ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Avançada
UNIDADE: U1 – Amplificador
AULA: A2 – Amplificador Emissor Comum

OBJETIVOS

• Compreender o funcionamento de um amplificador emissor comum;

• Desenvolver e simular um amplificador emissor comum;

• Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

SOLUÇÃO DIGITAL: LTspice

LTspice é um simulador SPICE gratuito, rápido e com melhorias para simulação de circuitos analógicos. Possui interface gráfica para captura esquemática e visualização de formas de onda.

• Download do software:
  https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

• Tutorial de uso:
  https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-started-tutorial.html

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Atividade 1: Amplificador Emissor Comum

Objetivo da atividade: Simular o amplificador emissor comum

PASSO A PASSO

1. Instale e abra o LTspice. Na tela inicial, clique para criar um novo esquemático.

2. Monte o circuito conforme o esquema apresentado.

3. Adicione a fonte de tensão e configure o valor DC value [V] conforme o experimento.

4. Adicione resistores e a referência de terra. Clique com o botão direito para editar os valores.

5. Adicione o transistor através da área de adição de componentes.

6. Comandos úteis:

   • Remover componente: Del

   • Mover componente: M

   • Fio (wire): W ou ícone da barra de ferramentas

   • Rotacionar componente: Ctrl + R

   • Cancelar seleção: Esc

7. Configure a simulação para o ponto de operação CC (corrente contínua).

8. Execute a simulação. O resultado aparecerá no log, ou você pode posicionar o mouse sobre os componentes após fechar o log.

9. Calcule os parâmetros do modelo de pequenos sinais do TBJ:

   • Dados:
     VT=25 mVV_T = 25 \, mVVT​=25mV, $\beta =100$

   • Fórmulas:
     re=VTIEr_e = \frac{V_T}{I_E}re​=IE​VT​​
     gm=ICVTg_m = \frac{I_C}{V_T}gm​=VT​IC​​
     rπ=βgmr_\pi = \frac{\beta}{g_m}rπ​=gm​β​

10. Monte o modelo de pequenos sinais conforme ilustração fornecida:

    • RBB=100 kΩR_{BB} = 100 \, k\OmegaRBB​=100kΩ

    • Para ajustar valores, clique com o botão direito nos componentes.

    • Exemplo: R3=3 kΩR_3 = 3 \, k\OmegaR3​=3kΩ

11. Adicione a fonte de corrente controlada por tensão (G2) com o componente ‘g2’.

12. Simule o circuito e colete a tensão de saída (sobre o resistor R3R_3R3​).

13. Calcule o ganho de tensão da simulação:

    • Av=voviA_v = \frac{v_o}{v_i}Av​=vi​vo​​

    • Considerar vi=1 Vv_i = 1 \, Vvi​=1V (fonte CC)

14. Calcule o ganho de tensão teórico:

    • Fórmula:

      Av=−gm⋅RC⋅(rπrπ+RBB)A_v = -g_m \cdot R_C \cdot \left( \frac{r_\pi}{r_\pi + R_{BB}} \right)Av​=−gm​⋅RC​⋅(rπ​+RBB​rπ​​)

15. Compare os resultados teóricos e os obtidos por simulação.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Checklist:

• ✅ Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice

• ✅ Criar novo circuito no LTspice

• ✅ Adicionar os componentes necessários

• ✅ Realizar análise CC

• ✅ Calcular parâmetros do modelo de pequenos sinais

• ✅ Simular o modelo de pequenos sinais

• ✅ Coletar a tensão de saída

• ✅ Comparar resultado teórico e simulado

RESULTADOS

Ao final da aula prática, entregar um relatório em Word contendo:

• Informações obtidas na simulação

• Cálculos realizados (CC e CA)

• Comparação entre resultados teóricos e simulados

• Conclusão

• Referências bibliográficas em formato ABNT (quando houver)

• Tamanho máximo do arquivo: 2 MB

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM

Nesta prática aprendemos sobre o amplificador emissor comum, simulando um circuito amplamente utilizado como amplificador na eletrônica analógica. Comparamos os resultados obtidos pela simulação computacional com os cálculos teóricos, comprovando a correspondência entre teoria e prática.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2

DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Avançada
UNIDADE: U2 – Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores
AULA: A2 – Circuitos Osciladores

OBJETIVOS

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

• Desenvolver e simular um cristal piezoelétrico;

• Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

SOLUÇÃO DIGITAL: LTspice

LTspice é um simulador SPICE gratuito e poderoso, com interface gráfica para simulações de circuitos analógicos, visualização de formas de onda e ferramentas para análise.

• Download:
  https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

• Tutorial oficial:
  https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-started-tutorial.html

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Atividade 1: Cristal Piezoelétrico

Objetivo: Simular o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico.

PASSO A PASSO

1. Abra o LTspice e crie um novo esquemático.

2. Monte o circuito equivalente do cristal piezoelétrico conforme o esquema fornecido.

3. Fonte de tensão:

   • Use a opção avançada “SINE”

   • Configure os parâmetros conforme indicado (amplitude, frequência, offset, etc.)

4. Adicione componentes:

   • Capacitor: Tecla de atalho C

   • Indutor: Tecla de atalho L

   • Não se esqueça da referência de terra (GND)

5. Configuração da simulação:

   • Escolha a análise do tipo ‘AC Analysis’

   • Ajuste os parâmetros de frequência inicial, final e número de pontos conforme solicitado.

6. Execute a simulação (Run)

   • Adicione a curva de corrente sobre o indutor para avaliar a resposta em frequência do cristal.

7. Identifique a frequência de ressonância:

   • Observe o ponto de corrente máxima no gráfico, que representa a frequência de ressonância.

   • Para adicionar um cursor: clique com o botão direito no gráfico e selecione ‘Place Cursor on Active Trace’

8. Cálculo analítico da frequência de ressonância:

   • Use os valores dos componentes do circuito para calcular a frequência de ressonância teórica.

9. Compare os valores:

   • Confronte o valor obtido analiticamente com o valor extraído da simulação.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Checklist:

• ✅ Acessar o tutorial de uso do LTspice

• ✅ Criar e montar o circuito no LTspice

• ✅ Adicionar os elementos corretamente

• ✅ Ligar corretamente os componentes com referência de terra

• ✅ Executar simulação AC

• ✅ Observar a corrente no indutor

• ✅ Determinar a frequência de ressonância da simulação

• ✅ Calcular a frequência de ressonância analítica

• ✅ Comparar os dois resultados

RESULTADOS

Ao final da aula prática, você deverá entregar um relatório (formato Word) contendo:

• O circuito simulado (print ou imagem do LTspice)

• Cálculos analíticos da frequência de ressonância

• Resultado da simulação

• Comparação entre teoria e prática

• Conclusão

Observação:
O arquivo não pode exceder 2 MB.

Referências bibliográficas em formato ABNT, se houver.

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM

Nesta prática, aprendemos sobre circuitos osciladores simulando o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico, elemento fundamental em aplicações oscilatórias. Confrontamos os resultados obtidos pela simulação computacional com os teóricos, confirmando que os modelos matemáticos correspondem ao comportamento observado na prática.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3

DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Avançada
UNIDADE: U2 – Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores
AULA: A4 – Multivibrador 555

OBJETIVOS

• Compreender o circuito equivalente de um multivibrador astável;

• Desenvolver e simular um multivibrador astável utilizando o CI 555;

• Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

SOLUÇÃO DIGITAL: TinkerCad

TinkerCad é um laboratório virtual online gratuito para a simulação de circuitos elétricos e eletrônicos, com alta fidelidade às experiências físicas.

• Acesse: https://www.tinkercad.com/

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Atividade 1: Multivibrador 555

Objetivo:

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

PASSO A PASSO

1. Acesse o site TinkerCad e faça login.

2. Vá até a aba “CIRCUITOS”.

3. Clique em “CRIAR” para iniciar um novo projeto.

4. Uma nova aba será aberta com o ambiente de montagem de circuitos.

5. No painel direito, selecione e adicione os seguintes elementos:

   • Placa de ensaio (breadboard)

   • Fonte de energia: configure para 12V e 0,5 A

   • CI 555

   • LED

   • Resistores:

     • 1 kΩ

     • 7,1 kΩ

     • 1 kΩ para o LED

   • Capacitor eletrolítico de 47 µF (mínimo 16 V)

   • Capacitor de 100 nF

   • Osciloscópio virtual

6. Conecte os componentes conforme o circuito do multivibrador astável visto em aula, com atenção à pinagem do CI 555.

7. Realize a ligação do LED com resistor limitador de corrente (1 kΩ) à saída do 555 (pino 3).

8. Adicione o osciloscópio e conecte os canais de forma a medir a saída do pino 3.

9. No osciloscópio, configure o tempo para 100 ms/div.

10. Clique em “Iniciar Simulação”.

11. Observe:

    • O comportamento do LED (deverá piscar periodicamente);

    • A forma de onda gerada no osciloscópio.

12. Meça o período da onda utilizando a escala do osciloscópio.

13. Calcule o período da onda de forma analítica, usando a fórmula:

T=0,693×(R1+2R2)×CT = 0,693 \times (R_1 + 2R_2) \times CT=0,693×(R1​+2R2​)×C

Onde:

• R1=1 kΩR_1 = 1\,k\OmegaR1​=1kΩ

• R2=7,1 kΩR_2 = 7{,}1\,k\OmegaR2​=7,1kΩ

• $C=47\mu F$

14. Compare o período obtido na simulação com o valor calculado teoricamente.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Checklist:

• ✅ Acessou o TinkerCad e criou um novo circuito

• ✅ Selecionou e conectou corretamente todos os componentes

• ✅ Montou o circuito conforme o multivibrador astável com CI 555

• ✅ Executou a simulação e observou a forma de onda

• ✅ Mediu o período da onda de saída

• ✅ Calculou o período analiticamente

• ✅ Comparou os dois resultados

RESULTADOS

Entrega:

Você deverá entregar um relatório (em Word, máx. 2MB) com os seguintes itens:

• Circuito simulado (captura de tela ou esquema)

• Forma de onda da saída (imagem do osciloscópio)

• Cálculo analítico do período da onda

• Valor do período obtido na simulação

• Comparação entre os dois resultados

• Texto conclusivo sobre o experimento

• Referências bibliográficas em formato ABNT (se houver)

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM

Neste experimento, colocamos em prática os conhecimentos sobre o multivibrador astável com CI 555, um circuito amplamente utilizado como gerador de funções e temporizadores. Por meio da simulação no TinkerCad, foi possível observar a geração de uma onda quadrada e analisar seu período. A comparação entre o valor teórico e o simulado permite validar a aplicação da fórmula e compreender a influência de cada componente no comportamento do circuito.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4

DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Avançada
UNIDADE: U2 – Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores
AULA: A5 – Filtro Ativo Passa-Baixa

OBJETIVOS

• Compreender o funcionamento de um filtro ativo passa-baixa;

• Desenvolver e simular um filtro ativo passa-baixa utilizando amplificador operacional;

• Analisar os resultados obtidos por simulação e de forma analítica;

• Comparar os resultados teóricos e simulados para identificar a frequência de corte do filtro.

SOLUÇÃO DIGITAL: LTspice

LTspice é uma ferramenta poderosa e gratuita para simulação de circuitos analógicos.

• Acesse: https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

• Tutorial de instalação e uso: LTspice Getting Started

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Atividade 1: Filtro Ativo Passa-Baixa

Objetivo:

Simular o comportamento de um filtro ativo passa-baixa com amplificador operacional.

PASSO A PASSO

1. Abra o LTspice e crie um novo esquemático (File → New Schematic).

2. Monte o circuito fornecido pelo professor ou disponível no material da aula.

3. Configure a fonte de entrada para um sinal senoidal (SINE) com os seguintes parâmetros:

   • Amplitude: 1 V

   • Frequência inicial: (valor definido para análise – ex.: 10 Hz até 100 kHz)

   • Na configuração da fonte, clique com o botão direito sobre ela e selecione a opção Advanced → SINE.

4. Adicione um amplificador operacional (opamp):

   • Pressione ‘F2’ → procure por opamp

   • Adicione também uma SPICE directive com:

     lua

     CopiarEditar

     .inc opamp.sub


     (Pressione . ou vá na barra de ferramentas e selecione “Spice Directive”)

5. Configure a simulação AC:

   • Vá em Simulate → Edit Simulation Cmd

   • Selecione a aba AC Analysis

   • Configure, por exemplo:

     • Type of sweep: Decade

     • Number of points per decade: 100

     • Start frequency: 10 Hz

     • Stop frequency: 100k Hz

6. Execute a simulação (Run)

7. Clique no nó da saída do amplificador operacional para visualizar a resposta em frequência (módulo da tensão de saída).

8. Identifique a frequência de corte (frequência onde o ganho começa a cair 3 dB abaixo do valor máximo).

9. Insira cursores no gráfico para medir com precisão a frequência de corte:

   • Clique com o botão direito sobre o gráfico → “Place Cursor on Active Trace”

10. Calcule a frequência de corte analiticamente com a fórmula do filtro passa-baixa de 1ª ordem:

fc=12πRCf_c = \frac{1}{2\pi RC}fc​=2πRC1​

Onde:

• $R$: valor do resistor do circuito

• $C$: valor do capacitor do circuito

11. Compare a frequência de corte simulada com a calculada teoricamente.

AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS

Checklist

• ✅ Acessou o LTspice e criou o novo circuito

• ✅ Selecionou os componentes corretamente (fonte, opamp, resistores, capacitores)

• ✅ Realizou as conexões e adicionou a referência de terra

• ✅ Configurou a simulação para AC Analysis

• ✅ Gerou o gráfico da resposta em frequência

• ✅ Identificou a frequência de corte na simulação

• ✅ Calculou a frequência de corte analítica

• ✅ Comparou os dois resultados

RESULTADOS

Entrega:

Você deve entregar um relatório em formato Word (.doc ou .docx) contendo:

• Imagem do circuito montado no LTspice

• Gráfico da resposta em frequência (AC Analysis) com destaque na frequência de corte

• Cálculo teórico da frequência de corte

• Comparação entre o valor teórico e o obtido por simulação

• Texto conclusivo sobre os resultados

• Referências bibliográficas em formato ABNT (se aplicável)

⚠️ O arquivo não pode exceder 2MB.

RESULTADOS DE APRENDIZAGEM

Nesta aula prática, colocamos em prática os conceitos de filtros ativos, com foco em filtros passa-baixa, utilizando um amplificador operacional. Por meio da simulação com o LTspice, analisamos a resposta em frequência do circuito e determinamos a frequência de corte, validando a teoria por meio de experimentos computacionais. Isso reforça a compreensão sobre a influência de R e C no comportamento do filtro e sua aplicação em projetos reais de circuitos analógicos.