Eletrônica Básica 3
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Curso de Eletrônica Eletrônica Básica 3 Parte 1 Prof. Kobori Prof. Antonio Carlos Kobori [email protected] www.kobori.tk Apostila de EB3 versão 2006.1 todos direitos reservados ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Multivibradores Os circuitos multivibradores são geradores de onda de tensão quadrada que são utilizadas em grande escala em circuitos eletrônicos, podendo ser divididos em dois circuitos básicos: Monoestável (temporizador), circuito que permanece em um estado estável num tempo indeterminado enquanto não houver um sinal de disparo externo para que possa passar para o outro estado, este estado no entanto é determinado por um tempo. Astável (oscilador), circuito que fornece uma forma de onda quadrada oscilante que possui um tempo em alto e um tempo em baixa, sem a necessidade de um pulso externo. Circuito Monoestável Disparo down Para analisarmos o circuito Vcc monoestável observaremos o circuito, no período chamado estável ou repouso, a RC1 condição dos transistores Q1 e Q2 que estão RB1 CT + polarizados como chaveadores se apresenta da seguinte forma: Q2 saturado, determinando RC2 RT Q2 Q1 uma tensão aproximadamente igual a zero na D1 base de Q1, fazendo este ficar em corte. Esta situação permanecerá inalterada, que S1 chamaremos de estado de repouso. Neste instante é conveniente analisarmos algumas tensões existentes no circuito, estas tensões serão em relação ao referencial; na base de Q2 devido à polarização direta entre base/emissor tem-se a tensão da barreira de potencial, aproximadamente 0,7v implicando em uma polarização de saturação do mesmo onde, no coletor terá aproximadamente uma tensão nula, a tensão nula do coletor de Q2 é aplicada na base de Q1 fazendo este se manter aberto. No instante em que se é dado um pulso na chave S1, a tensão de polarização de Q2 deixará de existir fazendo Q2 abrir elevando a tensão em seu coletor que fará Q1 fechar, neste instante a tensão na base de Q2 vai a valores negativos devido à inversão de polarização do capacitor CT que irá aumentando até novamente atingir 1 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. a barreira de potencial de Q2, este processo tem tempo de duração que depende de: T = RT . CT . 0,693 Circuito Monoestável Disparo up O circuito monoestável com disparo Vcc em up terá o mesmo funcionamento RC1 CT operacional que o descrito acima, no RC2 RT entanto o seu disparo será aplicando uma RB1 Vcc + Q2 Q1 S1 tensão de transição up nos emissores dos transistores, fazendo a inversão dos + R2 1k Cd estados e assim iniciando o processo de temporização. 2 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Exercícios. 1. Calcule o que está sendo pedido; a) Ta= 4s , CT= 470μF, RT= ? b) Ta= 4s, CT=? RT= 10K c) Ta=? , CT= 470μF, RT= 15K d) Ta=? , CT= 470μF, RT= 22K e) Ta= 4s, CT=? RT=22K 2. O circuito abaixo temporiza o disparo de um alarme, é preciso calibrá-lo para que seu tempo em alto seja de 2,2295625 segundos, calcule o valor do Rx para esta condição. Vcc RC1 1k RT 10k RC2 1k Rx CT 470uF + RB1 100k Q2 Q1 D1 S1 3. Construa o gráfico sobreposto do circuito acima com seus valores, sendo: Disparo, Base Q2, Coletor Q2 e Coletor de Q1. 3 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Circuito Multivibrador Monoestável. 1. Analise e descreva o funcionamento do circuito abaixo: 12V Vcc R3 470R RT 27 k RC1 1,8 k CT 330uF + RC2 1,8 k RB1 10k D3 LED1 R4 220k Q3 BC548 12V Vcc Q2 BC548 Q1 BC548 + S1 Cd 680uF R2 100 R 2. Construa o gráfico sobreposto do circuito com os valores calculados, sendo: Disparo, Base de Q2, Coletor Q2, Coletor Q1, Coletor Q3 e situação do led1. 3. Monte o circuito e meça o tempo ativo do circuito. 4. Compare os valores teóricos e experimentais, após estabeleça um comentário conclusivo. 