45 Pages • 4,757 Words • PDF • 39.1 MB
Uploaded at 2021-09-24 11:30
This document was submitted by our user and they confirm that they have the consent to share it. Assuming that you are writer or own the copyright of this document, report to us by using this DMCA report button.
LABORATÓRIO
DE
ELETRÔNICA II PROF. JOSÉ OCTAVIO GUIMARÃES PERÍODO: 2015-01
joseoctavio@uerj.br Tel.: 9668.9413
2
a
01 – EXPERIÊNCIA
AMPLIFICADOR EMISSOR COMUM 1)
PARTE TEÓRICA: Para ser apresentada ao prof. no início da experiência
T1 - Transistor – (BC549B ou BC548 ou BC 547A) . Considere
a)
f L 200 Hz
Desenhar o modelo equivalente para pequenos sinais “ h – híbrido completo” Determine as
formulas dos ganhos de tensão
resistências de entrada
Ri
Avi
e saída
v0 v e Avs 0 vi vs
R0 .
Considere o equivalente para o modelo completo:
, ganho de corrente
AI
i0 ii
e as
3 b)
Desenhar o modelo equivalente para pequenos sinais “ h – híbrido simplificado” Determine as formulas dos ganhos de tensão, corrente e as impedâncias de entrada e saída.
Sendo o equivalente para o modelo simplificado:
c)
Quais as condições teóricas para o transistor estar na região de corte, saturação e ativa.
d)
Projetar um Amplificador Emissor Comum com excursão de sinal de saída de 6 Vpp.
OBS: Reprojetar o projeto para valores comercias dos componentes. e)
Estudar o comportamento do ponto quiescente com as variações dos resistores R 1 e R 2 mantendo os outros componentes com os valores do item anterior isto é:
e1) Arbitrar um valor para R 1 superior ao do item (d) comercial e recalcular o projeto. Traçar o gráfico da reta de carga e2) idem (e1), mas diminuir R1. Traçar o gráfico da reta de carga e3) idem (e1), mas aumentar R2. Traçar o gráfico da reta de carga e4) idem (e1), mas diminuir R2. Traçar o gráfico da reta de carga
R1
R2
RC
RE
RL
Excursão de sinal pico-pico Na carga
e1 e2 e3 e4
f)
Calcular numericamente os valores dos ganhos de tensão, corrente e as impedâncias de
entrada e saída para os itens (a-b) usando os valores comercias do projeto.
4
g)
Completar a tabela abaixo com os valores do item (f): MODELO
MODELO
“h-completo”
“h-simplificado”
Ri R0
AVi
v0 vi
AVS
v0 vS
AI h)
Para o projeto fazer os gráficos considerando a máxima amplitude possível, sem que haja
corte e saturação.
5
i)
Para o projeto, escrever as expressões e desenhar os gráficos desta folha indicando os valores
médios e amplitudes.
6
7
EXECUÇÃO: Verificar a Teoria no Lab. e chamar o professor para dar o visto da experiência a) Variar a amplitude do gerador de sinais (não variar a freqüência) desde um valor muito pequeno até um valor muito grande e observar o que acontece com o sinal na saída. Verificar valores e fazer comentários. b)
Verificar se o ponto quiescente está centrado na reta de carga. Marque com (X) a resposta e desenhar o gráfico da forma de onda em
c)
RL
(cotado, isto é com valores).
Qual o procedimento para centrar o ponto quiescente (PQ) na reta de carga? (Verificar o item “e” da teoria) Resposta:
d)
Aplique o método anterior isto, item (c) e centre o ponto quiescente. Informe o que você mudou e os valores antigos e atuais.
e)
Medir a excursão de sinal na saída com o ponto quiescente centrado na reta de carga.
f) Medir os ganhos de tensão e corrente usando o osciloscópio e o multímetro.
v0 v i AV v0 v s g)
AI
Descreva um método para medir as resistências de entrada e saída, usando o osciloscópio.
8
h)
Medir as resistências de entrada e saída
Rin i)
Rout
Completar a tabela:
OBS: Se mudou o valor de algum resistor, recalcule os ganhos de tensão e corrente e resistências de entrada e saída para completar a tabela abaixo e poder comparar a teoria com as medidas no laboratório. MODELO
MODELO
Medidas no
“ h-completo”
“ h-simplificado”
Laboratório
Ri R0 AVS
v0 vS
AVi
v0 vi
AI
j)
Verificar as formas de onda cotadas (com valores), usando a excursão de sinal na saída máxima. sem que haja corte e saturação.
k)
OBS: Explique como mediu no Laboratório os valores para compor cada gráfico abaixo.
