6,0 - demic

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA BÁSICA I – EE531
TERCEIRA EXPERIÊNCIA
ALUNOS:
Bruno Eduardo Medina
Douglas Torres Longhi
Marcos Augusto Porto de Andrade
RA 090548
RA 093662
RA 094146
Turma W
Turma W
Turma W
Data: 13/05/2012
Bancada: 6
1.
RESULTADOS DO EXERCÍCIO PREPARATÓRIO DA TERCEIRA
EXPERIÊNCIA
1.1 CIRCUITO BARGRAPH
O circuito abaixo, referente ao dispositivo a ser estudado em aula, é composto de
comparadores e leds, de forma a representar um medidor do tipo bargraph, muito
comum em rádios, por exemplo, para representar a intensidade de um sinal.
Define-se uma tensão de referência no sistema. No caso, essa tensão é,
aproximadamente, 1.6V, definida como o nível 0dB. Há resistores em série, e, entre
eles, é medido o nível de tensão, que, por sua vez, é comparado com a tensão de
referência. Assim, o sistema apresenta o comportamento de permitir que um valor de
tensão previamente definido possa se propagar, em valores determinados de tensão.
Fig.1 – Diagrama do circuito bargraph
Abaixo temos o gráfico da varredura em DC de Vi:
A simulação mostra claramente o que era previsto, ou seja, conforme a tensão
aumenta, os valores de tensão nos resistores de 1k vão, sequencialmente, assumindo o
valor de 5V, que é o valor determinado pelo módulo logo após o comparador.
Para análise numa escala logarítmica, devemos usar a definição em dB,
anteriormente mencionada. A tensão em dB, no caso, é dado conforme equação abaixo:
Vdb = 20*log(Vmed/Vref)
onde,
Vdb - valor correspondente à tensão Vmed, em dB
Vmed - valor medido de tensão no ponto em questão
Vref - valor de referência do sistema (no caso, 1.6V)
Assim, utilizando os valores de tensão explícitos em cada ramo do circuito do
medidor bargraph (mostrados em Fig. 1), calculou-se Vdb pela fórmula acima, e os
resultados foram comparados com os valores teóricos (também mostrados em Fig. 1).
Os resultados estão compactados na tabela abaixo:
Vmed [V]
0.041
0.1289
0.4372
0.715
VdB Teórico
-30
-20
-10
-7
VdB Calculado
-31.8267
-21.87734131
-11.26879659
-6.9963
Módulo da Diferença entre VdB Teórico e VdB Calculado
1.8267
1.8773
1.2688
0.0037
1.06
1.3
1.65
2.02
2.47
3.43
4.89
-4
-2
0
2
4
7
10
-3.5763
-1.8035
0.2673
2.0246
3.7715
6.6235
9.7038
0.4237
0.1965
0.2673
0.0246
0.2285
0.3765
0.2962
8.99
LIMITE
14.9928
-
2.
RELATÓRIO DA TERCEIRA EXPERIÊNCIA
2.1 INTRODUÇÃO
O circuito de Bargraph tem duas fileiras de 12 LEDs, dos quais um é vermelho,
quatro são amarelos e sete são verdes. Cada fileira de LEDs serve como um indicador
visual do sinal, o acendimento dos LEDs reflete o crescimento da amplitude de entrada
do sinal. Observamos que, da forma como os LEDs foram dispostos, os LEDs verdes
acendem primeiro, depois os amarelos e por último o vermelho. Quando o LED
vermelho é aceso significa que atingimos o limite do sistema.
2.2 CIRCUITO BARGRAPH
Considerando os comparadores no circuito de Bargraph como ideais para efeito
de nossa análise, ou seja, as correntes de entrada são iguais a zero, podemos considerar
que os resistores R7 até R19 estão em série resultando em uma resistência equivalente:
Req = R7 + R8 + ... + R19.
Os valores dos resistores estão mostrados na tabela 2.2 A.