4 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Multivibrador Astável Um astável é um oscilador, e para analisar o seu funcionamento consideremos como ponto de partida (t=0) o instante em que o Q1, na Fig1, estando cortado passa a saturado, ocorrendo o oposto com Q2. Fig1. (a) (b) Observe na Fig1b que Q2 começa a conduzir (fechar) quando Vc1 = barreira de potencial da junção base-emissor, a tensão do emissor de Q2 faz Q1 abrir e iniciar o processo de carga através de R2-C2, até a tensão na base de Q1 atingir o valor da barreira de potencial e fechar Q1 como mostra a fig2. Fig2 5 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Como pode ser visto através do gráfico sobreposto, a base de tempo formado por RT1 e CT1 determina o tempo em alto de Q2 e, a base de tempo formado por RT2 e CT2 determina o tempo em alto de Q1, sendo a constante de tempo dado pela equação Ta = Rt .CT . 0,693 . Como o estado de um transistor depende do estado do outro, pode-se concluir que TaQ1 = TbQ2 e TaQ2 = TbQ1 , assim a freqüência de oscilação será: F = 1 / TT , onde, TT = Tempo total TaQ1 + TbQ1 Exercícios: 1. Para o circuito abaixo: Vcc RT1 10k RC1 1,8 k RT2 22k RC2 1,8 k CT2 150KpF CT1 150KpF + + Q2 Q1 a) Calcule o tempo em alto e baixo de Q1 e Q2 b) Calcule a freqüência de oscilação do Q1 e Q2 c) Construa o gráfico sobreposto do circuito com valores. 6 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Circuito Multivibrador Astável. Sendo o circuito abaixo; 12V Vcc RT1 10k RC1 1,8 k CT1 1KpF + RT2 22k RC2 1,8 k CT2 1KpF + Q2 BC548 Q1 BC548 a) Calcule o tempo em alto e baixo de Q1 e Q2 b) Calcule a freqüência de oscilação. c) Coloque o canal 1 do osciloscópio na base de Q1 e no coletor de Q1 o canal 2, efetue as medidas e desenhe as formas de onda. d) Repita o mesmo procedimento para o Q2. e) Compare os valores teóricos e experimentais. f) Elabore a conclusão. 7 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Exercícios: Sendo o circuito abaixo; 12V Vcc R1 1k R2 500k C2 1uF + R3 100k C1 470uF + Q2 Q1 R6 25k R5 1k R4 1k Q3 D1 S1 Construa o gráfico sobreposto com valores dos pontos: • Disparo S1 • Base de Q2 • Base de Q4 • Base de Q3 • Coletor de Q4 • Coletor de Q3 8 R7 35k R8 1K C3 1uF + Q4 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. • Amplificador Operacional Um Amplificador Operacional (amp-op) é um amplificador diferencial de ganho muito elevado com uma impedância de entrada muito alta e baixa impedância de saída. Tipicamente o amp-op é usado para se obter amplitudes variáveis de tensão (amplitude polaridade), osciladores, circuitos de filtros e muitos tipos de circuitos de instrumentação. O amplificador operacional é uma unidade de circuito de importância universal. Embora os amp op's já estivessem sendo usados há muito tempo, suas aplicações eram inicialmente nas áreas de computação e instrumentação analógicas. No início, os amp op's eram construídos de componentes discretos (válvulas e depois transistores e resistores) que elevava o seu custo (algumas dezenas de dólares). Por volta da metade dos anos 60, foi produzido o primeiro circuito intergrado (CI). Esta unidade (uA 709) era feita com um número relativamente alto de transistores e resistores todos em uma mesma pastilha de silício. Embora suas características fossem pobres (comparadas com os padrões atuais) e seu custo fosse ainda muito alto, seu surgimento sinalizou uma nova era no projeto de circuitos eletrônicos. Os fabricantes iniciaram o uso dos amp op's em larga escala, o que causou uma queda dramática no seu preço. Eles exigiram também uma melhor qualidade dos amp op's. Os fabricantes de semicondutores responderam prontamente e num espaço de poucos anos, amp op's de alta qualidade já estavam disponíveis no comércio com preço extremamente baixo (dezenas de centavos de dólares) por um grande número de fornecedores. Uma das razões da popularidade do amp op é a sua versatilidade, sendo que podemos fazer quase tudo com os amp op's. É importante também o fato de o CI amp op ter características muito próximas das que supomos ideais. Além disso, os circuitos com amp op trabalharam com níveis muito próximos daqueles que projetamos funcionamento teórico. 