Objectivos e regras de funcionamento

INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS
DO TRABALHO E DA EMPRESA
Enunciado do 1º Trabalho de Laboratório
FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA
DÍODO DE JUNÇÃO
Objectivos e regras de funcionamento:
Com este trabalho pretende-se que o aluno consolide os conhecimentos teóricos
adquiridos relativos ao funcionamento do díodo de junção, que ganhe a vontade com a
utilização do software Multisim e com a utilização do material do laboratório,
nomeadamente o gerador de sinais e o osciloscópio. O trabalho de laboratório é
composto por duas sessões de laboratório, nas quais serão realizadas simulações de
circuitos que serão validados através de resultados experimentais. É necessária a
leitura prévia deste enunciado para a realização do laboratório.
A construção dos ficheiros de simulação e a subsequente obtenção e interpretação de
resultados tem lugar na aula de laboratório. Os valores dos componentes variam de
grupo para grupo tal como indicado no enunciado.
Roteiro
o Análise da característica I(V) do díodo e da influência da temperatura.
o Análise do díodo de junção inserido em circuitos de rectificação
Rectificador de meia onda
Rectificador de onda completa
o Validação experimental dos resultados
Formulário
Equação da corrente de um díodo
I D  I S (e
VD
VT
 1)
Definições
VT 
kT
q
T  300 K
 25mV
Lista de material
Material de laboratório

Osciloscópio

Multímetro

Díodos e resistências (componentes discretos)

Pilhas

Breadbord

Pontas de Prova
Software

Electronics workbench (Multisim)
Parâmetros e dimensionamento
O Díodo a utilizar é o n-ésimo da lista de díodos do Multisim (n = # grupo)
Inclua no relatório a referência do díodo e o modelo do Multisim
(faça copy past da caixa de dialogo que indica model data)
R  1k  (# grupo)
Vi  2V  (# grupo  5)
Procedimento Experimental
Sugestão: Comece por abrir um documento de Word e vá colocando os
resultados que for obtendo. Assim adianta trabalho para o relatório. Pode
guardar os resultados na sua área de trabalho de FE, e depois passar para a área
no ISCTE, para que lhes possa aceder fora do período de aulas.

Análise da característica I(V) do díodo
1
Figura 1. Caracterização do díodo.
1. Utilizando o editor de esquemáticos e o simulador eléctrico disponível construa e
simule o circuito anterior. Este é constituído por um Amperímetro (multímetro
configurado para medir correntes), um voltímetro, uma fonte de corrente e um
díodo. Meça a tensão aos terminais do díodo para Id=10mA. Para colocar os
componentes basta retira-los das respectivas barras. Não se esqueça de colocar a
massa. As ligações são efectuadas arrastando os terminais dos componentes. O
multímetro e o amperímetro encontram-se na barra de instrumentos à esquerda, os
restantes componentes encontram-se à direita. Para mudar a orientação podem
premir Control+R ou utilizar o botão direito do rato. Para iniciar a simulação ligue
o interruptor representado no ecrã.
2. Faça
um
DCswep
(Simualte->Analysis->DcSweep)
para
representar
a
característica I D VD , fazendo variar o valor da fonte de corrente de 0 a 100mA
com passos de 1mA. Note que cada nó do circuito está numerado, devendo indicar
qual é o nó que pretende visualizar. Indique as diferentes zonas de funcionamento
do transístor. Faça copy past do gráfico obtido para o relatório, ou utilize a opção
de exportação para o Excel.
3. Repita a alínea anterior mas agora varie a corrente entre -100mA e 0 mA.
4. Repita o procedimento que usou na alínea anterior para simular o impacto da
variação da temperatura no dispositivo para os seguintes valores T=-40ºC,
T=120ºC. (vá a DCSweep->miscellaneous option e altere o parâmetro temp,
operating temperature) . Comente as características resultantes.
Análise do díodo de junção inserido em circuitos de rectificação

Rectificador de meia onda
D1
XSC1
G
V1
R1
10V 100Hz 0Deg
1kohm
A
B
T
Figura 2. Rectificador de meia onda.
Monte o circuito representado na figura.
1. Observe e represente a onda de entrada e de saída, e confirme que o circuito rejeita
a parte negativa do sinal de entrada. Altere a escala de tempo do osciloscópio de
forma a observar mais ou menos dois períodos do sinal de entrada.
2. Comente as ondas que observa.
3. Represente e comente a característica entrada saída da montagem Vo(Vi). Sugestão:
use o osciloscópio em modo B/A, observando Vi no canal A e Vo no canal B.

Rectificador de onda completa
1
1
D1
D4
R1
D3
1
XSC5
D2
1
V1
G
A
B
T
Figura 3. Rectificador de onda completa.
Monte o circuito da figura.
1. Observe e represente a onda de entrada e de saída. Comente as ondas que observa
em cada um dos canais do osciloscópio.
2. Confirme que o circuito rectifica completamente o sinal de entrada observando a
tensão de saída dada pela diferença entre o canal A e B. Sugestão inverta o canal B
e some-o ao canal A.
3. Represente e comente a característica da montagem Vo(Vi). Sugestão: utilize um
elemento extra para calcular a diferença de potencial aos terminais da resistência e
use o osciloscópio em modo B/A, observando Vi no canal A e Vo no canal B.
4. Explique como utilizando este circuito e um condensador e um díodo de Zener
pode realizar uma fonte de corrente contínua a partir de uma fonte de corrente
alternada.

Verificações experimental
1. Comece por ligar directamente o gerador de sinais ao osciloscópio utilizando as
pontas de provas disponíveis no laboratório. No gerador de sinais escolha uma
forma de onda sinusoidal, ajuste a frequência para cerca de 100Hz e a amplitude
para 10V.
No osciloscópio ajuste a base de tempo de forma que o sinal seja bem visível. Um
sinal de 100Hz tem um período de 10ms, pelo que deve escolher o período de
varrimento de acordo. Ajuste igualmente a escala de amplitude do canal. Coloque
o triger para o canal um, em modo normal, e ajuste o nível até que o sinal fique
bem visível. Pretende-se que fiquem a conhecer o funcionamento do osciloscópio e
gerador de sinais.
2. Monte o circuito da ponte de díodos na breadboard.
3. Ligue o gerador de sinais à entrada do circuito e o osciloscópio à saída. Verifique
se o circuito funciona como esperado. Chame o docente para verificar o resultado.
Notas

As aulas de laboratório devem ser previamente preparadas.

O enunciado de cada trabalho será entregue anteriormente à realização da
aula de laboratório. As datasheets dos componentes utilizados nas
demonstrações laboratoriais estão disponíveis na página do laboratório
http:/iscte.pt/labeti
Elementos a incluir no relatório:
· Uma pequena introdução.
· Os valores das resistências utilizadas e os dimensionamentos teórico devem
anteceder os resultados das simulações.
· Descrição pormenorizada do procedimento experimental e dos problemas
ocorridos durante a simulação.
· Todos os gráficos referidos ao longo do enunciado correspondentes aos resultados
de simulação, aos valores esperados analiticamente, e aos resultados reais.
· Comentários sempre que os resultados de simulação não coincidam com os valores
esperados analiticamente ou observados durante a demonstração experimental.
· Lista das escolhas/decisões tomadas no decurso do trabalho.
· Opções de implementação e demonstração de resultados utilizadas.
· Conclusões