

Atividade proposta

Simular o circuito equivalente de um multivibrador astável usando o CI 555.

 

Objetivos

Compreender o circuito equivalente de um multivibrador astável; Desenvolver e simular um multivibrador astável;

Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

 

Procedimentos para a realização da atividade

Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa acessar o TinkerCad – Online. Siga os seguintes procedimentos:

1. Já logado, conforme o tutorial, acesse a página inicial do TinkerCad, conforme figura abaixo;

 

 

 

1. Clique em “CIRCUITOS”;
2. Em seguida clique em “Criar”;
3. Uma nova aba será aberta, onde se deve clicar em “circuitos”;
4. Ao fazer isso, uma nova página abrirá, onde será montado o circuito;
5. Na aba a direita têm-se os elementos necessários a simulação. Comece selecionado uma “placa de ensaio”;
6. Em pesquisar, digite “fonte de energia” e selecione-a. Em seguida realize a seguinte ligação, mostrada na figura abaixo.
   

    

7. Em pesquisar, digite 555, e selecione o dispositivo. Efetue a ligação adequada, como mostra a figura abaixo.
8. Adicione agore um led, para isso selecione o dispositivo na aba a direita. Adicione também um ressitor de 1 kΩ. Execute a ligação conforme a figura abaixo.
9. Adicione agora dois resistores, um de 1 kΩ e outro de 7,1 kΩ. Execute a ligação conforme a figura abaixo.
   

    

   1 kΩ

 

 

1. Adicione agora um capacitor polarizado de 47 µF e classe de tensão de 16 V.

 

 

 

 

 

1. Pela forma de onda do osciloscópio obtenha o período da onda.
2. Calcule o período de forma analítica, pela expressão já aprendida na teoria.

 

Checklist

1. Acessar o tutorial de instalação e uso do TinkerCad;
2. Criar um novo circuito no TinkerCad;
3. Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
4. Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
5. Coletar a tensão na saída do CI 555;
6. Comparar a resolução analítica com a simulação.

 

 

 

 

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4

Unidade 4 –Filtros Ativos

 

Aula 14 – Aplicações de Filtros Ativos

 

Unidade: Aula:

 

Infraestrutura

Computador;

Software LTspice instalado.

 

 

Atividade Prática

Introdução

Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre aplicações de filtros ativos, simulando um circuito que é utilizado como filtro ativo passa-baixa. Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.

 

Atividade proposta

Simular o filtro ativo passa-baixa.

 

Objetivos

Compreender o funcionamento de um filtro ativo passa-baixa; Desenvolver e simular um filtro ativo passa-baixa;

Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

 

Procedimentos para a realização da atividade

Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa ter o LTspice instalado no seu computador. Siga os seguintes procedimentos:

1. Abra o LTspice, crie um novo esquemático e monte o circuito apresentado a seguir. O proximos passos indicam como realizar a montagem e a simulação do circuito.
2. Configure a fonte de tensão para um sinal alternado senoidal (‘SINE’) com os seguintes valores:
   

    

3. Para adicionar um amplificador operacional, selecione o componente ‘opamp’.Depois disso, adicione uma diretiva de simulação para que ele funcione (‘SPICE directive’) utilizando o atalho na barra de ferramentas ou a tecla ‘.’ do teclado e insira o texto ‘.inc opamp.sub’.
4. Configure a simulação na opção ‘AC Analysis’ e ajuste os parâmetros conforme indicado a seguir.

 

 

1. Realize a simulação obtendo o gráfico da tensão da resposta em frequência na saida do amplificador amperacional. Apresente o gráfico obtido com a frequencia de corte do filtro no relatório da aula.
2. Calcule a frequência de corte desse filtro analiticamente.
3. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.

 

 

Checklist

1. Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
2. Criar um novo circuito no LTspice;
3. Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
4. Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
5. Coletar a tensão da saída no amplificador operacional;
6. Comparar a resolução analítica com a simulação.

 

Estudante, você deverá entregar:

Entregar um relatório em PDF com o filtro ativo passa-baixa simulado, o cálculo analítico da frequência de corte e a comparação entre os resultados obtidos.