9
10
l)
Resposta em freqüência
Ajustar a fonte de sinal de entrada AC de modo que se obtenha um sinal de saída tabela abaixo mantendo a entrada constante e variar a freqüência. Freqüência Ganho de tensão
Ganho de tensão em db
Verificar na tabela a freqüência de corte inferior e superior no ponto Traçar o gráfico da freqüência com o ganho.
v 0, 0,7 v 0
v0
sem distorcão, e montar a
11
Valores comerciais de resistores 10
12
15
18
22
27
33
39
47
56
68
82
OBS: a
6 faixas, igual a de 5 faixas e a 6 faixa é a temperatura a
A 5 faixa é a tolerância de 1% As 3 primeiras faixas (São os três primeiro dígitos), a quarta faixa é o multiplicador e a quinta faixa é a tolerância (Geralmente a quinta faixa é marrom ou vermelha) OBS: Verificar a faixa mais próxima do extremo será a primeira OBS: Verificar a faixa mais afastada das outras, esta é a ultima faixa.
OBS:
12
hie h fe
VT 2 para o silício I CQ VT 0,025V , T 300 K
OBS:
h fe hFE OBS:
vCE ( SAT ) 0,2 V ou 0,3 V
hie 0,05
h fe I CQ
13
14
15
16
17
Abaixo seguem vários programas MatLab sobre Eletrônica II. Para cada um deles, é so copiar (copy) e colar (paste) no MatLab. É bom nomeá-los com o mesmo nome que esta escrito na primeira linha de cada programa. Todos estes nomes têm a extenção .m. Depois e só rodar. Observe: 1) Se nas instruções de cada um desses programas houver cedilhas, tils ou outros acentos, retire-os, por favor. Isto porque, o meu Mac aceita tudo isso, mas quando vai traduzir para o seu IBM-PC, dá chabu. (Mac é uma beleza!) 2) Verifique também as quebras de linha, pois pode haver alguma quebra no Word que não havia no original MatLab.
-----------------------------------------1º PROGRAMA -----------------------------------------% ProjetoEC.m close all ; clear all ; clc ; format short ; % •••••••••• Projeto •••••••••• % figure %abre uma nova figura % Entre com os valores abaixo VLmax=5 % em volt RL=1.2 % em kohm folga=1.0 % em volt VCEsat = 0.5 % em volt VBEQ = 0.7 % em volt % 1ª Etapa: Gera tabela e graficos de ICQ, VRC e Ptransistor versus RC % Rode esta etapa e escolha RC a partir da tabela gerada. % Insira este valor de RC na 2º Etapa deste programa VCEQ = VLmax + folga; RC = RL./4:0.2:4.*RL; %varia RC desde RL/4 ate 4*RL, step=0.2 RAC = (RC.*RL)./(RC+RL); ICQ = VCEQ./RAC ; % P.O. no meio VRC = RC.*ICQ; Ptransistor=VCEQ.*ICQ; plot (RC, ICQ, 'b-o') hold on plot (RC, VRC, 'r-+') plot (RC, Ptransistor/10, 'g-*') % dividi a potencia por 10 para melhor visualização title('ICQ x Rc e VRc xRc') xlabel('Rc kohm)') ylabel('ICQ (mA) e VRc (Volt)')
18 text(1, 25, 'VRc=vermelho
ICQ=azul
PotTrans/10=verde')
% 2ª Etapa: cálculo de RE e VCC RC = 1.2 % entrar valor comercial escolhido na 1º Etapa ICQ = VCEQ./RAC; VCC = (RC.*ICQ+VCEQ)./0.9; RE = (0.1.*VCC)./ICQ % 3ª Etapa: cálculo de R1 e R2 RE = 0.2 % entrar com valor comercial obtido na 2º Etapa VCC = 20 % entrar com valor inteiro obtido na 2º Etapa BETA = 100 % obtido da curva do transistor VEQ = RE.*ICQ VBQ = VEQ + VBEQ I1 = 0.1.*ICQ I2 = I1 R1 = VBQ./I1 R2 = (VCC-VBQ)./I2 grid on
19
02a – EXPERIÊNCIA AMPLIFICADOR EMISSOR COMUM NÃO ATERRADO (SEM C E)
T1 - Transistor – (BC549B ou BC548 ou BC 547A). Considere 1)
f L 200 Hz
PARTE TEÓRICA: Para ser apresentada ao prof. no início da experiência
Sendo os 3 modelos apresentados abaixo, completos:
Pede-se: a)
Desenhar o modelo equivalente para pequenos sinais “ h – híbrido completo “
Determine as formulas dos ganhos de tensão e corrente e determinar as impedâncias de entrada e saída.
