ripple

http://www.lee.eng.uerj.br/downloads/graduacao/eletronica1/elo1.pdf

 

ELETRÔNICA I

 

Apostila de Laboratório

Prof. Francisco Rubens M. Ribeiro

L E E – UERJ

1996

UERJ - LEE - Eletrônica I – Apostila de Laboratório. Pag. 1

Prática 01 - Diodo de Silício

1 - Objetivo:

 

·

Levantamento da característica estática VxI do diodo de Si , com o auxílio do osciloscópio

na configuração XY - plotador.

·

Medida de parâmetros - tensão de joelho e resistência dinâmica.

·

Aplicações: retificador e limitador simétrico.

2 - Procedimento:

2.1 - Montar o circuito da figura 1 - alimentação 12 V

RMS / 60Hz (medir previamente).

2.2 - Conectar o osciloscópio na configuração XY, conforme indicado no circuito:

Canal 1 - eixo X - tensão no diodo.

Canal 2 - eixo Y - corrente no diodo (invertido).

2.3 - Selecionar as escalas de modo a medir com precisão a tensão de joelho V

D e a

resistência dinâmica R

D.

2.4 - Desenhe, em papel milimetrado, as curvas obtidas para 3 valores de R (4K7

W, lKW e

100

W), altere as escalas, se necessário, e superponha as figuras para facilitar a

comparação.

2.5 - No desenho, determine os valores de

VD e RD - faça uma tabela.

2.6 - Na configuração normal do osciloscópio, observar e anotar as formas de onda de tensão

e corrente no diodo.

2.7 - Com auxílio da chave seletora CC / CA, medir o valor médio da tensão e da corrente.

Comparar com os valores obtidos com o voltímetro digital.

2.8 - Montar o circuito da figura 2.

2.9 - Repita o item 2.2.

2. 10 - Desenhe, em papel milimetrado, a curva obtida para R = 100

W.
 

2. 11 - Repita o item 2.6.

3 - Conclusões e Comentários:

3.1 - Relacione o material utilizado.

3.2 - Compare os resultados obtidos com os previstos na teoria e comente as discrepâncias.

Não use frases vazias, poderão ter pontuação negativa.

3.3 - Explique o funcionamento do circuito da figura 2 ou cite pelo menos uma aplicação.

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4 – Circuitos:

E = 120V

V

1 = 12V (nominal)

D

1,2 = 1N4002

R = 4K7

W, lKW e 100W

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Prática 02/03 - Circuito Retificador

1 - Objetivo:

·

Avaliação do comportamento de retificadores monofásicos nas 3 versões: meia onda, onda

completa ou bifásico e ponte.

·

Tensão de pico inverso.

2 - Procedimento:

2.1 - Monte o circuito da figura 1.

Planeje a montagem do circuito mais complexo (fig. 3 ). Assim, haverá uma reserva de

espaço na placa para que os componentes possam ser acrescentados sem alterar o que já

foi montado.

2.2 - Meça as seguintes grandezas, arrumando-as em tabela:

Tensão de entrada no retificador (eficaz);

Tensão de pico inverso no diodo;

Tensão e corrente de pico na saída;

Tensão e corrente médias na saída.

Obs.: indique o instrumento usado em cada medida.

2.3 - Anote as formas de onda de tensão no diodo e na saída.

2.4 - Monte a seguir, em sequência, os circuitos das figuras 2 e 3, repetindo para cada um os

itens 2.2 e 2.3.

3 - Conclusões e Comentários:

3.1 - Relacione o material utilizado.

3.2 - Apresente os dados em tabela, de modo a se obter uma leitura fácil do conjunto. As

formas de onda devem ser desenhadas em escala.

3.3 - Calcule o valor eficaz da tensão de saída e o fator de ondulação de cada circuito.

3.4 - Relacione a tensão de pico inverso com a tensão de entrada.

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4 - Circuitos:

E = 120V

V

1 = 12V (nominal)

D

1,2,3,4 = 1N4002

R = 470

W

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Prática 04 - Circuito Retificador com Filtro C

1 - Objetivo:

·

Avaliação do comportamento de circuitos retificadores monofásicos com filtro C.

·

Curvas de regulação e de fator de ondulação (fator de ripple).

·

Relações entre pico de corrente nos diodos, valor do capacitor e fator de ondulação.

·

Resistência interna equivalente.

