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LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA BÁSICA I – EE531
QUARTA EXPERIÊNCIA
ALUNOS:
Eliabe Queiroz
Maiane Noronha
RA 091000 Turma W
RA 092145 Turma W
Data: 25/05/2012
Bancada: 2
1.
RESULTADOS DO EXERCÍCIO PREPARATÓRIO DA QUARTA EXPERIÊNCIA
1.1 CIRCUITO AMPLIFICADOR DE GANHO CONTROLADO
Nesta quarta experiência estudaremos o comportamento do circuito
amplificador de ganho controlado por tensão com um amplificador operacional e um
transistor JFET.
Num transistor JFET, as curvas de dreno apresentam uma região ôhmica, ou
seja, uma região na qual a corrente Id é proporcional à tensão Vds. Dessa forma,
quando utilizado nessa região, o JFET opera como um resistor controlado por tensão,
pois aplicando um pequeno sinal CC ou CA no dreno, conforme a tensão Vgs muda, a
“resistência” do JFET varia.
Fig.1 – Diagrama do circuito amplificador de ganho controlado.
Segue os gráficos da varredura paramétrica da saída com Vfet variando com
quatro valores (análise paramétrica).
Fig.2 – Os quatro valores da tensão Vfet variando.
Fig.3 – Varredura paramétrica da saída com Vfet variando com quatro valores.
Podemos observar comparando os gráficos acima que, conforme aumenta o
módulo da tensão Vfet, o ganho diminui, sendo inversamente proporcionais.
Observamos também que o ganho máximo gira em torno de 3, e o ganho mínimo em
aproximadamente 1,5.
Segue agora o gráfico para a varredura AC da entrada.
Fig.4 – Gráfico para a varredura AC da entrada.
No gráfico acima podemos analisar que as curvas da tensão Vout conforme a
variação de Vfet. E ela condiz com o esperado, de que há uma relação inversamente
proporcional entre Vfet e o ganho.
2.
RELATÓRIO DA QUARTA EXPERIÊNCIA
2.1 INTRODUÇÃO
Neste relatório analisaremos o funcionamento de dois tipos de circuitos: um
circuito amplificador de ganho controlado por tensão e um circuito retificador de onda
completa e detector de envoltória.
Estes circuitos encontram-se na figura abaixo:
Iremos detalhar melhor cada um deles nos próximos itens.
2.2 CIRCUITO AMPLIFICADOR DE GANHO CONTROLADO
Primeiramente, analisaremos o circuito amplificador de ganho controlado por
tensão abaixo:
Fig.5 – Circuito amplificador de ganho controlado por tensão.
Este amplificador de ganho controlado é constituído pelo uso de transistores
JFET, e também por um amplificador operacional que está na configuração não
inversora. Neste circuito temos também um jumper. Se ele estiver fechado, ali
teremos um curto. Com isso, o “terra” sobe para o resistor R10, e assim o ganho se
torna máximo. Agora, se a tensão estiver negativa, o circuito se torna controlado por
tensão. O ganho do amplificador operacional será reduzido. Ou seja, abrindo o jumper
o ganho será controlado, a tensão vai diminuindo.
Este circuito tem por objetivo alterar o ganho do amplificador de acordo com a
tensão de entrada. Para sinais com intensidade muito grande o circuito reduz o ganho,
enquanto para sinais com intensidade menor aumenta o ganho do circuito. Este
comportamento sem o jumper de atenuação na saída para sinais com grande
amplitude ou de crescimento na saída para sinais com pouca amplitude (inversamente
proporcional) é o esperado do circuito conforme simulamos anteriormente.
2.2.1 Simulações e Resultados Experimentais
Fizemos as varreduras em tensão com e sem o jumper para avaliar a variação
do ganho em relação da amplitude do sinal. O sinal de entrada foi de 1 kHz, iniciando
com 100mVpp até 8Vpp, medimos na OurL com os potenciômetros na posição de
ganho máximo.