9 num ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Tópicos importantes. Alimentação simétrica Entrada não inversora (+) Entrada Inversora (-) Impedância de saída muito baixa (Zout) Impedância de entrada muita elevada (Zin) Ganho diferencial Ganho malha aberta muito alto (A om) A alimentação de um amp op pode ser simétrica, permitindo assim uma versatilidade para circuitos com sinais simétricos. As entradas de um amp op são constituídas basicamente de duas, sendo elas a entrada não inversora (+) e a entrada inversora (-). A entrada não inversora (+) recebe este nome porque o sinal aplicado neste local aparece na saída do circuito com a mesma polaridade. Já para o sina aplicado na entrada inversora (-), o mesmo será invertido em 180° na saída em relação à entrada. A impedância das entradas de um am op são de elevado valor, esta característica permite um consumo muito baixo do sinal a ser trabalhado e aplicado nas entradas, permitindo inclusive que este circuito atue como buffers. A saída do amp op possui impedância muito baixa, permitindo que o mesmo tenha um rendimento perto do ideal. 10 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Ganho diferencial é uma característica deste circuito que permite, ao mesmo amplificar apenas a diferença entre os sinais aplicados em suas entradas, prevalecendo a entrada que tiver maior sinal em módulo. Já o ganho de um amp op em malha aberta tende ao máximo, limitado pela tensão de alimentação, a esta característica chamamos de ganho em malha aberta. 1v 2v +v +v + + -v +v -v -v 1v 2v Características do Amplificado Operacional 741 11 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Tensão de Offset Normalmente estas correntes são desequilibradas, isto é, existe uma certa diferença entre elas que se designa por corrente de offset que, para o caso do 741, é da ordem dos 20 nA. Como efeito desta corrente de offset verifica-se que vai aparecer uma diferença de potencial entre as entradas. Se considerarmos que as resistências de entradas são muito altas, irá aparecer à entrada uma diferença de potencial da ordem dos 20 mV. Para minimizar as correntes de offset devemos diminuir as resistências vistas dos terminais de entrada. Como na prática é impossível equilibrar a condução dos os transistores de entrada do amplificador, irá aparecer, na saída uma tensão dita tensão de offset, isto é, mesmo curto-circuitando as duas entradas por forma a garantir que Va=Vb a saída nunca será exatamente nula. A saída típica do 741 é da ordem dos 2 mV. Existem, técnicas para minimizar as tensões de offset, como mostra abaixo: Comparador de Tensão com Amplificador Operacional Exemplo de circuitos utilizando o modo comparador de tensão com, AO: 12 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. 13 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Comparador de Tensão com AO 1. Circuito: 12V R1 10k 12V LED1 R2 10k R3 470R + LED2 741 12V -12V P1 10K 2. Montar o circuito 3. Medir a Vref (pino 2) 4. Quando o Led 1 acender, medir a tensão no pino 3. 5. Quando o Led 2 acender, medir a tensão no pino 3. 6. Comentários e conclusões 14 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Sensor de Luminosidade 1. Circuito 12V Rele P1 10K R2 10k + R1 4k7 741 BC548 R3 1k LDR 2. Montar o circuito e observar o funcionamento, relacionando e comentando sobre a atuação do P1 como referencial e ajuste da sensibilidade, e o funcionamento do sensor LDR. 3. Elabore o Lay out do circuito acima. 