2 - Procedimento:

2.1 - Monte o circuito da figura 1, com

C = 220mF / 25V

Obs: o resistor

Rs, de valor muito baixo, é usado para observar a corrente nos diodos.

2.2 - Varie

R na faixa 5KW - 50W e anote, em forma de tabela, os valores das grandezas

abaixo relacionadas:

Vs

- tensão CC na saída (voltímetro digital).

Vr

- tensão de ondulação na saída, tensão de ripple, pico a pico (osciloscópio – canal 1).

Id

- corrente no diodo - pico (osciloscópio - canal 2 - invertido).

Tc

- duração do pulso de corrente (osciloscópio - canal 2 - invertido).

Obs.: anote as escalas usadas para cada parâmetro.

2.3 - Anote as formas de onda de tensão (

Vs e Vr) e corrente (Id). Lembre-se que elas

ocorrem simultaneamente, desenhe-as corretamente.

2.4 Repita os itens 2.2 e 2.3 com

C = 1000mF /25V

3 - Conclusões e Comentários:

3.1 - Relacione o material utilizado.

3.2 - Valores

RMS só poderão ser medidos diretamente se a forma de onda for senoidal pura.

Para qualquer outra será necessário calculá-lo a partir da forma de onda observada no

osciloscópio, sendo válido, para facilitar o cálculo, aproximações com formas de onda

simples, tais como triângulo, trecho de senóide, retângulo, exponencial, etc.

Indique sempre o método ou instrumento usado na medida.

3.3 - Com os dados obtidos, calcule:

Valor eficaz da tensão de ripple

Vr(rms)

Fator de ondulação ou fator de ripple

f.r. = Vr(rms) / Vs .

Corrente contínua na carga

Is = Vs/R
 

3.4 - Arrume os dados em tabela -

Vs, Is, Vr, Vr(rms), f.r., Id e Tc para cada valor de

capacitor: 220

mF e 1000mF.

3.5 - Desenhe os gráficos - curva de regulação

Vs x Is e fator de ripple f.r. x Is. Superponha

as curvas para facilitar a interpretação.

3.6 - Desenhe as formas de onda de tensão de ripple e corrente no diodo para 2 valores

distantes da corrente de saída

Is, respectivamente com C = 220mF e C = 1000mF .

Quais as consequências de se usar capacitor de filtro com valor excessivamente elevado?

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3.7 - A partir das curvas de regulação, calcule a resistência interna do circuito. A resistência

interna pode ser calculada pela relação

DVs / DIs.

3.8 - Teoricamente, o fator de ripple deve variar inversamente com o valor do capacitor.

Verifique e justifique os resultados obtidos.

4 – Circuito:

E = 120V

V

1 = 12V (nominal)

D

1,2 = 1N4002

Rs < 5

W

R = 3K

W a 50W

C = 220

mF /25V, 1000mF /25V

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Prática 05 - Circuito Retificador com Filtro LC

1 - Objetivo:

·

Avaliação do comportamento de circuitos retificadores monofásicos com filtro LC.

·

Curvas de regulação e de fator de ondulação (fator de ripple).

2 - Procedimento:

2.1 - Monte o circuito da figura 1.

Obs: o resistor

Rs, de valor muito baixo, é usado para observar a corrente nos diodos e

no indutor.

2.2 - Varie

R na faixa 5KW - 50W e anote, em forma de tabela, os valores das grandezas

abaixo relacionadas.

Vs

- tensão CC na saída (voltímetro digital).

Vr

- tensão de ondulação na saída, tensão de ripple, pico a pico (osciloscópio - canal 1 ).

I

L
- corrente no indutor - (osciloscópio - canal 2 - invertido).

Obs: anote as escalas usadas para cada parâmetro.

2.3 - Anote as formas de onda de tensão (

Vs e Vr) e corrente (IL). Lembre-se que elas

ocorrem simultaneamente.

3 - Conclusões e Comentários:

3.1 - Relacione o material utilizado.

3.2 - Com os dados obtidos, calcule:

Valor eficaz da tensão de ripple

Vr(rms)

Fator de ondulação ou fator de ripple

f.r. = Vr(rms) / Vs (expresse em %).

Corrente contínua na carga

Is = Vs / R ou valor médio de IL.

3.3 - Arrume os dados em tabela:

Vs, Is, Vr, Vr(rms), f.r.