A seguir, temos a varredura em tensão com jumper:
Fig.6 – Varredura em tensão com jumper.
Pela análise do gráfico de varredura com o jumper verifica-se que o ganho se
mantém em torno de 3, um ganho máximo constante, como era esperado.
Agora, temos a varredura em tensão sem jumper:
Fig.7 – Varredura em tensão sem jumper.
Agora, sem o jumper podemos perceber que o ganho começa no valor máximo
em torno de 3 e vai caindo, tendendo para um valor de 1,5 aproximadamente. Este
comportamento sem o jumper de atenuação do ganho para sinais de grande
amplitude é o esperado conforme explicamos o funcionamento do circuito.
Adquirimos também a forma de onda do osciloscópio com o ganho sendo
controlado, ou seja, sem jumper, mostrando a forma de onda na saída sendo
distorcida.
Temos a forma de onda retirada do osciloscópio, que mostra como o
amplificador de ganho controlado atenua o sinal:
Fig.8 – Forma de onda retirada do osciloscópio.
2.3 CIRCUITO RETIFICADOR E DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
Segue o circuito retificador de onda completa e detector de envoltória:
Fig.9 – Circuito detector e retificador.
Neste circuito, em função da existência dos diodos D1 e D2, teremos o seguinte
comportamento: se a tensão Vi que está no resistor R5 for positiva, a tensão na saída
(entre o diodo D2 e o resistor de 180k) será nula. Mas se a tensão Vi for negativa, o
ganho será fornecido pelos resistores R5 e R3, funcionando como um amplificador com
configuração não inversora.
2.2.1 Simulações e Resultados Experimentais
Fizemos uma varredura em tensão adquirindo o valor do nível de saída do
circuito retificador. A entrada com frequência 1 kHz e tensão variando de 100mVpp até
9Vpp. A saída, olhando o circuito acima é OurDet L.
Comparando o valor da tensão Vpp de entrada com o Vrms de saída,
analisamos o gráfico com uma forma de onda retificada em baixa frequência abaixo.
Fig.10 – Forma de onda retificada em baixa frequência.
Há uma proporção linear entre a tensão de entrada e a tensão de saída, como
era esperado.
Adquirimos então a forma de onda pelo osciloscópio da onda sendo retificada
(OurDet L) primeiramente em baixa frequência (10Hz), usando uma tensão de entrada
de cerca de 1Vpp:
Fig.11 – Forma de onda retirada do osciloscópio em baixa frequência.
Agora, em uma frequência mais elevada (5kHz) temos:
Fig.12 – Forma de onda retirada do osciloscópio em alta frequência.
Vemos que a forma de onda em baixa frequência 10Hz descarrega mais o
capacitor do que a frequência de 5kHz, conforme era esperado. Assim, para altas
frequências o circuito se comporta como detector de envoltória, que impede uma
queda mais brusca. Isso porque o capacitor descarrega mais lentamente do que em
comparação com baixas frequências.
2.4 CONCLUSÕES
Neste relatório foram estudados o funcionamento de um circuito amplificador de
ganho controlado por tensão e de um circuito retificador de onda completa e detector
de envoltória. Em ambas as análises, os resultados experimentais foram compatíveis
com as simulações.
Vimos que o circuito retificador se comporta como detector de envoltória para
altas frequências, impedindo uma queda brusca da tensão do capacitor. Vimos
também uma proporção linear entre a tensão de entrada e a tensão de saída no
circuito retificador.
No circuito amplificador de ganho controlado por tensão, observamos analisando
o gráfico de varredura com o jumper que o ganho se mantém num valor máximo em
torno de 3. E que, este mesmo gráfico sem o jumper apresenta o ganho começando
num valor máximo em torno de 3 e que vai caindo, tendendo para um valor de 1,5
aproximadamente.
3.
NOTIFICAÇÃO DE PROBLEMAS COM O KIT UTILIZADO
Não tivemos problema com o kit 2 utilizado.
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