4. Comentários e conclusões. 15 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Amplificador Inversor O circuito seguinte representa um amplificador inversor. A tensão aplicada à sua entrada é vi e a tensão que surge na saída é vo. O ganho de tensão A deste circuito obtém-se de A = vo / vi. Não confundir este ganho com o do amp op. Sendo a corrente na entrada inversora ii = 0, a corrente i em R1 é a mesma que em R2. Por outro lado, se vd = 0, então v- = v+ = 0, porque a entrada não inversora está ligada à massa (potencial nulo). Com base nestas deduções é possível calcular o valor de i em R1 e em R2. O sinal (–) deve-se ao fato de que o sentido da tensão vo (da saída para a massa)ser inverso do sentido da corrente i em R2. Igualando as duas expressões, temos: I out = I in pois a Zin é muito alta assim: Vout / Rr = Vin / R1 onde: Vout R1 = Vin Rr onde Vout = Vin Rr / R1 Vout / Vin = Rr / R1 = Av que resulta em Exemplo numérico : R1 = 47 kΩ e Rr = 100 kΩ A tensão de saída é cerca do dobro da tensão de entrada. Para obter outro valor, basta alterar os valores das resistências. O sinal – significa que a saída e a entrada estão em oposição de fase. Se a tensão de entrada for, por exemplo, 0,5 V, a tensão de saída é vo = A x vi = (-2,1) x 0,5 = - 1,05 V. Rr +V R1 + Vin Vout 741 -V 16 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Amplificador Inversor 1. Circuito Rr 10K 12V +V R1 4k7 + Vin Vout 741 -V -12V 2. Aplicando-se um sinal de entrada Vin senoidal de 1Khz, 1Vpp, calcule e desenhe o sinal de saída Vout. 3. Monte o circuito. 4. Medir e desenhar o sinal de entrada Vin e saída Vout. 5. Comentários e conclusões. 17 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Amplificador não inversor. Aplicando-se o sinal de entrada Vin na entrada não inversora do AO, e executando a realimentação positiva, podemos controlar o ganho do circuito através da equivalência dos resistores de realimentação, assim: I out = I in pois a Zin é muito alta assim: Vout / Rr = Vin / R1 onde: Vout = Vin Rr / R1 Vout R1 = Vin Rr onde que resulta em Vout / Vin = Rr / R1 = Av porém Av = Vout/Vin = 1 Então: Av = 1 + Rr/R1 ‘Exemplo numérico : R1 = 47 kΩ e Rr = 100 kΩ A tensão de saída é cerca do dobro da tensão de entrada. Para obter outro valor, basta alterar os valores das resistências. O sinal – significa que a saída e a entrada estão em oposição de fase. Se a tensão de entrada for, por exemplo, 0,5 V, a tensão de saída é vo = A x vi = (3,1) x 0,5 = 1,55 V. +V + Vin Vout -V R1 Rr 18 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Amplificador Não Inversor 1. Circuito 12V +V + Vin Vout -V -12V R1 4k7 Rr 10K 2. Aplicando-se um sinal de entrada Vin senoidal de 1Khz, 1Vpp, calcule e desenhe o sinal de saída Vout. 3. Monte o circuito. 4. Medir e desenhar o sinal de entrada Vin e saída Vout. 5. Comentários e conclusões. 19 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Amplificador Somador com Amplificador Operacional O circuito somador é um circuito complexo para efetuar-se operações matemáticas, ele tem duas ou mais entradas Va, Vb e Vn, com os resistores correspondentes, Ra e Rb e Rn. Nesses resistores passam correntes ia = Va/Ra e ib = Vb/Rb. A corrente i1 neste caso vale ia+ib. A corrente i2 é Vo/Ro, como no exemplo anterior, e a corrente i de entrada no amplificador operacional vale aproximadamente zero. Temos então: 0 = i = Vo/Ro + Va/Ra + Vb/Rb, ou seja: Vo = - (Va.Ro/Ra + Vb.Ro/Rb) = - 20 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. EXPERIMENTO: AMPLIFICADOR SOMADOR COM AO 1. De acordo com o circuito abaixo: +12V R6 27k R1 680R VA R4 22k +12V + 741 R2 100R VB R5 15k -12V R3 120R 2. Pede-se: a) Calcule o valor de tensão no ponto VA b) Calcule o valor de tensão no ponto VB c) Calcule o valor de tensão no ponto Vout