3.4 - Desenhe os gráficos: curva de regulação

Vs x Is e fator de ripple f.r. x Is. Superponha as

curvas para facilitar a interpretação.

Compare com o circuito anterior (filtro C).

3.5 - Desenhe as formas de onda de tensão de ripple e corrente no diodo para dois valores

distantes da corrente de saída

Is.

Compare com o circuito anterior (filtro C).

3.6 - A partir das curvas de regulação, calcule a resistência interna do circuito.

3.7 - Compare e comente os resultados obtidos com os 2 circuitos: filtro C e LC.

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4 – Circuito:

E = 120V

V

1 = 12V (nominal)

D

1,2 = 1N4002

Rs < 5

W

R = 5K

W a 50W

C = 220

mF /25V

H = 500mH (aprox.) – 250 espiras

Obs: o indutor deve ser montado sem entre-ferro.

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Prática 06 - Curvas Características de Transistor

1 - Objetivo:

·

Traçado da curva característica e determinação de alguns parâmetros de transistores de

junção (BJT).

·

Observar a variação dos valores dos parâmetros entre componentes semelhantes e a

influência da temperatura.

2 – Preparatório:

Do manual, obtenha a curva

VCE x Ic com IB constante e os valores típicos e limites de VBE,

V

CE
(sat) e b.

3 - Procedimento:

3.1 - Separe os 3 transistores fornecidos, cuidando para que eles sejam facilmente

reconhecidos caso tenha que refazer alguma medida.

3.2 - Monte o circuito com o primeiro transistor e ajuste as escalas dos eixos X e Y para que a

curva com

IB(max) ocupe toda a tela.

Atenção: a corrente Ic deve ser calculada a partir da ddp medida no resistor de emissor

anote o valor das escalas.

3.3 - Varie a corrente de base - entre 10 e 100

mA - e desenhe em papel milimetrado as curvas

correspondentes (3 a 5 curvas).

3.4 - Repita o item anterior com os demais transistores.

Com apenas um dos transistores:

3.5 - Amplifique a figura no sentido X para observar com mais exatidão a região de saturação

e medir

VCE(sat) x Ic.

3.6 - Com

IB = 0, base aberta: medir ICO (ampliar eixo Y).

3.7 - Aqueça o transistor com os dedos e verifique se ocorre alguma variação sensível em

alguns parâmetros.

Como a variação de temperatura será inferior a 20 °C, escolha o parâmetro mais sensível

para observar.

4 - Conclusões e Comentários:

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5 - Circuito:

Rl = caixa de resistores –100K

W a 1MW

R2 = 100K

W

R3 = 100

W

R4 = 470

W

R5 = 10

W

R6 = 470

W

D = 1N4002

T = BC547

V

1 = 12Vca - 60Hz

V2 = 12 Vcc

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Prática 07/08 - Polarização de Transistor

1 - Objetivo:

·

Comparar a estabilidade do ponto de operação de transistores de junção (BJT) utilizando

diferentes tipos de circuitos de polarização de base, com relação a variação de alguns

parâmetros, tais como

VBE e b.

2 – Preparatório:

Com os valores típicos obtidos em manual, calcule o ponto de operação de cada circuito.

Parâmetros importantes:

IB, IC e VCE. Inicialmente, faça uma estimativa do ponto de

operação e depois consulte o manual. Desta maneira será possível determinar os valores de

b

e

VBE com erro reduzido.

Arrume os valores em tabela de modo a facilitar a comparação com os resultados a serem

obtidos no laboratório. Especifique o valor de

b usado nos cálculos.

3 - Procedimento:

3.1 - Separe os 3 transistores fornecidos, cuidando para que eles sejam usados sempre na

mesma sequência, em cada um dos 3 circuitos a serem montados.

3.2 - Monte o circuito A com o primeiro transistor e meça o ponto de operação. Atenção: as

correntes devem ser calculadas a partir da ddp medida em resistores.

3.3 - Repita o item anterior com os demais transistores.

3.4 - Repita os itens 3.2 e 3.3 respectivamente com os circuitos B e C. Preste atenção para

usar os transistores sempre na mesma sequência.

4 - Conclusões e Comentários:

Com os dados obtidos, calcule os valores efetivos de

VBE e b de cada transistor em cada um

dos circuitos.

Compare-os com os valores usados no cálculo teórico.