20
b)
Desenhar o modelo equivalente para pequenos sinais “
– híbrido completo “
Determine as formulas dos ganhos de tensão e corrente e determinar as impedâncias de entrada e saída.
c)
Desenhar o modelo equivalente para pequenos sinais “
re
ou T – completo “
Determine as formulas dos ganhos de tensão e corrente e determinar as impedâncias de entrada e saída. d)
e)
Repetir os itens ( c, d, e ) para os modelos simplificados dos circuitos equivalentes
Projetar um Amplificador Emissor Comum sem o capacitor C E com excursão de sinal de saída
de 6 Vpp. Recalcular o projeto para valores comercias dos componentes. Obs. Não usar os resultados da primeira experiência e projetar o circuito para a máxima transferência de potência á carga. f)
Estudar o comportamento do ponto quiescente com as variações dos resistores R 1 e R 2 mantendo os outros componentes com os valores do item anterior isto é: f1) Arbitrar um valor para R 1 superior ao do item (a) comercial e recalcular o projeto. Traça o gráfico da reta de carga f2) idem (f1), mas diminuir R 1 . Traça o gráfico da reta de carga f3) idem (f1), mas aumentar R2. Traça o gráfico da reta de carga f4) idem (f1), mas diminuir R 2. Traça o gráfico da reta de carga
21
RC
R2
R1
RE
Excursão de sinal pico-
RL
pico na carga
Teórico f1 f2 f3 f4
Pede-se: g)
Determinar numericamente os valores dos ganhos e das impedâncias para os itens (a-b-c-d), usar valores comercias dos componentes.
h)
Completar a tabela abaixo com os valores do item “g”:
MODELO COMPLETO
– híbrido
h – híbrido
MODELO SIMPLIFICADO
re
ou T
– híbrido
h – híbrido
re
ou T
Ri R0
AVS
v0 vS
AVi
v0 vi
AI i)
Para o projeto, fazer os gráficos dados na primeira experiência, considerando a máxima amplitude possível, sem que haja corte e saturação.
2)
EXECUÇÃO: Verificar a Teoria no Lab. e chamar o professor para dar o visto da experiência.
3)
Resposta em freqüência
Ajustar a fonte de sinal de entrada AC de modo que se obtenha um sinal de saída tabela abaixo mantendo a entrada constante e variar a freqüência. Freqüência Ganho de tensão
Ganho de tensão em db
Verificar na tabela a freqüência de corte inferior e superior no ponto Traçar o gráfico da freqüência com o ganho.
v 0, 0,7 v 0
v0
sem distorcão, e montar a
22 -----------------------------------------2º PROGRAMA -----------------------------------------% EmissorComum.m close all ; clear all ; clc ; format short ; %Cálculo das tensões e correntes reais %Entre com os valores abaixo. Resistores comerciais VCC=20 RL = 1.2 %original 1.25 kohm RC =1.2 %original 1 kohm RE = 0.2 %original 0.22 kohm R1 = 2.7 %original 3 kohm R2 = 18 %original 15 kohm BETA = 100 hfe = 100 rs = 0.4 VCEsat = .5 % em volt VBEQ = 0.7 % em volt % se tiver capacitor entre com CE= 1, caso contrário entre com CE= 0. CE = 1 % ****** Aqui começam os cálculos ******* % Cálculos de polarização (DC) RB = (R1*R2)./(R1+R2) VBB = R1.*VCC/(R1+R2) IEQ = (VBB-0.7)./(RE + (RB/(BETA+1))) ICQ = (BETA./(BETA + 1)).*IEQ IBQ = ICQ./BETA VCEQ = VCC - (RC.*ICQ + RE.*IEQ) VEQ = RE.*IEQ VCQ = VEQ + VCEQ VRC = RC.*ICQ VBQ = VEQ + VBEQ I1 = VBQ./ R1 I2 = (VCC-VBQ)./R2 confere1=I2-I1 confere2=I2./IBQ VCBQ = VCQ - VBQ % Cálculo das potências dissipadas no transistor PCB = VCBQ*ICQ PBE =VBEQ*IEQ Ptransistor = PCB + PBE %mW Ptransistor_aprox = VCEQ.*ICQ % CALCULOS PARA AC if CE==1 REac=0 else REac=RE end RCparaleloRL = (RC.*RL)./(RC+RL) RAC = REac.*(1+hfe)./hfe + RCparaleloRL %calculo de Vcem V1 = VCEQ - VCEsat V2 = RAC.*ICQ if V2