d) Montar o circuito e) Medir o valor da tensão no ponto VA f) Medir o valor da tensão no ponto VB g) Medir o valor da tensão no ponto Vout h) Conclusões e comentário 21 Vout ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Conversores D/A e A/D Nem só com circuitos digitais se faz um computador. Também são necessários os circuitos analógicos. Os principais circuitos analógicos são os existentes na placa de som, no modem e o trecho da placa de vídeo que envia as informações de cor para o monitor. Circuitos analógicos são formados por transitores, resistores, capacitores, indutores, diodos, transformadores e outros componentes “não digitais”. Para exemplificar esses circuitos, mostraremos aqui o funcionamento dos conversores D/A (Digital-Analógicos) e A/D (Analógicos-Digitais). Os conversosres D/A são encontrados na placa de som, fazendo a conversão de sons digitalizados para o formato analógico, podendo assim ser amplificados e enviados para os alto falantes. A base do funcionamento dos conversores D/A e A/D é um circuito chamado amplificador operacional. O circuito somador é a base para um conversor D/A ,através da escolha apropriada dos resistores. Este resultado pode ser generalizado no circuito acima, onde temos n entrada com tensões V1, V2,... Vn, e resistores R1, R2, ..., Rn: Vo = - Ro(V1/R1 + V2/R2 + V3/R3 + .... + Vn/Rn) Este circuito pode ser usado como um conversor analógico digital. Suponha que sua entrada seja formada por 4 bits. Digamos que os valores de tensão correspondentes 22 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. aos bits 0 e 1 sejam 0 volts e 1 volt, respectivamente. Tomemos para os resistores, os seguintes valores: Ro = 8k R1 = 8k R2 = 4k R3 = 2k R4 = 1k Ficamos então com: Vo = -8000 (V1/8000 + V2/4000 + V3/2000 + V4/1000), ou seja: Vo = - (V1 + 2.V2 + 4.V3 + 8.V4) Note que com este circuito, os valores de tensão (que correspondem aos bits do valor digital de entrada) aparecem com pesos 1, 2, 4 e 8, exatamente como no sistema binário. Se tivermos por exemplo as entradas V4V3V2V1 representando o valor binário 0110 (6 em decimal), ficamos com: Vo = - (1.0 + 2.1 + 4.1 + 8.0) = - 6 volts Portanto o valor digital 6 (0110) gerou na saída do circuito, o valor analógico de –6 volts. Da mesma forma o valor digital 5 (0101) resulta no valor analógico de –5 volts, o valor digital 11 (1011) resulta no valor analógico igual a –11 volts, e assim por diante. Nosso circuito é um conversor digital-analógico de 4 bits. 23 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. LISTA DE EXERCÍCIOS 01) Sendo analisado um Amplificador Operacional, pode-se afirmar que: A) Sua impedância das entradas é:.............................................. B) Sua impedância de saída é: ...................................................... 02) Explique resumidamente: Ganho diferencial de tensão em um AO. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 03) Explique ganho de tensão (Av), de um AO em malha aberta é: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 04) Sendo o circuito abaixo: A) Rr = 15 K, R1 = 10 K, Vin =0,5V, calcule Vout =........... B) Av = -2,5, R1=10 K, Vin= 0,5V , calcule Rr =.................. e Vout = .................... C) Av= -3, Rr=3 K, Vin= -0,5V , e Vout=..................... calcule R1=.................. 05) Sendo o circuito abaixo: A) Rr=15 K, R1=10 K, Vin= 0,5V, calcule Vout=........................ B) Av=3, R1=15K, Vin=0,5V, calcule Rr=..................... e Vout=....................... C) AV=5, Rr=60, Vout=1,5V, calcule R1=..................... e Vin=......................... 24 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. 06) Sendo o circuito abaixo, calcule o valor de Vout.=................................ 07) Sendo o circuito abaixo: A) Preencha a tabela abaixo , sabendo que os AO estão alimentados com +12/-12 v tensão Va Vb Vc Vd Ve Vf Pos 1 Pos2 B) Descreva o funcionamento do circuito. 25 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Amplificador de Áudio com 741 O circuito abaixo demostra de maneira experimental a utilização de um Amplificador Operacional na configuração de amplificador de áudio. 12V 15k 12V 22k 2,2uF 100R + + MIC + 470uF -12V Microfone de Eletreto São aqueles pequenos microfones, bastante usados em telefones e em muitos outros aparelhos. O princípio de funcionamento é basicamente o de um microfone capacitivo. Na figura, 1 é uma membrana condutora elástica, que faz contato elétrico com a carcaça 5. 3 é uma membrana condutora rígida isolada da carcaça e 2 é um dielétrico entre as duas, ou seja, o conjunto forma um capacitor. Entre 1 e 2 há uma fina camada de ar (exagerada na figura), de forma que as vibrações sonoras incidentes sobre o diafragma o deformam e, por conseqüência, a capacitância do conjunto varia. Desde que o nível do sinal é muito baixo, há um transistor tipo FET para amplificar. Mas por que o nome eletreto? Para quem não conhece, eletreto é designação para os materiais isolantes (ou dielétricos) que têm a capacidade de adquirir e manter cargas elétricas. 26 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Notar que o arranjo da figura não funcionaria se fosse usado um dielétrico comum. Seria necessária uma fonte de tensão para manter o capacitor carregado e, assim, ter um sinal na porta do FET. Com um dielétrico de eletreto, o capacitor fica permanentemente carregado, dispensando fonte externa. Eletretos são produzidos pelo aquecimento de certos dielétricos e posterior resfriamento em um campo elétrico de alta intensidade. Pode-se fazer uma comparação com um microfone indutivo: um diafragma acoplado a uma bobina que fica parcialmente introduzida em um núcleo de ferro. Se fosse apenas isso, a bobina seria um indutor variável, necessitando de uma corrente externa para produzir um sinal. Se o núcleo de ferro fosse um ímã permanente, o sinal seria produzido sem auxílio externo. Portanto, eletretos podem ser considerados equivalentes elétricos aos ímãs permanentes do magnetismo. 27 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. CI TIMER 555 Diagrama em Blocos Funcionamento Enquanto a entrada "Limiar" (Threshold) (pino 6) estiver em nível inferior a 2/3 de Vcc, a saída do comparador permanecerá no nível baixo. Quando esta tensão for superada, a saída do comparador passará para nível alto, impondo na saída do Flip Flop nível alto. O transístor de descarga fica diretamente polarizado, passando à condução, e a saída do circuito passa para nível baixo. Quando a tensão aplicada na entrada "Disparo" (Trigger) (pino 2) cai abaixo de 1/3 de Vcc, a saída do comparador actua sobre a entrada S (Set) do Flip Flop, fazendo com que a saída Q passe para nível baixo. O transístor de descarga passa ao corte e a saída do circuito passa para nível alto. Independentemente dos níveis de tensão presentes nas entradas "Threshold" (pino 6) e "Trigger" (pino 2), se a entrada "Reset" (pino 4) estiver a nível baixo (U < 28 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. 1V), a saída Q do Flip Flop passa para nível alto e a saída do circuito (pino 3) passa para nível baixo, assim permanecendo enquanto estas condições se mantiverem. Circuito Multivibrador Monoestável Considere-se o estado inicial: a saída do circuito está a zero; a entrada limiar (pino 7) está a nível baixo (visto o transistor de descarga estar saturado); e a entrada de disparo (pino 2) está a nível alto (através de R1). Se fecharmos a chave S, durante uma fração de segundo, a entrada de disparo vai a zero, provocando nível alto na saída (pino 3) e bloqueio do transistor de descarga, o que permite a carga do capacitor C1, através da resistor