Observe a dependência do ponto de operação com os parâmetros do transistor.

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5 – Circuitos:

A B C

Circuito A - polarização simples.

Circuito B - polarização com realimentação de emissor.

Circuito C - polarização com realimentação de coletor.

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Prática 09 - Polarização de Transistor J-FET

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Prática 10 - Polarização de Transistor

1 - Objetivo:

·

Observar a estabilidade do ponto de operação de transistores de junção (BJT), polarizado

com resistor de emissor e divisor de tensão na base, com relação a variação de alguns

parâmetros, tais como

VBE e b. Comparar com os circuitos estudados na aula anterior.

2 - Preparatório:

Com os valores típicos obtidos em manual, calcule o ponto de operação:

IC - VCE.

Inicialmente, faça uma estimativa do ponto de operação e depois consulte o manual. Desta

maneira será possível determinar os valores de

VBE e b com erro reduzido.

Arrume os valores em tabela de modo a facilitar a comparação com os resultados a serem

obtidos no laboratório. Especifique o valor de

b usado nos cálculos.

3 - Procedimento:

3.1 - Separe os 3 transistores fornecidos, cuidando para que eles sejam facilmente

identificados caso tenha que repetir alguma medida.

3.2 - Monte o circuito e meça o ponto de operação com cada um dos 3 transistores. Use

R1 = 10K

W e R2 = 1K2W

3.3 - Repita o item anterior com R1 = 470K

W e R2 = 56KW

Atenção: As correntes devem ser calculadas a partir da ddp medida em resistores.

4 - Conclusões e Comentários:

Com os dados obtidos, calcule os valores efetivos de

VBE e b de cada transistor em cada um

dos circuitos.

Obs: considerando que os resistores são de 5% e

b >> 100, verifique a viabilidade de se

calcular o valor de

b a partir da medida do ponto de operação.

Compare com os resultados obtidos na aula anterior.

Qual a razão do ponto de operação variar mais com a troca de transistor, quando se usa

valores mais elevados de Rl e R2.

Atenção: faça comentários pertinentes.

UERJ - LEE - Eletrônica I – Apostila de Laboratório. Pag. 15

5 – Circuito:

Rl = 10K

W, 470KW

R2 = 1K2

W, 56KW

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Prática 11 - Amplificador Emissor Comum

1 - Objetivo:

·

Verificar as interações entre ponto de operação, reta de carga dinâmica e excursão de sinal

num amplificador a transistor na configuração emissor comum.

·

Influência do capacitor de emissor no ganho de tensão e na reta de carga.

2 - Preparatório:

2.1 - Com os valores típicos obtidos em manual, calcule o ponto de operação:

IC - VCE.

2.2 - Com

Ce = 470mF, calcule o ganho de tensão V2 / V1 , com um sinal de frequência lKHz.

2.3 - Calcule a amplitude máxima do sinal no coletor.

2.4 - Qual o efeito da remoção do capacitor de emissor ?

3 - Procedimento:

3.1- Monte o circuito ( com

Ce = 470mF ), e meça o ponto de operação.

3.2 - Aplique na entrada um sinal senoidal de frequência 1KHz, com amplitude tal que a

tensão no coletor permaneça senoidal.

Anote as amplitudes dos sinais na entrada e na saída e calcule o ganho de tensão.

Observe e meça a defasagem entre os dois sinais.

3.3 - Aumente gradativamente a amplitude da entrada até que o sinal no coletor comece a

apresentar distorção.

Anote a amplitude do sinal na entrada.

3.3 - Identifique esta distorção (corte ou saturação) e aumente o sinal até que ela ocorra

também no lado oposto da senoide.

Anote as respectivas amplitudes do sinal na entrada.

3.4 - Continue aumentando o sinal até que a distorção fique simétrica. Anote a amplitude do

sinal na entrada.

3.5 - Retire o capacitor de emissor e repita os itens 3.2 a 3.4.

4 - Conclusões e Comentários:

4.1 - Compare os dados obtidos com os valores calculados teoricamente.

4.2 - Desenhe as retas de carga, estática e dinâmica, e compare a amplitude máxima do sinal

de saída obtida graficamente com a determinada experimentalmente.

4.3 - Que alterações podem ser feitas na polarização para que as distorções por corte e

saturação ocorram simultaneamente ( com

Ce = 470mF ).

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5 - Circuito: