72232449-Eletronica

EELLEETTRRNNIICCAA

Fundamentos e Conceitos de

Eletrnica

Manual de Experincias

IVAN JORGE CHUEIRI

ELETRNICA

1

Fundamentos e Conceitos de Eletrnica

Ivan Jorge Chueiri

ELETRNICA

2

2007 1 Edio, 2008 2 Edio, 2009 3 Edio, 2010 4 Edio, 2011 5 Edio.

Curitiba, PR.

ELETRNICA

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N D I C E

PREFCIO .......................................................................................................................................................................................... 5

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................................................ 6

A EVOLUO DA ELETRNICA ................................................................................................................................................ 7

RESISTORES ..................................................................................................................................................................................... 11

CAPACITORES ................................................................................................................................................................................. 13

INDUTORES ...................................................................................................................................................................................... 16

DIODOS .............................................................................................................................................................................................. 20

LEVANTAMENTO DA CURVA CARACTERISTICA DO DIODO RETIFICADOR ............................................................. 24

LEVANTAMENTO DA CURVA CARACTERISTICA DO DIODO ZENER ............................................................................ 27

CIRCUITOS A DIODOS ................................................................................................................................................................... 30

CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA .............................................................................................................................. 32

FONTE REGULADA E GERADOR DE BASE DE TEMPO ........................................................................................................ 35

CIRCUITO RETIFICADOR ONDA COMPLETA EM PONTE .................................................................................................. 39

CIRCUITOS CEIFADORES ............................................................................................................................................................. 42

GRAMPEADORES E DOBRADORES DE TENSO ................................................................................................................... 46

TRANSISTOR BIPOLAR (BJT) ...................................................................................................................................................... 49

CURVA DO TRANSISTOR MODO EMISSOR COMUM ........................................................................................................... 53

POLARIZAO DC EM MODO EMISSOR COMUM ............................................................................................................... 56

TRANSISTOR: CORTE E SATURAO - CONCEITO DE OPEN COLECTOR .............................................................. 58

FONTE REGULADA COM AJUSTE E PROTEO .................................................................................................................. 60

GANHO CA DE UM CIRCUITO TRANSISTORIZADO ............................................................................................................ 62

CIRCUITO TRANSISTORIZADO DE DOIS ESTGIOS EM CASCATA ............................................................................... 65

CIRCUITO TRANSISTORIZADO DE DOIS ESTAGIOS COM REALIMENTAO ........................................................... 67

AMPLIFICADOR DE ADIO CLASSES DE AMPLIFICADORES ....................................................................................... 69

CIRCUITO TOTEM POLE (PUSH-PULL OU AMPLIFICADOR CLASSE B) ....................................................................... 71

TRANSISTOR DE UNIJUNO (UJT) ......................................................................................................................................... 74

MISTURADOR DE CORES UTILIZANDO UJT .......................................................................................................................... 78

TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (JFET) ........................ 79

JFET TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO CURVA CARACTERSTICA ................................................................. 87

JFET AMPLIFICADOR DC EM CONFIGURAO AUTOPOLARIZAO ..................................................................... 89

JFET AMPLIFICADOR DC EM CONFIGURAO DIVISOR DE TENSO ..................................................................... 91

JFET AMPLIFICADOR FONTE COMUM, DIVISOR DE TENSO ..................................................................................... 93

TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO (MOSFET) ............................. 95

MOSFET TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO CURVA CARACTERSTICA ......................................................... 96

MOSFET TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO PORTAS LGICAS ......................................................................... 98

MOSFET TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO COMO CHAVE ON/OFF .................................................................... 101

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ................................................................................................................................................ 103

OP AMP AMPLIFICADOR DIFERENCIAL BJT .................................................................................................................... 107

OP AMP AMPLIFICADOR DIFERENCIAL JFET .................................................................................................................. 110

AMPLIFICADOR OPERACIONAL .............................................................................................................................................. 113

OP AMP DRIVER E REFERNCIA DE TENSO ................................................................................................................... 122

OP AMP INVERSOR NO INVERSOR .................................................................................................................................. 124

OP AMP ASSOCIAO EM CASCATA ................................................................................................................................... 128

OP AMP GANHO CONTROLADO POR JFET ........................................................................................................................ 130

OP AMP INTEGRADOR E DIFERENCIADOR ....................................................................................................................... 132

OP AMP SOMADOR .................................................................................................................................................................... 135

OP AMP SUBTRATOR ................................................................................................................................................................ 138

OP AMP COMPARADOR ............................................................................................................................................................ 141

OSCILADORES ................................................................................................................................................................................ 143

ELETRNICA

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OSCILADOR HARMONICO EM PONTE WIEN ....................................................................................................................... 144

OSCILADOR HARMONICO POR DESLOCAMENTO DE FASE (PHASE SHIFT OSCILLATOR) ................................. 146

OSCILADOR HARMONICO TIPO DUPLO T (TWIN-T OSCILLATOR) .............................................................................. 149

OSCILADOR HARMONICO COLPITTS (COLPITTS OSCILATTOR) ................................................................................. 151

OSCILADOR HARMONICO CLAPP (THE CLAPP OSCILATTOR) ..................................................................................... 153

OSCILADOR HARMONICO HARTLEY (THE HARTLEY OSCILATTOR) ........................................................................ 155

OSCILADOR HARMONICO ARMSTRONG (THE ARMSTRONG OSCILATTOR) ..... 157

OSCILADOR DE REALAXAO ................................................................................................................................................ 159

OSCILADOR PWM ........................................................................................................................................................................ 161

CIRCUITO GERADOR DE BURST .............................................................................................................................................. 163

GERADORES DE FUNES ......................................................................................................................................................... 167

GERADOR DE ONDA QUADRADA ............................................................................................................................................. 168

GERADOR DE ONDA TRIANGULAR ......................................................................................................................................... 170

GERADOR ONDA SENOIDAL A PARTIR DE ONDA TRIANGULAR .................................................................................. 172

GERADOR DE IMPULSOS ............................................................................................................................................................ 174

GERADOR DE FUNES DIGITAL ........................................................................................................................................ 176

GERADOR DE FUNES ANALGICO ................................................................................................................................ 178

FILTROS ........................................................................................................................................................................................... 180

PLL PHASE LOOKED-LOOP .................................................................................................................................................... 181

REGULADORES DE TENSO ..................................................................................................................................................... 182

REGULADORES DE CORRENTE ............................................................................................................................................... 185

PR-AMPLIFICADOR DE ADIO INTEGRADO .................................................................................................................... 186

PR-AMPLIFICADOR DE ADIO DISCRETO ........................................................................................................................ 187

EXPANSOR LINEAR DE VOLUME ............................................................................................................................................ 188

AGC CONTROLE AUTOMTICO DE GANHO .................................................................................................................... 189

CURRENT DUMPING AMPLIFIER 50WRMS .......................................................................................................................... 190

LM12 AMPLIFICADOR DE POTNCIA ................................................................................................................................. 191

LM12 AMPLIFICADOR EM PONTE ........................................................................................................................................ 192

FONTE DE ALIMENTAO LINEAR VARIVEL 2 A 30VDC ............................................................................................ 193

CIRCUITO SEQUNCIAL DE 16 CANAIS UP/DOWN ......................................................................................................... 194

CONTADOR SEQUNCIAL .......................................................................................................................................................... 195

FOTOCLULA INTELIGENTE .................................................................................................................................................... 196

SENSOR DE TEMPERATURA ...................................................................................................................................................... 197

ELETRNICA

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PREFCIO

Este manual foi elaborado para execuo de experimentos e desenvolvimentos de circuitos eletrnicos. Desde a

inveno do transistor (transfer resistor) por John Bardeen, Willian Shockley e Walter Brattain, cientistas do

Bell Telephone Laboratories no dia 16 de dezembro de 1948 -- cinqenta anos depois da descoberta do eltron

por Joseph John Thomson e cem anos depois do nascimento de Alexander Graham Bell, o transistor valeu a seus

inventores o prmio Nobel de Fsica de 1956. citado na edio de janeiro de 1998 da revista Proceedings of the

IEEE (edio comemorativa dos 50 anos do transistor) como ... a inveno da engenharia eltrica mais

revolucionria do sculo XX, cujo impacto sentido todo momento, em todo lugar na era da informao.

Considerada a maior inveno do sculo XX, onde todo e qualquer equipamento movido, acionado, controlado

atravs da eletricidade, utiliza transistores. Modernos computadores, eletrnica embarcada, meios de

comunicao, equipamentos de diagnsticos, brinquedos, domtica e tudo mais no mundo da tecnologia, utilizam

transistores. A evoluo da microeletrnica vem permitindo cada vez mais a diminuio do tamanho dos

transistores, que por sua vez vem permitindo maior quantidade de transistores em reas de silcio que outrora

permitia a criao de circuitos em VLSI (Very Large Scale of Integration). Hoje ultrapassa o conceito ULSI

(Ultra Large Scale of Integration), aumenta-se a velocidade dos dispositivos e finalmente diminui-se mais ainda o

tamanho dos transistores.

Como ferramenta auxiliar para estes desenvolvimentos sugerimos a utilizao da ferramenta PSPICE em

conjunto com a ferramenta de desenvolvimento OrCAD, tanto para projetos eletrnicos como em

microeletrnica, que na realidade, nos dias de hoje j chamada de nano eletrnica em funo das dimenses

dos dispositivos eletrnicos.

ELETRNICA

6

BIBLIOGRAFIA

MICROELETRNICA, A. S. Sedra e K. C. Smith, ISBN 978-85-7605-022-3, PEARSON, Prentice Hall, So Paulo, 5 ed., 848 pp;

DISPOSITIVOS ELETRNICOS E TEORIA DE CIRCUITOS, Robert L. Boylestad & Louis Nashelsky, ISBN 85.87918-22-2, PEARSON, Prentice Hall, So Paulo, 8 ed., 672 pp;

INTEGRATED ELETRONICS, Millman & Halkias, ISBN 79-172657, McGRAW-HILL KOGAKUSHA, Ltd., Japan, 1 ed., 1972, 911 pp;

THE ART OF ELECTRONICS, Horovitz and Hill, ISBN 0521370957, Cambridge University Press, 1125 pp;

BASIC ELECTRONICS, Bernard Grob ISBN 0-07-024923-7 - Fourth Edition, McGraw-Hill KOGAKUSHA, LTD;

INTEGRATED CONVERTERS, Paul Jespers, ISBN 0-19-856446-5, Oxford University Press;

THE 555 TIMER APPLICATION SOURCEBOOK, WITH EXPERIENCES, Howard M. Berlin, ISBN 0-672-21538-1, Ed. Howard W. Sams & Co., Inc.; 158pp;

IC TIMER COOKBOOK, Walter G. Jung, ISBN 0672214164, Ed. Howard. W. Sams; 1st edition (1977), 287 pp;

CMOS COOKBOOK, Don Lancaster, ISBN 0750699434, Howard W. Sans and Company, and 512 pp;

CONTEMPORARY LOGIC DESIGN, Randy H. Katz, ISBN 0805327037, Addison-Wesley Pub Co, 699 pp;

DIGITAL DESIGN WITH CPLD APPLICATIONS AND VHDL, Robert K. Dueck, ISBN 0-7668-1160-3, Delmar Thomson Learning, 2nd ed., 846 pp;

DIGITAL LOGIC SIMULATION AND CPLD PROGRAMMING, Steve Waterman, ISBN 0-13-084256-7, Prentice Hall, USA, 2000, 314 pp.

DIGITAL SYSTEMS: HARDWARE ORGANIZATION AND DESIGN, Frederick J. Hill & Gerald Peterson, ISBN: 0471808067, 3rd edition, John Wiley & Sons, 601 pp;

ELECTRONICS - CIRCUITS, AMPLIFIERS AND GATES, D. V. Bugg, ISBN 075030109 0, Edit. IOP Publishing Ltd., 377 pp;

ELEMENTOS DE ELETRNICA DIGITAL, Ivan V. Idoeta & Francisco G. Capuano, Editora rica;

FUNDAMENTALS OF DIGITAL LOGIC WITH VHDL DESIGN WITH CD ROM, Stephen Brown, ISBN: 0072355964, Book & CD Rom edition, McGraw-Hill Higher Education, 840 pp;

LOGIC AND COMPUTER FUNDAMENTALS, M. Morris Mano and Charles R. Kime, ISBN 0-13-012468-0, Prentice Hall, 2nd edition (2000), 652pp;

LOGIC CIRCUIT DESIGN, Alan W. Shaw, ISBN 0030507936, Oxford University Press, 702pp;

LOGICWORKS 4.0, Book & CD ROM Edition, ISBN 0201326825, Addison-Wesley Pub Co., 202pp;

TTL COOKBOOK, Don Lancaster, ISBN 0672210355, Howard W. Sans and Company, and 335pp;

ELETRNICA

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A EVOLUO DA ELETRNICA

Hans Christian Oersted (1777-1851)

Georg Simon Ohm (1789-1854)

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Em um ensaio publicado em 1813, Hans Christian Oersted previu que deveria

existir uma ligao entre a eletricidade e o magnetismo. Em 1819, durante uma aula de

Eletricidade, aproximou uma bssola de um fio percorrido por corrente. Com surpresa,

observou que a agulha se movia, at se posicionar num plano perpendicular ao fio.

Quando a corrente era invertida, a agulha girava 180, continuando a se manter nesse

plano. Esta foi a primeira demonstrao de que havia uma relao entre eletricidade e

magnetismo.

Esse efeito, que foi chamado efeito de Oersted, que pode ser verificado com uma

pilha comum de 3volts, um pedao de cobre e uma bssola de bolso. Faa o fio passar sobre o vidro da bssola. Ligue uma ponta do fio a um dos plos da pilha e a outra ao

plo oposto. Assim que fizer a segunda ligao, a agulha da bssola mudar de

direo: deixar de apontar para o Norte para se colocar perpendicular ao fio de cobre.

Oersted publicou suas observaes sobre o fenmeno em 1820. No mesmo ano,

apresentou-as em Paris, causando grande interesse entre os pesquisadores.

Sua descoberta acidental ocorrida no meio de uma aula pode hoje ser vista como

a iniciadora de um novo ramo de estudos: o eletromagnetismo.

LEI DE OHM

Entre 1825 e 1827, Georg Simon Ohm desenvolveu a primeira teoria matemtica da conduo eltrica nos circuitos, baseando-se no estudo da conduo do calor de

Fourier e fabricando os fios metlicos de diferentes comprimentos e dimetros usados

nos seus estudos da conduo eltrica. Este seu trabalho no recebeu o merecido

reconhecimento na sua poca, tendo a famosa Lei de Ohm permanecido desconhecida

at 1841 quando recebeu a medalha Copley da Royal Society de Londres. O seu nome

foi dado unidade de resistncia eltrica no Sistema Internacional (SI) de unidades por

deciso do Congresso Mundial Eltrico reunido, em Chicago, em 1893.

Resistncia eltrica a capacidade de um corpo qualquer se opor passagem de

corrente eltrica pelo mesmo, quando existe uma diferena de potencial aplicada. Seu

clculo dado pela Lei de Ohm e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI),

medida em ohms.

O RESISTOR

Resistncia eltrica de um elemento passivo de circuito que percorrido por uma

corrente invarivel de um Ampre, quando uma tenso eltrica constante de um Volt

aplicada aos seus terminais.

Em 1864 James Clerk Maxwell com 33 anos, havia predito matematicamente a

existncia de ondas eletromagnticas.

Equaes de Maxwell

A teoria do eletromagnetismo foi sua obra-prima. Maxwell conseguiu pensar e

descrever matematicamente os fenmenos eltricos e magnticos com um s grupo de

equaes, as chamadas equaes de Maxwell, que exprimem, em suas relaes, a unidade dos fenmenos eltricos e magnticos. Lanavam-se as bases de toda a teoria

ELETRNICA

8

Heinrch Rudolf Hertz (1857-1894)

Guglielmo Marconi (1874-1937)

Thomas Alva Edison (1847-1931)

do eletromagnetismo, e as equaes de Maxwell ainda hoje auxiliam, em sua forma

original, tanto o projetista de antenas como o estudioso da teoria da relatividade.

Servem tambm para calcular o movimento de um eltron dentro de uma mquina

aceleradora ou para entender o movimento de uma protuberncia na atmosfera solar.

Alm disso, prepararam o caminho para a inveno do rdio.

As transmisses sem fio comearam a ser vislumbradas com os estudos de

Heinrich Rudolf Hertz, fsico alemo que no ano de 1887 fez a primeira demonstrao

do processo de propagao de ondas eletromagnticas atravs do espao.

Em 1880, ano de sua diplomao, Hertz tornou-se assistente de von Helmholtz e,

durante os trs anos que passou no instituto berlinense, ocupou-se com pesquisas

experimentais sobre a elasticidade dos gases e sobre as descargas eltricas atravs

destes. Em 1883, obteve a docncia na Universidade de Kiel, onde comeou a estudar a

eletrodinmica de Maxwell. Este havia previsto teoricamente a existncia das ondas

eletromagnticas, mas o fato ainda no havia sido comprovado experimentalmente.

Guglielmo Marconi nasceu na cidade de Bolonha a 25 de abril de 1874. Filho de

Giuseppi Marconi, um negociante casado com Ana Jameson, me de Guglielmo, que

descendia de uma famosa famlia de destiladores de Dublin. Desde a mais tenra idade

Guglielmo Marconi sempre foi um sonhador. Tinha uma paixo pela eletricidade e passava horas a brincar com baterias e fios.

Em 1894 com 20 anos, Guglielmo teve conhecimento das descobertas de Hertz

no domnio da eletricidade. Hertz era um fsico brilhante que provara a existncia das

ondas eletromagnticas, usando um equipamento rudimentar, fizera passar energia

eltrica entre dois pontos sem utilizar fios. Marconi pensou em controlar as ondas

Hertzianas para fins de comunicao. Bastaria juntar um manipulador telegrfico ao

transmissor e emitir as ondas em cdigo Morse para enviar mensagens invisveis

atravs do ar. Com dificuldades de concentrao na escola, tornou-se um jovem

obcecado em inventar a telegrafia sem fios (TSF). De um dos lados de uma colina

conseguiu que um sinal Morse fosse recebido do outro lado, a uma distncia de dois

quilmetros e meio. Seu maior feito foi a inveno do rdio. Aos 35 anos em 1909, Marconi recebe o

prmio Nobel de fsica, pelos seus inventos e suas contribuies.

Thomas Alva Edison nasceu no dia 11 de fevereiro de 1847 em Milan, Ohio. Por

volta de 1855, o reverendo Engle era o professor da nica sala de aula da cidade, e

queixava-se de Thomas, que se recusava a fazer as lies. "O garoto confuso da

cabea, no consegue aprender", dizia. Trs meses depois, Thomas Alva Edison deixou

a classe e nunca mais voltaria a freqentar uma escola.

Edison registrou seu primeiro invento - uma mquina de votar, pela qual ningum

se interessou - quando tinha 21 anos. Dois anos mais tarde, inventou um indicador

automtico de cotaes da bolsa de valores. Vendeu-o por 40 mil dlares e tomou a

deciso de trabalhar em um laboratrio prprio, num subrbio de Nova York. Em 1876, j famoso, a grandeza de seus recursos e a amplitude de suas atividades

motivaram a construo de um verdadeiro centro de pesquisas em Menlo Park. Era

quase uma cidade industrial. Possua oficinas, laboratrios, assistentes e tcnicos

ELETRNICA

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Nikola Tesla (1856-1943)

Alexander Graham Bell (1847-1922)

capacitados. Nessa poca, Edison chegou a propor-se a meta de produzir uma nova

inveno a cada dez dias. No chegou a tanto, mas verdade que, num certo perodo

de quatro anos, conseguiu patentear 300 novos inventos, o que equivale praticamente a

uma criao a cada cinco dias.

Em 1877 inventou o fongrafo. Quando a gravao estava completa, a ponta era

substituda por uma agulha; a mquina desta vez reproduzia as palavras quando o cilindro era girado mais uma vez.

Em 1878, com 31 anos, props a si mesmo o desafio de obter luz a partir da

energia eltrica. Edison tentou inicialmente utilizar filamentos metlicos. Foram

necessrios enormes investimentos e milhares de tentativas para descobrir o filamento

ideal: um fio de algodo parcialmente carbonizado. Instalado num bulbo de vidro com

vcuo, e se aquecia com a passagem da corrente eltrica at ficar incandescente sem,

porm derreter, sublimar ou queimar. Em 1879, uma lmpada assim construda brilhou

por 48 horas contnuas e, nas comemoraes do final de ano, uma rua inteira prxima

ao laboratrio, foi iluminada para demonstrao pblica. Durante os trabalhos de

desenvolvimento da lmpada, Edison detectou outro fenmeno que passou a ser

chamado de Efeito Edison, que redundou na primeira vlvula terminica (Ver pg. 20).

Nikola Tesla nasceu na Crocia. Foi engenheiro e estudou nas Universidades de

Gratz na ustria e na de Praga na Checoslovquia. Em 1884 emigrou para os Estados

Unidos da Amrica onde trabalhou para Edison. Trs anos depois criou o seu prprio

laboratrio onde inventou o motor de induo que funciona com corrente alternada no

precisando de escovas. Trabalhou para Westinghouse impulsionando o uso da corrente

alternada na rede eltrica versus a utilizao de corrente contnua defendida por

Edison.

O sistema de corrente alternada acabaria por se impor, devido s suas vantagens.

Tesla registrou inmeras patentes entre as quais destaca-se a bobina de Tesla, uma

lmpada precursora das lmpadas fluorescentes e uma bomba que funcionava sem

palhetas. Tinha uma personalidade bastante excntrica vivendo num mundo de fantasia. Razo pela qual no lhe foi dado o devido crdito.

Tesla construiu um laboratrio em Colorado Springs, em 1899, para efetuar

experimentos com eletricidade de alta freqncia e outros fenmenos. Naquele

laboratrio ele recebeu e registrou ondas de rdio csmicas, atravs de instrumentos

muito sensveis desenvolvidos por ele. Quando anunciou que havia recebido sinais de

rdio extraterrestres, a comunidade cientfica no acreditou em suas palavras, porque

ainda no se tinha conhecimento da real existncia das ondas csmicas.

Alexander Graham Bell nasceu no dia 3 de maro de 1847, em Edimburgo, na

Esccia. Sua famlia tinha tradio e renome como especialista na correo da fala e no

treinamento de portadores de deficincia auditiva.

Mais tarde, aps ter emigrado para os Estados Unidos da Amrica, em Boston, fundou uma escola e nela lecionava fisiologia vocal. Decorria o ano de 1865 quando

lhe surgiu a idia da transmisso da voz por ondas eltricas, mas apenas registrou a

ELETRNICA

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Apresentao do telefone

John Ambrose Fleming (1849-1945)

Bardeen, Shockley e Brattain

Medalha do Nobel de Fsica

Jack Kilby (1923-2005)

patente do telefone em 1876. No ano seguinte formou a empresa "Bell Telephone

Company". As suas invenes foram imensas e contriburam para um rpido

desenvolvimento de muitas ansiedades da humanidade.

Bell apresentou seu invento ao pblico na Exposio do Centenrio, na

Filadlfia. Em 1898, Bell substituiu o sogro na presidncia da Society, transformou o velho boletim da entidade na belssima National Geographic Magazine, semelhante

que temos hoje.

Inventor um homem que olha para o mundo em torno de si e no ficam satisfeitas com as coisas como elas so. Ele quer melhorar tudo o que v e aperfeioar o mundo.

perseguido por uma idia, possudo pelo esprito da inveno e no descansa

enquanto no materializa seus projetos.

(Palavras de Alexander Graham Bell gravadas em uma placa no museu que leva o seu

nome, em Baddeck no Canad.).

O DIODO

Nove anos aps Edison ter descoberto o efeito que passou a ter seu nome (Efeito

Edison), em 1904, outro pesquisador ingls, John Ambrose Fleming daria

prosseguimento e obteria o primeiro resultado prtico. Ao contrrio de Edison e

Preece, que utilizaram como segundo elemento, apenas um fio metlico, ao professor

Fleming ocorreu idia de envolver todo o filamento da lmpada com uma placa metlica. Fleming foi aluno James Clerk Maxwell nas cadeiras de matemtica e

eletricidade. Foi consultor cientfico de Marconi de 1899 a 1905, onde desenvolveu

tcnicas de radiotelegrafia, osciladores de centelhamento, geradores de rudo branco, e

desenvolvimento de circuitos sintonizados.

O TRANSISTOR

Inventado por cientistas do Bell Telephone Laboratories no dia 16 de dezembro

de 1947 - cinqenta anos depois da descoberta do eltron por Joseph John Thomson e

cem anos depois do nascimento de Alexander Graham Bell - o transistor valeu aos seus inventores o prmio Nobel de fsica de 1956.

O invento de John Bardeen, William Bradford Shockley e Walter Houser

Brattain, possibilitou uma enorme evoluo na eletrnica contempornea. Por este

feito os trs cientistas receberam o Prmio Nobel de Fsica em 1956.

A inveno do transistor citada na edio de janeiro de 1998 da revista

Proceedings of the IEEE (edio comemorativa dos 50 anos do transistor) como a inveno da engenharia eltrica mais revolucionria do sculo XX, cujo impacto

sentido todo momento, em todo lugar na era da informao.

O CIRCUITO INTEGRADO

O primeiro circuito integrado, um conjunto de transistores em uma mesma lmina

de silcio e transistores em germnio foi inventado pelo pesquisador da TEXAS

Instruments, Jack St. Clair Kilby, tambm inventor da primeira calculadora porttil e

impressoras trmicas. Alm de ganhador do Nobel de Fsica em 2000, pela sua

contribuio microeletrnica, em sua homenagem um dos flip-flops mais utilizado

em circuitos digitais leva suas iniciais. Flip-flop JK.

ELETRNICA

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RESISTORES

RESISTNCIA ELTRICA:

Por definio, todo material ou dispositivo que transforma energia eltrica em calor, explicado pelo Efeito Joule.Um

resistor ideal um componente com uma resistncia eltrica que permanece constante independentemente da tenso ou

corrente eltrica que circular pelo dispositivo.

A caracterstica principal de um resistor sua resistncia, dada em Ohms, possuindo relao entre tenso e corrente.

Essa relao dada por uma simples equao, Lei de Ohm:

R = E/i

R = Resistncia dada em Ohms (); E = Tenso dada em Volts (V);

I = Corrente dada em Ampre (A).

RESISTIVIDADE ELTRICA:

A resistncia eltrica de um material condutor depende da sua geometria e composio. O parmetro relativo ao

material e denominado resistividade eltrica. Em um dado material homogneo de comprimento l e seo transversal A a

resistividade ser:

R = l / A (m)

R = Resistncia eltrica dada em Ohms (); = Resistividade eltrica do material;

l = Comprimento;

A = rea da seo transversal.

SRIES E6, E12, E24 (Resistores de quatro faixas)

SRIE E6 1,0 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8

SRIE E12 1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2

SRIE E24 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1

SRIES E48, E96, E192 (Resistores de cinco faixas)

SRIE E48 1,00 1,05 1,10 1,15 1,21 1,33 1,40 1,47 1,54 1,62 1,69 1,78 1,87 1,96 2,05 2,15 2,26 2,37 2,49 2,61 2,74 2,87 3,01 3,16 3,32 3,48 3,65 3,83 4,02 4,22 4,42 4,64 4,87 5,11 5,36 5,62 5,90 6,19 6,49 6,81 7,15 7,50 7,87 8,25 8,66 9,09 9,53

SRIE E96 1,00 1,02 1,05 1,07 1,10 1,13 1,15 1,18 1,21 1,24 1,27 1,30 1,33 1,37 1,40 1,43 1,47 1,50 1,54 1,58 1,62 1,65 1,69 1,74 1,78 1,82 1,87 1,91 1,96 2,00 2,05 2,10 2,15 2,21 2,26 2,32 2,37 2,43 2,49 2,55 2,61 2,67 2,74 2,80 2,87 2,94 3,01 3,09 3,16 3,24 3,32 3,40 3,48 3,57 3,65 3,74 3,83 3,92 4,02 4,12 4,22 4,32 4,42 4,53 4,64 4,75 4,87 4,99 5,11 5,23 5,36 5,49 5,62 5,76 5,90 6,04 6,19 6,34 6,49 6,81 7,15 7,32 7,50 7,68 7,87 8,06 8,25 8,66 8,87 9,09 9,31 9,53 9,76

SRIE E192 1,00 1,01 1,02 1,04 1,05 1,06 1,07 1,09 1,10 1,11 1,13 1,14 1,15 1,17 1,18 1,20 1,21 1,23 1,24 1,26 1,27 1,29 1,30 1,32 1,33 1,35 1,37 1,38 1,40 1,42 1,43 1,45 1,47 1,49 1,50 1,52 1,54 1,56 1,58 1,60 1,62 1,64 1,65 1,67 1,69 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,82 1,84 1,87 1,89 1,91 1,93 1,96 1,98 2,00 2,03 2,05 2,08 2,10 2,13 2,15 2,18 2,21 2,23 2,26 2,29 2,32 2,34 2,37 2,40 2,43 2,46 2,49 2,52 2,55 2,58 2,61 2,64 2,67 2,71 2,74 2,77 2,80 2,84 2,87 2,91 2,94 2,98 3,01 3,05 3,09 3,12 3,16 3,20 3,24 3,28 3,32 3,36 3,40 3,44 3,48 3,52 3,57 3,61 3,65 3,70 3,74 3,79 3,83 3,88 3,92 3,97 4,02 4,07 4,12 4,17 4,22 4,27 4,32 4,37 4,42 4,48 4,53 4,59 4,64 4,70 4,75 4,81 4,87 4,93 4,99 5,05 5,11 5,17 5,23 5,30 5,36 5,42 5,49 5,56 5,62 5,69 5,76 5,83 5,90 5,97 6,04 6,12 6,19 6,26 6,34 6,42 6,49 6,57 6,65 6,73 6,81 6,90 6,98 7,06 7,15 7,23 7,32 7,41 7,50 7,59 7,68 7,77 7,87 7,96 8,06 8,16 8,25 8,35 8,45 8,56 8,66 8,76 8,87 8,98 9,09 9,19 9,31 9,42 9,53 9,65 9,76 9,88

ELETRNICA

12

Para maior compreenso das tabelas acima, acesse: Identificao de Resistores http://samengstrom.com/nxl/2020/6_band_resistor_color_code_page.en.html

Tabelas das sries de resistores http://www.logwell.com/tech/components/resistor_values.html

O uso de resistores se faz em todo e qualquer tipo de circuito que utilize energia eltrica, portanto o componente passivo mais

utilizado nesta rea.

Resistores podem ser associados de trs maneiras: Srie, Paralela ou de forma Mista.

Rt = R1 + R2 + Rn 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/Rn Rt= R1 + R2 + (R3 x R4 / R3 + R4)

Resistor de Filme Metlico

(Metal Oxide Film Resistor)

Resistor de Filme Carbono

(Carbon Film Resistor)

Resistor de Fio com Dissipador de Alumnio

(Aluminum Housed Wire Wound Power

Resistor)

Resistor Cermico

(Wire wound ceramic resistor)

Resistor de Fio (Wire Resistor)

ELETRNICA

13

CAPACITORES

CAPACITORES OU CONDENSADORES:

Capacitores diferentemente dos resistores que so utilizados para limitar a passagem de corrente eltrica, causando

uma queda de tenso sobre eles prprios, um componente que armazena energia eltrica.

Esta caracterstica evidenciada pela sua construo. Um capacitor constitudo por duas placas paralelas isoladas

por um material denominado dieltrico. As placas de um capacitor podem ser de alumnio, polister, polipropileno, tntalo ou outro tipo de material. O dieltrico pode ser mica, vidro, papel e at mesmo o ar.

Capacitores so utilizados para eliminar sinais indesejados, oferecendo um caminho mais fcil pelo qual a energia

associada a esses sinais esprios pode ser escoada, impedindo-a de invadir o circuito protegido. Nestas aplicaes,

normalmente quanto maior a capacitncia melhor o efeito obtido e podem apresentar grandes variaes de tolerncias.

J capacitores empregados em aplicaes que requerem maior preciso, tais como os capacitores que determinam a

freqncia de oscilao de um circuito, possuem tolerncias menores, so mais precisos e mais estveis, principalmente com as

variaes de temperatura.

A capacitncia de um capacitor uma constante caracterstica do componente, assim, ela vai depender de certos

fatores prprios do capacitor. A rea das armaduras, por exemplo, influi na capacitncia, que tanto maior quanto maior for o

valor desta rea. Em outras palavras, a capacitncia C proporcional rea A de cada armadura, ou seja:

C A A espessura do dieltrico outro fator que influi na capacitncia. Verifica-se que quanto menor for a distncia d entre

as armaduras maior ser a capacitncia C do componente, isto :

C 1/d Este fator tambm utilizado nos capacitores modernos, nos quais se usam dieltricos de grande poder de isolamento,

com espessura bastante reduzida, de modo a obter grande capacitncia.

C = ke0 . A/d Onde:

Material Rigidez (kV/cm Constante (k)

C: Capacitncia; Ar 30 1

Ke0: Constante dieltrica; Vidro 75-300 3,8

d: Distncia entre as superfcies condutoras; Ebonite 270-400 2,8

A: rea dos condutores. Mica 600-750 5,4-8,7

Borracha Pura 330 3

xido de alumnio 8,4

Pentxido de Tntalo 26

Cera de abelha 1100 3,7

Parafina 600 3,5

A unidade de capacitncia expressa em Farad, em homenagem ao cientista britnico Michel Faraday. J que o farad

uma unidade muito grande, valores de capacitores so geralmente expressos em microfarads (F), nanofarads (nF), ou picofarads (pF).

Como o milifarad raramente usado na prtica, uma capacitncia de 4.710-3 F, por exemplo, geralmente escrita como

4.700F (embora tambm possa ser 4,7mF).

TIPOS DE CAPACITORES

Capacitores de mica;

Capacitores de papel;

Capacitores Stiroflex;

Capacitores de polipropileno;

Capacitores de polister;

Capacitores de policarbonato;

Capacitores cermicos;

Capacitores eletrolticos Alumnio ou Tntalo;

Supercapacitores.

ELETRNICA

14

SIMBOLOGIA E CDIGO DE CORES

TABELA DE APLICAES:

ELETRNICA

15

ASSOCIAO DE CAPACITORES:

ASSOCIAO SRIE

321.

321

321

1111

tan

CCCC

UUUU

teconsQQQ

eq

ASSOCIAO PARALELA

321.

321

321 tan

CCCC

QQQQ

teconsUUU

eq

MLTIPLOS DO FARAD

ELETRNICA

16

INDUTORES

INDUTORES:

Indutor um dispositivo eltrico passivo que armazena energia na forma de campo magntico, normalmente

combinando o efeito de vrios laos da corrente eltrica. Indutore podem ser utilizados em circuitos como filtros passa baixa,

passa bandas, passa altas ou rejeitando freqncias, ou ento como filtros em fontes de alimentao. Outra aplicao em

fontes chaveadas. Geralmente o indutor constituido de uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Um ncleo de

material ferromagntico aumenta a indutncia concentrando as linhas de fora de campo magntico que fluem pelo interior das

espiras.

Indutores, assim como capacitores podem ser construdos em circuitos integrados utilizando o mesmo processo de

fabricao de transistores.

Para frequncias acima de 400Hz utiliza-se nucleos de ferrite. Quanto maior a frequncia, menor ser o ncleo. Para

frequncias de 0Hz a 400Hz, usa-se como ncleo o ao silcio.

Um grande fabricante de ncleos de ferrite a empresa brasileira Thornton Eletrnica Ltda.

Ncleos de Ferrite Thornton

Permeabilidade o grau de magnetizao de um material em resposta a um campo magntico. A permeabilidade absoluta

representada pela letra grega (pronuncia-se mi).

= B / H onde B a densidade do fluxo magntico (tambm conhecida como induo magntica) no material e H a fora do campo

magntico.

ELETRNICA

17

No sistema internacional de unidades, a densidade do fluxo magntico medida em teslas (T), a fora do campo

magntico em Ampres por metro (A/m) e a permeabilidade em Henry por metro (H/m), ou Newton por Ampre ao quadrado

(N/A2).

A permeabilidade relativa, por vezes escrita com o smbolo r e frequentemente apenas com , a razo entre a

permeabilidade absoluta e a permeabilidade do espao livre (vcuo) 0:

r = / 0 onde: 0 = 4 10-7 NA-2

TABELA DE CONVERSES

FRMULAS

ELETRNICA

18

NCLEOS DE FERRITE

Fabricados com materiais nquel-zinco e magnsio-zinco, e designados pelo prefixo FT; os ncleos de ferrite de nquel-zinco tm alto volume de resistividade, alto Q de 500 kHz a 100 MHz, moderada estabilidade de temperatura e vo de 125 a 850 na escala de permeabilidade relativa (r). J os ncleos de ferrite de magnsio-zinco tem uma permeabilidade

relativa (r) muito alta, de 850 a 5000, alto Q de 1 kHz a 1 MHz, baixo volume de resistividade e moderada saturao, sendo muito utilizados em fontes de alimentao e filtros de RFI ( o caso dos ferrites utilizados em antenas internas de rdios AM).

INDUTNCIA

Indutncia a grandeza fsica associada aos indutores, simbolizada pela letra L, medida em Henry (H), e

representada graficamente por um fio helicoidal. Em outras palavras um parmetro dos circuitos lineares que relaciona a

tenso induzida por um campo magntico varivel corrente responsvel pelo campo. A tenso entre os terminais de um

indutor proporcional taxa de variao da corrente que o atravessa. Matematicamente temos:

onde u(t) a tenso instntanea, sua unidade de medida o volt (V), L a indutncia, sua unidade de medida o Henry (H), i

a corrente, sua unidade de medida o ampere (A) e t o tempo (s).

ENERGIA

A energia (medida em joules, no SI) armazenada num indutor igual quantidade de trabalho necessria para

estabalecer o fluxo de corrente atravs do indutor e, conseqentemente, o campo magntico. dada por:

Onde I a corrente que circula pelo indutor.

ELETRNICA

19

Um indutor resiste somente a mudanas de corrente. Um indutor ideal no oferece resistncia para corrente contnua,

exceto quando a corrente ligada e desligada, caso em que faz a mudana de modo mais gradual. Porm, a maioria dos

indutores do mundo real so construdos a partir de materiais com resistncia eltrica finita, que se ope at mesmo corrente

direta.

A relao entre a variao da tenso de acordo com o tempo u(t) atravs de um indutor com indutncia L e a variao

da corrente de acordo com o tempo i(t) que passa por ele descrita pela equao diferencial:

Quando uma corrente alternada (CA) senoidal flui por um indutor, uma tenso alternada senoidal (ou fora

eletromotriz, Fem) induzida. A amplitude da Fem est relacionada com a amplitude da corrente e com a freqncia da

senide pela seguinte equao:

onde a freqncia angular da senide definida em termos da freqncia f por:

A reatncia indutiva definida por:

onde XL a reatncia indutiva medida em Ohms (medida de resistncia), a freqncia angula, f a freqncia em hertz, e L a indutncia. A reatncia indutiva o componente positivo imaginrio da impedncia.

A impedncia complexa de um indutor dada por:

onde j a unidade imaginria.

ASSOCIAO DE INDUTORES

Cada indutor de uma configurao em paralelo possui a mesma diferena de potencial (tenso) que os demais. Para

encontrar a indutncia equivalente total (Leq):

A corrente atravs de indutores em srie permanece a mesma, mas a tenso de cada indutor pode ser diferente. A soma das diferenas de potencial igual tenso total. Para encontrar a indutncia total:

ELETRNICA

20

D I O D O S

A primeira vlvula eletrnica, o diodo, surgiu quando Thomas Alva Edison em 1879 faz funcionar mais uma de suas

invenes, que foi a lmpada eltrica. Neste momento ele no imaginava estar tambm fazendo nascer tcnica que

proporcionaria a construo da primeira vlvula de rdio.

A lmpada de Edison consistia em um filamento de carvo colocado dentro de uma

ampola de vidro, na qual era produzido o vcuo. Apesar do sucesso inicial, algo comeou a

preocupar o inventor. Depois de algumas horas ligada a lmpada apresentava certo enegrecimento em sua ampola de vidro, reduzindo, portanto a luminosidade. Estudando o

fenmeno, concluiu Edison que partculas de carvo se desprendiam do filamento em direo

ampola, causando seu enegrecimento. Em uma das tentativas de resolver o problema,

colocou dentro da lmpada e em paralelo com o filamento, um segundo elemento que

consistia em um simples fio metlico. A inteno era que este novo elemento retivesse as

partculas de carvo, evitando assim que atingissem a ampola.

Conectando este fio a uma tenso positiva, notava-se uma deflexo no galvanmetro

conectado em srie, indicando uma passagem de corrente entre este novo elemento e o

filamento da lmpada. Confirmou-se ento a suposio de que o novo elemento solucionaria a

questo do enegrecimento. Edison ento concluiu que a corrente que circulava entre o

filamento e o fio metlico (que hoje chamaramos de placa) no circulava atravs do vcuo, mas sim atravs das partculas de carvo emitidas pelo filamento.

Observou tambm que ao aplicar uma tenso negativa ao novo elemento, o galvanmetro nada indicava, concluindo,

pois que a corrente circulava em um nico sentido. Embora no o tenha conseguido explicar convenientemente, batizou a nova

descoberta como "EFEITO EDISON, fato este levado ao pblico em 1883. Em verdade sem o saber, Edison havia construdo a primeira vlvula terminica.

Outros pesquisadores haveriam de prosseguir os estudos sobre a descoberta de T. A. Edison, assim que em 1895, W.

R. Preece, na Inglaterra estudou mais profundamente o fenmeno, chegando a concluses bem mais concretas. Concluiu

Preece que partculas carregadas de eletricidade negativa eram emitidas pelo filamento e atradas pelo segundo elemento

carregado com eletricidade positiva e repelidas pelo mesmo, quando carregado negativamente (emisso de eltrons). Apesar do

estudo mais aprofundado, no ocorreram a Preece quaisquer usos prticos, resultantes das concluses a que chegou.

O assunto caiu no esquecimento e somente nove anos mais tarde, em 1904, outro pesquisador ingls, John Ambrose

Fleming daria prosseguimento e obteria o primeiro resultado prtico. Ao contrrio de Edison e Preece, que utilizaram como segundo elemento, apenas um fio metlico, ao professor Fleming ocorreu idia de envolver todo o filamento da lmpada com

uma placa metlica. Como resultado obteve correntes muito maiores circulando entre o filamento e a placa observando que

tambm variavam de intensidade de acordo com o dimetro da placa e a distancia desta em relao ao filamento. A primeira

vlvula "diodo" de uso prtico estava criada, pois Fleming teve a feliz iniciativa de us-la como detector de ondas

radioeltricas.

A vlvula Diodo dois elementos internos: placa e catodo. Algumas no possuem catodo, sendo chamadas de diodos

de aquecimento direto. O prprio filamento emite os eltrons para a placa. Os diodos com catodo so chamados de

aquecimento indireto. Abaixo vemos alguns tipos e o funcionamento.

O diodo moderno o mais simples dispositivo semicondutor; constitudo de uma juno PN semicondutora, permite

conduzir em um s sentido, tal qual a lmpada de Edison, que originou a primeira vlvula. Os tipos mais usados so de Si (Silcio) e de Ge (Germnio). O seu comportamento eltrico depende da distribuio

de impurezas e da geometria da juno.

So classificados como diodos de sinal, retificadores, zeners, reguladores de tenso, detectores, emissores de luz,

fotos-diodo, etc..

Geralmente, os diodos so utilizados de tal forma a se aproveitar as caractersticas de assimetria da relao volt-

ampre; so usados no chaveamento e na gerao de tenses e correntes alternadas, em resumo o diodo um dispositivo de

ELETRNICA

21

semicondutor que permite a corrente fluir em uma s direo. Embora um transistor tambm seja um dispositivo semicondutor,

no opera do mesmo modo que um diodo. Um diodo feito especificamente para permitir que a corrente flua em uma s

direo.

TIPOS DE DIODOS:

Diodo Retificador Diodo Zener Diodo Tnel Diodo Schottky

Diodo PIN Diodo GUNN Diodo Varicap Diodo LED

Diodo Emissor de Luz Diodo Receptor ou fotodiodo Foto-acoplador Diodo LASER

DIAC SCR TRIAC TransZorb

ELETRNICA

22

NOMENCLATURAS:

As nomenclaturas dos dispositivos semicondutores seguem o padro JEDEC (JOINT ELECTRONIC DEVICES

ENGINEERING COUNCIL), que normaliza (STANDARD) as pinagens e nomenclaturas dos componentes.

A primeira letra indica o tipo de

material semicondutor A segunda letra indica o tipo e aplicao

A Germnio A Diodo de sinal (diodo detector, de comutao a alta velocidade, misturador);

B Silcio B Diodo de capacitncia varivel (VARICAP)

C Arseneto de Glio C Transistor de aplicao em baixa freqncia

D Antimnio de ndio D Transistor de potncia para aplicao em baixa freqncia

R Outros compostos E Diodo Tnel

F Transistor de aplicao em alta freqncia

L Transistor de potncia para aplicao em alta freqncia

P Dispositivo sensvel radiao

R Tiristores

S Transistor de aplicao em comutao

T Tiristores

U Transistor de potncia para aplicao em comutao

X Diodo multiplicador (VARACTOR);

Y Diodo de potncia;

Z Diodo Zener;

NMERO PRIMEIRA LETRA SEGUNDA LETRA

0 Foto-transistor S Semicondutor A Transistor PNP A.F.

1 Diodo B Transistor PNP B.F.

2 Transistor C Transistor NPN A.F.

3 Semicondutor com duas portas D Transistor NPN B.F.

F TIRISTOR P

G TIRISTOR N

J FET canal P

K FET canal N

ELETRNICA

23

ENCAPSULAMENTOS:

DO-3 D0-35 DO-41 TO-220AC

TO-3 PWRTAB PWRTABS SOT-223

SMA SMB SMC D618SL

D2pak Dpak TO-220AB TO-200AC

B380C1000G (GS) KBPC (D46) KBB (D37) GBL

GBU* GBPC (D34) * MB (D34) MT (D63)

DF8 (D71) DF (D70) SMD LED SMD

* International Rectifier

ELETRNICA

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EXPERINCIA 01

LEVANTAMENTO DA CURVA CARACTERSTICA DO DIODO RETIFICADOR

PR-RELATRIO 01

1) Defina o que vem a ser um diodo retificador; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2) Quais as principais diferenas entre diodos de germnio e diodos de silcio; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3) Quais efeitos a variao de temperatura pode causar nas caractersticas intrnsecas de um diodo retificador; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

4) Defina o que vem a ser tenso de ruptura de um diodo retificador; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

5) Descreva os dois modos principais de operao do diodo semicondutor genrico (polarizao direta, polarizao reversa); ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Data Visto do Orientador: Aluno:

_____/______/_____ ________________________ _______________________________

ELETRNICA

25

EXPERIMENTO 01

Lista de materiais Diodo Retificador 1N4007 3 unidades; Resistor 100R, 5W (fio) 3 unidades; Resistor 100R, 1/4W 3 unidades.

Papel milimetrado; Multmetro;

Fonte de alimentao;

Osciloscpio;

Proto-board.

6) Utilizando o datasheet do diodo 1N4007, preencher a tabela abaixo com suas caractersticas principais;

Parmetros Nomenclatura Valor

Tenso reversa de pico mxima

Tenso reversa contnua

Corrente contnua direta

Corrente de pico repetitiva

Corrente direta de surto (no repetitiva)

Tenso direta

Corrente reversa

7) A primeira parte do experimento extrair a curva direta do diodo, ou seja, a curva de conduo, conforme mostra a figura abaixo:

Vin VD (V) ID (mA) 0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,0

Complete a tabela com valores da tenso VD e da corrente ID medidas, com VIN variando de 0,1V a 10 VCC. Para tenses da fonte entre 0,1V e 1,0V, varie VIN em incrementos de 0,1V. A partir de 1,0V, os incrementos de VIN devem ser de 1,0V. A

corrente sobre o diodo no pode ultrapassar a corrente mxima direta.

ELETRNICA

26

8) A segunda parte do experimento extrair a curva reversa do diodo, ou seja, a curva de corte, conforme mostra a figura abaixo:


0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,0

Complete a tabela com valores da tenso VD e da corrente ID medidas, com VIN variando de 0,1V a 10 VCC. Para tenses da

fonte entre 0,1V e 1,0V, variar VIN em incrementos de 0,1V. A partir de 1,0V, os incrementos de VIN devem ser de 1,0V. A

tenso sobre o diodo no pode ultrapassar a mxima tenso reversa.

9) Com os dados obtidos, faa um esboo da curva VD x ID em papel milimetrado, identificando a tenso de ruptura (se houver). Anexar o grfico obtido ao experimento.

10) O que ocorre se ultrapassarmos a mxima tenso reversa na segunda parte do experimento? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

11) A variao de temperatura causa influncia no funcionamento dos diodos. O que pode-se concluir sobre esta influncia?

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

Data Visto do Orientador: Aluno:________________________________

_____/______/_____ ________________________ Aluno:________________________________

ELETRNICA

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EXPERINCIA 02

LEVANTAMENTO DA CURVA CARACTERSTICA DO DIODO ZENER

PR-RELATRIO 02

1) Defina o que vem a ser um diodo zener; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2) Qual a diferena entre diodos zener e retificador; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3) Quais efeitos a variao de temperatura pode causar nas caractersticas intrnsecas de um diodo zener; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

4) Defina o que vem a ser efeito zener em um diodo; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

5) Descreva o que vem a ser efeito avalanche em um diodo zener? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

6) Descreva as principais aplicaes de diodos zener em circuitos eletrnicos; ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

7) De que forma a variao de temperatura influncia no funcionamento de diodos zener? Se verdadeira, ao fazermos uma regulao zener de 36VCC, qual a melhor soluo? (Ref.: Integrated Electronics Millman Chap 3 Junction-Diode)

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________


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ELETRNICA

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EXPERIMENTO 02

Lista de materiais Diodo Zener 6,8V (1N754) 3 unidades; Resistor 100R, 5W (fio) 3 unidades; Resistor 100R, 1/4W 3 unidades.

Papel milimetrado; Multmetro;

Fonte de alimentao;

Osciloscpio;

Proto-board.

