ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA

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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA – ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1

Unidade: Unidade 1 – Amplificador
Aula: Aula 2 – Amplificador Emissor Comum

Software

• Infraestrutura:
  Computador;
  Software LTspice instalado;

• Descrição do software:
  LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado.
  O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
  https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
  Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software fornece um tutorial básico de utilização que pode ser acessado em:
  https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-startedtutorial.html

Atividade Prática

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

• Atividade proposta:
  Simular o amplificador emissor comum.

• 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.

Procedimentos para a realização da atividade

1. Ao abrir o software, você irá se deparar com sua tela inicial. Para criar um novo esquemático de circuito clique no local indicado.
2. Você deve montar o circuito apresentado a seguir e realizar a sua simulação.
3. A fonte de tensão está posicionada no local indicado. Configure o valor “DC value[V]” com o necessário para o experimento.
4. O resistor e a referência estão nos locais indicados. Para configurar o valor do resistor, clique sobre ele com o botão direito.
5. O transistor está localizado na área de adição de componentes.
6. Caso seja necessário remover algum componente, aperte a tecla ‘del’ do teclado e clique sobre o componente que deseja remover. Para mover um componente, utilize a tecla ‘M’.
7. Após a montagem, configure a simulação para o ponto de operação CC.
8. Clique no botão indicado para realizar a simulação. O resultado aparecerá em um log com todos os valores de tensão e corrente dos circuitos ou você pode acessá-los posicionando o mouse sobre os componentes após fechar a janela de log.
9. Com os valores das correntes de coletor e emissor, utilize as expressões para calcular os parâmetros do modelo de pequenos sinais do TBJ.
10. Monte o modelo de pequenos sinais como mostra a ilustração e a simulação.
11. A fonte de corrente controlada por tensão (G2) do circuito pode ser adicionada.
12. Realize a simulação e colete o valor da tensão de saída do circuito.
13. Calcule o ganho de tensão através da simulação.
14. Calcule o ganho de tensão teórico.
15. Compare os valores teóricos com os obtidos na simulação.

Checklist

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

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

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2

Unidade: Unidade 2 – Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores
Aula: Aula 6 – Circuitos Osciladores

Software

• Infraestrutura:
  Computador;
  Software LTspice instalado;

• Descrição do software:
  LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado.
  O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
  https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
  Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software fornece um tutorial básico de utilização que pode ser acessado em:
  https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-startedtutorial.html

Atividade Prática

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

• Atividade proposta:
  Simular o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico.

• 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.

Procedimentos para a realização da atividade

1. Monte o circuito a seguir no simulador.
2. Para a fonte de tensão, nas configurações avançadas, selecione a opção “SINE” e realize a configuração.
3. O capacitor pode ser adicionado no circuito utilizando a tecla de atalho ‘C’ e o indutor com a tecla ‘L’.
4. Nas configurações de simulação, selecione a opção ‘AC Analysis’ e ajuste os parâmetros conforme indicado.
5. Execute a simulação e adicione a curva de corrente sobre o indutor para avaliar a resposta em frequência do elemento piezoelétrico.
6. No gráfico obtido, observe o ponto de corrente máxima, pois ali ocorre a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico.
7. Calcule a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico analiticamente.
8. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.

Checklist

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

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

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3

Unidade: Unidade 2 – Realimentação, Circuitos Osciladores e Temporizadores
Aula: Aula 8 – Multivibrador 555

Software

• Infraestrutura:
  Computador, tablet ou celular;
  Acesso ao simulador online TinkerCad;

• Descrição do software:
  TinkerCad – Online é um laboratório virtual de simulação de circuitos elétricos, seja eles analógicos ou digitais. Replica a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.

Atividade Prática

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

• Atividade proposta:
  Simular o circuito equivalente de um multivibrador astável usando o CI 555.

• Objetivos:

  • Compreender o circuito equivalente de um multivibrador astável;
  • Desenvolver e simular um multivibrador astável;
  • Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

Procedimentos para a realização da atividade

1. Acesse o TinkerCad – Online.
2. Clique em “CIRCUITOS” e depois em “Criar”.
3. Selecione os elementos necessários ao circuito simulado.
4. Realize a devida ligação entre os elementos.
5. Adicione um osciloscópio para verificar o comportamento do led.
6. Pela forma de onda do osciloscópio, obtenha o período da onda.
7. Calcule o período de forma analítica, pela expressão já aprendida na teoria.

Checklist

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

Estudante, você deverá entregar:
Entregar um relatório em PDF com o circuito equivalente do multivibrador astável simulado, a onda gerada na saída do CI 555, o cálculo analítico do período da onda gerada e a comparação entre os resultados obtidos.

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4

Unidade: Unidade 4 – Filtros Ativos
Aula: Aula 14 – Aplicações de Filtros Ativos

Software

• Infraestrutura:
  Computador;
  Software LTspice instalado.

• Descrição do software:
  LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado.
  O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
  https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

Atividade Prática

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

• Atividade proposta:
  Simular o filtro ativo passa-baixa.

• Objetivos:

  • Compreender o funcionamento de um filtro ativo passa-baixa;
  • Desenvolver e simular um filtro ativo passa-baixa;
  • Analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.

Procedimentos para a realização da atividade

1. Abra o LTspice, crie um novo esquemático e monte o circuito.
2. Configure a fonte de tensão para um sinal alternado senoidal (‘SINE’) com os valores necessários.
3. Adicione um amplificador operacional.
4. Configure a simulação na opção ‘AC Analysis’.
5. Realize a simulação e colete o gráfico da tensão da resposta em frequência.
6. Calcule a frequência de corte desse filtro analiticamente.
7. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.

Checklist

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

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