Tabela 2.2 A: Resistências R7 a R19
Resistor
Resistência (Ω)
R7
8200
R8
5600
R9
2000
R10
1300
R11
510
R12
620
R13
470
R14
330
R15
470
R16
330
R17
470
R18
120
R19
56
A partir dos valores acima obtemos que Req = 20476 Ω e a corrente que passa
pelos resistores é 15V/Req = 0,73mA.
2.2.1 Simulações e Resultados experimentais
Após ligação do circuito na fonte de tensão, utilizando um multímetro, mediu-se
a tensão em cima de cada resistor, permitindo a montagem da tabela abaixo:
TENSÃO [V] RESISTOR [Nº]
15,2
7
9,06
8
4,94
9
3,467
10
2,505
11
2,125
12
1,659
13
1,313
14
1,069
15
0,721
16
0,478
17
0,1298
18
Tabela 2.2.1.A – Valores de tensão em cima de seu respectivo resistor
Para comparar com os valores esperados, a medida utilizada é em dB, visto que
já temos uma tabela com o valor esperado em dB. Assim, monta-se a tabela abaixo:
TENSÃO ESPERADA [dB] TENSÃO MEDIDA[dB]
LIMITE
19,554
14,9928
15,06
9,7038
9,792
6,623
6,717
3,7715
3,894
2,0246
2,465
0,2673
0,315
-1,8035
-1,717
-3,5763
-3,503
-6,9963
-6,924
-11,26879
-10,494
-21,8873
-21,817
Tabela 2.2.1.B – Comparativo das tensões esperadas e medidas, em dB, do
resistor 7 ao 18
A maior discrepância ocorre no resistor 12, com uma diferença de 17%. Ou seja,
o medido é bem próximo do esperado, indicando um funcionamento fiel do circuito. As
diferenças podem ser explicadas por perdas nos transistores, e também uma variação de
1% do resistor, especificada pelo fabricante, que pode alterar a medida de tensão.
Utilizando a onda quadrada de 100Hz, aumentando o valor para ver os LEDs
acendendo, montamos a seguinte tabela:
Barra de LEDs Inferior [Vpp] Barra de LEDs Superior [Vpp]
0,044
0,046
0,131
0,135
0,482
0,491
0,727
0,74
1,08
1,1
1,33
1,35
1,67
1,71
2,14
2,19
2,53
2,58
3,5
3,57
4,99
5,09
9,13
9,31
Tabela 2.2.1.C – Tensões de pico da onda quadrada para acender os LEDs,
respectivamente, do 1º ao 12º.
A barra de LEDs superior é referente ao canal esquerdo, e a barra de LEDs
inferior é referente ao canal direito.
As cores das linhas da tabela indicam as cores dos respectivos LEDs.
Idealmente, esperava-se que as tensões fossem iguais em ambas as colunas, pois os
lados seriam perfeitamente idênticos. Mas, como os componentes não são iguais (nem
transistores, nem resistores, havendo pequenas variações por causa da fabricação), há
uma pequena diferença entre os lados.
Essa diferença é resultado direto da diferença dos ganhos de tensão nos lados do
circuito, que foi medida, e está indicada abaixo:
Entrada [Vpp]
Saída [Vpp]
Ganho
Pino 1
6
5,92
0,986666667
Pino 7
6
6,08
1,013333333
Tabela 2.2.1.D – Tensões medidas referentes ao pino 1 (canal esquerdo) e referentes ao
pino 7 (canal direito)
Nota-se que os ganhos são são diferentes, como o esperado. O ganho do canal
esquerdo é, aproximadamente, 0,98667, e o do canal direito é, aproximadamente,
1,01333. Nota-se, também, o bom funcionamento do circuito, apesar das diferenças,
pois a média dos ganhos dos dois canais é, exatamente, 1.
2.3 CONCLUSÕES
A atividade desse laboratório consistiu em analisar um circuito composto de
vários elementos denominamos comparadores.
Foram feitas diversas análises no limite de operação deste circuito que era de
40mV até 9V (pico a pico). Através dessas medidas, foi possível comparar os dados
experimentais com os dados simulados, verificar semelhanças e analisar o ganho no
final do circuito.
3.
NOTIFICAÇÃO DE PROBLEMAS COM O KIT UTILIZADO
Não houve problemas com o kit utilizado.