8) Utilizando o datasheet do diodo 1N754 ou equivalente, preencher a tabela abaixo com suas caractersticas principais;

Parmetros Nomenclatura Valor

Tenso zener nominal

Corrente zener de teste

Impedncia mxima

Corrente reversa mxima

Mxima corrente zener

Dissipao de potncia em CC

Forward Voltage

9) A primeira parte do experimento extrair a curva direta do diodo, ou seja, a curva de conduo, conforme mostra a figura abaixo:


0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,0

Complete a tabela com valores da tenso VD e da corrente ID medidas, com VIN variando de 0,1V a 10VCC. Para tenses da

fonte entre 0,1V e 1,0V, varie VIN em incrementos de 0,1V. A partir de 1,0V, os incrementos de VIN devem ser de 1,0V. A

corrente sobre o diodo no pode ultrapassar a corrente mxima direta.

ELETRNICA

29

10) A segunda parte do experimento extrair a curva reversa do diodo, ou seja, tenso zener, como mostra a figura abaixo:


0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,0

Complete a tabela com valores da tenso VD e da corrente ID medidas, com VIN variando de 0,1V a 10VCC. Para tenses da

fonte entre 0,1V e 1,0V, variar VIN em incrementos de 0,1V. A partir de 1,0V, os incrementos de VIN devem ser de 1,0V. A

tenso sobre o diodo no pode ultrapassar a mxima tenso reversa.

11) Com os dados obtidos, faa um esboo da curva VD x ID em papel milimetrado, identificando a tenso de ruptura (se houver). Anexar o grfico obtido ao experimento.

12) No circuito acima (item 9), associe dois diodos zener em srie. Explique o que foi observado. ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

13) O que ocorre se ultrapassarmos a mxima tenso reversa na segunda parte do experimento? Associe as duas sadas da fonte de alimentao no modo srie. Varie a tenso at chegar ao mximo (60VCC). Observe a variao de corrente e

tenso sobre o diodo zener.

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

14) Quais as principais diferenas observadas entre diodo retificador e diodo zener em termos de funcionamento? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________


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ELETRNICA

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EXPERINCIA 03

CIRCUITOS A DIODOS

Diodos so utilizados em vrias aplicaes, onde em cada uma delas, especificamente so necessrios os mais

diversos tipos de diodos, j mostrados nesta apostila. Alm da sua utilizao em circuitos analgicos tais como; fontes de

alimentao, ceifadores, grampeadores, proteo; os mesmos so utilizados tambm em circuitos digitais, na elaborao de

portas lgicas. Neste experimento ser visto a associao de diodos e construo de portas lgicas.

PR-RELATRIO 03

1) Dado o circuito abaixo, determinar VD e ID;

ID

VOUT

2) Dado o circuito abaixo, determinar VOUT;

VOUT

3) Dado o circuito abaixo, analis-lo e mostrar o comportamento dos LEDs. Quais iro acender, quais no iro acender e

quais no iro funcionar normalmente;

4) Analisar o funcionamento dos circuitos abaixo e definir o tipo de porta lgica. Escrever a expresso lgica de cada circuito;


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ELETRNICA

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EXPERIMENTO 03

Lista de materiais Diodo de sinal 1N4148;

Resistores; LEDs.

Multmetro;

Fonte de alimentao; Osciloscpio;

Proto-board.

5) Montar o circuito do item 1 e comparar os valores tericos e experimentais;





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ELETRNICA

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EXPERINCIA 04

CIRCUITO RETIFICADOR EM MEIA ONDA

Desenvolvimento e montagem de um circuito retificador em meia onda, que ser alimentado pela rede eltrica.

Lista de materiais

Transformador 12V-0-12V 500mA; Diodo 1N4007;

Resistor de carga 5W fio (calcular); Capacitor Eletroltico (calcular);

Capacitor 100nF Disco Cermico.

Multmetro;

Osciloscpio;

Proto-board.

PR-RELATRIO 04

1) Desenvolva um circuito retificador de meia onda alimentado por 12VCA e 175mA. Mostre a forma de onda da tenso secundria do transformador no grfico 1, e a tenso retificada, com seu valor de Pico (VP) e valor mdio (Vmdio) no

grfico 2.

Grfico 1 Grfico 2

2) Calcule o valor do capacitor de filtro para a corrente de 175mA. Determine qual a tenso de isolao necessria para este capacitor;


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ELETRNICA

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EXPERIMENTO 04

3) Verifique a forma de onda na sada secundria do transformador (ensaio a vazio), conforme figura 3.1, utilizando o osciloscpio. Em seguida insira o ampermetro (em CA) e a carga no secundrio do transformador. Verifique o valor de

corrente fornecida e o valor da tenso sobre a carga com auxlio do osciloscpio, conforme figura 3.2. Insira as formas de

ondas nos grficos (figura 3.1 grfico 1, figura 3.2 grfico2, abaixo juntamente com as respectivas cotas.

Figura 3.1 Figura 3.2

grfico 1 grfico 2

4) Monte no proto-board o circuito retificador de meia onda em etapas conforme figura 3.3. Com osciloscpio verifique a forma de onda entre o secundrio do transformador e o diodo retificador, em seguida verifique o sinal entre o diodo e a

carga RL, sem o capacitor. Insira as formas de ondas e valores obtidos nos grficos abaixo com as respectivas cotas;

Figura 3.3

grfico 3 (canal 1) grfico 4 (canal 2)

ELETRNICA

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5) Compare e descreva os resultados obtidos nos grficos 1 e 3. ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

6) Coloque o filtro (capacitor C1) no circuito, observe a forma de onda, e insira no grfico abaixo. Adicione em paralelo a carga RL, mais uma carga com o mesmo valor. Esta carga ir para 50% do valor nominal de RL. Qual o valor da tenso de ripple encontrado?

grfico 5 (canal 2) grfico 6 (canal 2)

7) Volte carga original e coloque o osciloscpio em modo CA. Mea o rudo CA na sada do circuito. Qual o valor do rudo de alta freqncia (VCA) encontrado?

Grfico 1 Grfico 2 Grfico 3 Grfico 4

VPP Carga = RL Carga = 50%RL

VP VP VCC VCC

VRMS VCC VCA VCA

IDC IDC IDC Frequncia (f) fpulsante Vripple Vripple Perodo (T) Tpulsante Regulao (%) Regulao (%)

8) Qual o percentual de regulao da fonte, medida sem carga e com carga? Qual o percentual em relao tenso de ripple?

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________


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ELETRNICA

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EXPERINCIA 05

FONTE REGULADA E GERADOR DE BASE DE TEMPO

Fontes de alimentao com reguladores de tenso permitem uma larga gama de aplicaes. A utilizao correta destes

reguladores levando-se em conta as suas especificaes encontrada em datasheets fornecidos pelos fabricantes. Alguns itens

so importantes no momento de se projetar circuitos como o apresentado abaixo.

Este circuito composto por uma fonte de alimentao com retificao em onda completa com derivao central. Alem

disto possui uma sada osciladora em 60Hz (frequncia da rede), em nvel TTL. O valor TTL controlado por um diodo zener.

Para melhorar a resposta do sinal de clock (60Hz), coloca-se um circuito Schmitt Trigger na sua sada.

PR-RELATRIO 05

1) Defina os tipos de reguladores de tenso quanto as suas sadas; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

2) Quais os reguladores de tenso mais comuns para sada positiva? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

3) Quais os reguladores de tenso mais comuns para sada negativa? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

4) Qual a tenso mnima a ser aplicada em um regulador de tenso de +5VCC, na sua entrada, para que sua regulao na sada seja estvel?

______________________________________________________________________________________________________

5) Qual a tenso mxima a ser aplicada em um regulador de tenso para +24VCC, na sua entrada, levando-se em conta a corrente mxima, para que sua proteo de sobre tenso no atue?

______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

6) Qual a temperatura mxima para que a proteo de sobre corrente no atue nos reguladores? ______________________________________________________________________________________________________

7) Defina o que vem a ser tenso de ripple ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

8) Defina o que vem a ser CMRR (Common Mode Rejection Ratio)? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________


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EXPERIMENTO 05

Lista de materiais TR1 Transformador 127V - 9-0-9V ou 12-0-12V 500mA; Cabo de alimentao com plugue (dois pinos); D1, D2, D3 Diodo retificador 1N4007 ou equivalente; IC1 Regulador de tenso 7805 5V; C1 Capacitor eletroltico 470uF x 50V (ou tenso maior); C2 Capacitor de disco cermico 100nF x 35V; C3 Capacitor eletroltico 470uF x 25V; C4 Capacitor de disco cermico 100nF x 35V; R1 Resistor 100R - 1/2W; D4 Diodo Zener 5V1 400mW ou 1W; IC2 CD40106, ou 7414; RLED Calcular; LED comum 2 unidades; LED alto brilho 2 unidades.

Multmetro;

Fonte de alimentao; Osciloscpio;

Proto-board.

Para os Circuitos Seqenciais e Mquinas de Estados Finito funcionarem, necessrio que exista a funo Clock (CLK).