R2. Quando a tensão aos terminais do capacitor C1 atinge 2/3 de Vcc (entrada limiar / entrada não inversora), a saída do comparador A1 aplica um nível alto na entrada Reset do flip-flop, obrigando a saída do flip-flop a assumir um nível alto, o que faz a saturação do transistor e ao nível baixo na saída do circuito (pino 3). O tempo em que a saída do circuito permanece ativa é dado pela expressão: T=1,1xR2xC1 Circuito Multivibrador Astável Considere-se o estado inicial (instante em que se liga o circuito): o capacitor C1 está descarregado; o comparador A1 tem na sua saída o nível zero; e o comparador A2 tem na sua saída o nível um (conseqüência da tensão presente nas entradas disparo e limiar). Tudo isto provoca a alteração da saída do flip-flop para nível baixo, que por sua vez, não só bloqueia o transistor de descarga, como também comuta para nível alto a saída do circuito. De seguida, o condensador C1 vai carregar-se, através de R1 em série com R2. 29 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Ao atingir-se 2/3 de Vcc, a saída do comparador A1 (Reset do flip-flop) passa para nível alto, forçando a saída do flip-flop a passar também para nível alto, o que, por sua vez, provoca: a comutação da saída do circuito para nível baixo e a saturação do transístor de descarga. Este estado do transístor permite a descarga do capacitor C1, através de R2. Ao atingir-se 1/3 de Vcc, inicia-se um novo ciclo. O dimensionamento do multivibrador astável é feito com recurso às seguintes expressões: t1=0,693x(R1+R2)xC1 t2=0,693xR2xC1 Tt=t1+t2 F = 1/ Tt 30 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Circuito Monoestável com 555 1- Montar o circuito abaixo e preencher a tabela 1. 2- Observar a função do pino 4 do CI 555 e fazer as considerações. 3- Elaborar a conclusão geral. CT RT 100 μF 68K 150 μF 68K 470 μF 68K 100 μF 100K 150 μF 100K 470 μF 100K Tempo teórico Tabela 1 31 Tempo prático ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Circuito Astável com 555 1- Montar o circuito abaixo. 2- Observar a função do pino 4 do CI 555 e fazer as considerações. 3- Com o canal 1 do osciloscópio monitorar a carga e descarga do capacitor, com o canal 2 monitorar a saída do 555. 4- Traçar o gráfico sobreposto do circuito com os devidos valores obtidos no experimento. 5- Traçar o gráfico sobreposto do circuito com os devidos valores obtidos teoricamente. 32 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Circuito para análise. Sendo o circuito abaixo: a) Analise e descreva o funcionamento do circuito. b) Faça o gráfico sobreposto do circuito, sendo: Disparo S1 Pino 6 do CI1 Pino 3 do CI1 Pino 4 do CI2 Pino 6 do CI2 Pino 3 do CI2 33 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Experimento: Oscilador Controlado por Tensão com 555 1- Sendo o circuito abaixo, onde R1= 10K, R2= 150K, C1= 10nF e Vcc= 12v. a) Montar o circuito. b) Preencher a tabela abaixo: Vref Freq. out 4v 5v 6v 7v 8v 9v 10v c) Construir o gráfico Vref x Freqüência Out. 34 ELETRÔNICA BÁSICA 3 – Prof. Kobori. Referências Bibliográficas : CAPUANO, Francisco e MARINO, Maria. Laboratório de Eletricidade e Eletrônica. São Paulo: Érica, 1995. MALVINO, Albert P. Eletrônica . vol.1 e 2 . Pearson Education do Brasil Ltda., 1997. MARKUS, Otávio. Ensino Modular: Sistemas Analógicos - Circuitos com Diodos e Transistores. São Paulo: Érica, 2000. ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira. Análise de Circuitos em corrente Alternada. São Paulo: Érica. ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira. Análise de Circuitos em corrente Contínua. São Paulo: Érica. MARKUS, Otávio. Ensino Modular: Teoria e Desenvolvimento de Circuitos Eletrônicos. São Paulo: Érica, 2000. MARKUS, Otávio. Ensino Modular: Eletricidade – Corrente Contínua. 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