Para isto, montar o circuito abaixo onde tem-se alm da fonte de alimentao um gerador de clock a partir da freqncia de

rede eltrica, que permite gerar trem de pulsos (onda quadrada) a partir da rede eltrica.

9) O circuito abaixo mostra como possvel, a partir de um sinal senoidal retificado obter uma onda de forma quadrada utilizando um inversor (NOT) tipo Schmitt Trigger. Montar o circuito no proto-board e observar o funcionamento utilizando um osciloscpio, para medir em cada ponto indicado. O LED conectado na sada do circuito utilizado como

lmpada piloto, ou seja, sinaliza o funcionamento da fonte de alimentao.

Obs.: Medir o ponto 2 sem C1 e C2, ponto 3 com C1 e C2.

10) Desenhe as formas de ondas obtidas nos grficos da prxima pgina. Descrever os resultados encontrados em cada ponto de teste.

Obter os resultados dos pontos mostrados no circuito e anexar ao relatrio final, a ser entregue na prxima aula de laboratrio.


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ELETRNICA

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Cabo ou Rabicho de Alimentao CA Porta Fusvel - Fusvel

Transformador de Alimentao (abaixador) Taps Primrio e Secundrio

Primrio: Preto 0V Marrom 127V Vermelho 220V

Secundrio: Azul 12V Preto 0V Azul 12V

Diodo Retificador Capacitor Eletroltico

Capacitor Disco Cermico Regulador de Tenso Positivo

Resistores Diodo Zener

Circuito Integrado CD40106 LED Light Emitting Diode

ELETRNICA

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Ponto 1 Ponto 2

Ponto 3 Ponto 4

Ponto 5 Ponto 6

Ponto 7 Ponto 8, 9

ELETRNICA

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EXPERINCIA 06

CIRCUITO RETIFICADOR ONDA COMPLETA EM PONTE

Lista de materiais Transformador 12V-0-12V 500mA; Diodo 1N4007;

Resistor de carga 5W fio (calcular); Capacitor Eletroltico (calcular) 2 unidades; Capacitor 100nF Disco Cermico 4 unidades; Capacitor 1000uF x 25V 2 unidades; Regulador de tenso 7815 ou 7812;

Regulador de tenso 7915 ou 7912;

DISSIPADOR.

Multmetro;

Osciloscpio;

Proto-board.

PR-RELATRIO 06

1) Desenvolva um circuito retificador de onda completa em ponte alimentado por 12 VCA, 500 mA. Mostre nos grficos abaixo a tenso secundria do transformador (grfico 1), e a tenso retificada, com seu valor de Pico (VP) e valor CC (VCC),

grfico 2.

grfico 1 grfico 2

2) Calcular o valor do capacitor de filtro. Determine qual a tenso de isolao deste capacitor;


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ELETRNICA

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EXPERIMENTO 06

3) Monte no proto-board o circuito retificador do item 1. Com osciloscpio verifique a forma de onda entre o secundrio do transformador e os diodos retificadores. Em seguida verifique o sinal entre o diodo e a carga RL, sem o capacitor. Insira as

formas de ondas nos grficos abaixo;

Sinal entre o secundrio do trafo e diodo Sinal entre o diodo e a carga

4) Mantenha a carga e insira o capacitor (filtro) no circuito, observe a forma de onda, e insira no grfico abaixo. Coloque a carga de 50% de RL e verifique a forma de onda sobre a carga. Qual o valor da tenso de ripple encontrado. Insira a forma de onda no grfico abaixo;

Forma de onda na sada com carga a 100% Forma de onda com a o dobro da carga (RL/2)

5) Volte carga original e coloque o osciloscpio em modo CA. Mea o rudo CA na sada do circuito. Qual o valor do rudo de alta freqncia (VCA) encontrado? Qual o percentual de regulao da fonte, medida com carga e o dobro da carga?

Grfico 1 Grfico 2 Grfico 3 Grfico 4

VPP Carga = RL Carga = 50%RL

VP VP VCC VCC

VRMS VCC VCA VCA

IDC(mA) IDC(mA) IDC(mA) Frequncia(f) fpulsante Vripple Vripple Perodo (T) Tpulsante Regulao (%) Regulao (%)

6) Quais as principais diferenas entre os circuitos da experincia 04 e a 06? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

ELETRNICA

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7) Utilizando os mesmos clculos para capacitores, construir uma fonte simtrica utilizando a retificao onda completa em ponte com derivao central. Inserir os reguladores de tenso positiva (7815) e negativa (7915) no circuito, seguindo o

datasheet dos mesmos. Mostrar o circuito.

Sinal entre o secundrio do trafo e diodos Sinal entre os diodos e a carga

Sinais antes dos reguladores de tenso Sinais aps os reguladores de tenso

8) Qual a aplicao deste tipo de fonte? ______________________________________________________________________________________________________

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9) possvel ter as mesmas sadas utilizando retificao onda completa a dois diodos com derivao central? _____________________________________________________________________________________________________


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EXPERINCIA 07

CIRCUITOS CEIFADORES

Circuitos ceifadores tambm conhecidos como limitadores utilizados para cortar parte dos semiciclos de sinais alternados

(senoidal, triangular ou quadrado). Sua principal aplicao limitar a amplitude destas ondas.

PR-RELATRIO 07

1) Dado o sinal senoidal abaixo, aplique um ceifamento de +2,5VCC;

2) Faa o mesmo aplicando um ceifamento de -4,5VCC;

3) Dada a onda senoidal abaixo, aplicar um ceifamento no semiciclo positivo de 3VCC e um ceifamento no semiciclo negativo de -3VCC;


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EXPERIMENTO 07

Lista de materiais Diodo 1N4148 ou 1N914 (diodo de sinal) 3 unidades; Resistor 1k, 1/4W 3 unidades; Resistor 10k, 1/4W 3 unidades.

Fonte de alimentao;

Osciloscpio; Gerador de funes;

Proto-board.

4) Montar o circuito ceifador abaixo.

5) Aplique em VIN um sinal senoidal de 1kHz com amplitude de 16VPP, em seguida ceifar o sinal, aplicando 5VCC atravs de V1. Desenhe as duas formas de onda no grfico acima.

6) O que foi observado? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

7) Inverta a polaridade de V1 e mostre o sinal obtido, aplicando 7VCC, atravs de V1;

8) Explique qual foi o resultado obtido? ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

9) Existe outra configurao que permita obter o mesmo tipo de sinal dos circuitos 4 e 7? Se sim, mostre os circuitos.

ELETRNICA

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11) Aplique em VIN um sinal senoidal de 1kHz com amplitude de 16VPP, em seguida ceifar o sinal, aplicando 5VCC, atravs de V1. Desenhar as duas formas de onda no grfico acima.

12) O que foi observado? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

13) Inverta a polaridade de V1, repita os passos do item 11 e mostre o sinal obtido. Desenhar as duas formas de ondas no grfico abaixo;

14) Explique qual foi o resultado obtido? ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

15) Existe outra configurao que permita obter o mesmo tipo de sinal na sada dos dois circuitos acima? Se sim, mostre os circuitos.

ELETRNICA

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Item 17

17) Aplique em VIN um sinal senoidal de 1kHz com amplitude de

20VPP, em seguida ceifar o semiciclo positivo em 5VCC (V1) e

o semiciclo negativo em 7VCC (V2) e desenhe as formas de

onda no grfico ao lado;

18) Alterne o sinal de VIN para onda quadrada e mostre o resultado no grfico ao lado;

Item 18

19) Qual circuito na prtica substitui o circuito do item 16. Mostrar o circuito; ______________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________

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ELETRNICA

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EXPERINCIA 08

GRAMPEADORES E DOBRADORES DE TENSO

Um circuito grampeador permite adicionar em um circuito eletrnico um nvel CC, positivo ou negativo, em um sinal

alternado, seja ele senoidal, quadrado ou triangular.

Circuitos dobradores de tenso permitem dobrar o valor de uma tenso alternada ao mesmo tempo em que transforma

este sinal em um sinal contnuo. Sua aplicao pode ser encontrada em TVs e VCRs.

PR-RELATRIO 08

1) Dado o sinal senoidal abaixo, desloque-o positivamente (grampeador positivo) adicionando 5VCC;

2) Dado o sinal senoidal abaixo, desloque-o negativamente (grampeador negativo) adicionando -4VCC

3) Mostrar o circuito dobrador meia-onda ou cascata;


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ELETRNICA

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EXPERIMENTO 08

Lista de materiais Diodo 1N4148 ou 1N914 (diodo de sinal) 3 unidades; Resistor 10k, 1/4W 3 unidades; Capacitor 100uF x 50V Ele

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