APOSTILA DE MEDIDAS APOSTILA DE MONTAGEM E CIRCUITO IMPRESSO APOSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS

(1)

CURSO SEQUENCIAL

3º SEMESTRE

Turmas: 3C ELT

APOSTILA DE MEDIDAS

APOSTILA DE MONTAGEM E CIRCUITO IMPRESSO

APOSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS

ALUNO: _______________________________________________ TURMA: _______ Tel. de contato em caso de perda da apostila: _______________

CEFET-RJ: Av. Maracanã, 229 _– bloco B / 3º andar Rio de Janeiro - RJ 20271-110 / Brasil Telefone: 2566 3153 / 2566 3197

(2)

Adriano Martins Moutinho

Alberto Jorge Silva de Lima

André de Souza Mendes Antonio José Caulliraux Pithon Aridio Schiappacassa de Paiva

Carlos Alberto Gouvêa Coelho Carlos Artexes Simões

Edgar Monteiro da Silva

Eduardo Henrique Gregory Pacheco Dantas

José Bastos José Carlos Andrades

José Fernandes Pereira

José Mauro Kocher Mauro da Silva Alvarez Milton Simas Gonçalves Torres

Paulo César Bittencourt (Cedido da UNed de Petrópolis)

Paulo José Monteiro da Cunha

Péricles Freire dos Santos

Rui Márcio Carneiro Arruda

(3)

(4)

2

Sumário

APOSTILA DE MEDIDAS 3 ... 4

1ª PRÁTICA ... 5

AMPLIFICADORES A FET ... 5

2ª PRÁTICA ... 8

OSCILADOR PHASE SHIFT ... 8

3ª PRÁTICA ... 12

COMPARADORES COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL ... 12

4ª PRÁTICA ... 15

AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO INVERSOR, NÃO-INVERSOR E BUFFER ... 15

5ª PRÁTICA ... 19

AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO SOMADOR E SUBTRATOR (AMPLIFICADOR DIFERENCIAL) ... 19

6ª PRÁTICA ... 22

CIRCUITOS INTEGRADOR E DIFERENCIADOR COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL ... 22

7ª PRÁTICA ... 26

MULTIVIBRADOR ASTÁVEL E MONOESTÁVEL COM INTEGRADO 555 ... 26

8ª PRÁTICA ... 31

OSCILADOR EM PONTE DE WIEN ... 31

APOSTILA DE MONTAGEM E CIRCUITO IMPRESSO ... 34

1ª PRÁTICA ... 35

Criação de Placas de Circuito Impresso (PCI) com o Software Eagle ® - Esquema e Biblioteca ... 35

2ª PRÁTICA ... 38

Criação de Placas de Circuito Impresso (PCI) com o Software Eagle ® Eliminando erros e Roteando ... 38

3ª PRÁTICA ... 40

Criação de layouts - Ponte de Wheatstone e Amplificador a Transistor ... 40

4ª PRÁTICA ... 43

Criação de layouts _– Astável com Saída de Potência... 43

5ª PRÁTICA ... 45

Criação de layouts _– Amplificador para mp3 player ... 45

Anexo 1 _– Datasheet do TDA2003 ... 46

Anexo 2- Datasheet do transistor BC548 ... 48

Anexo 3 - Datasheet do encapsulamento DIP18 ... 49

Anexo 4 - Datasheet do circuito integrado LM317 ... 50

6ª PRÁTICA ... 52

RETRABALHANDO OS COMPONENTES SMD - Retirando componentes ... 52

7ª PRÁTICA ... 57

RETRABALHANDO OS COMPONENTES SMD - Soldando componentes ... 57

APOSTILA DE SISTEMAS DIGITAIS ... 59

1ª PRÁTICA ... 60

PORTAS LÓGICAS BÁSICAS ... 60

2ª PRÁTICA ... 64

SIMULADOR DE PROJETOS DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS _– LÓGICA COMBINACIONAL ... 64

3ª PRÁTICA ... 70

DECODIFICADOR ... 70

4ª PRÁTICA ... 74

ESTUDO DOS FLIP-FLOPS RS BÁSICOS E JK ... 74

5ª PRÁTICA ... 79

CONTADOR HEXADECIMAL... 79

6ª PRÁTICA ... 81

ESTUDO DOS CONTADORES DE DÉCADA E BINÁRIO ... 81

(5)

3

(6)

4

(7)

5

1ª PRÁTICA

AMPLIFICADORES A FET

OBJETIVOS

 Identificar as configurações básicas dos circuitos com FET.

 Montar os circuitos propostos, correspondentes às configurações básicas do

FET.

 Medir níveis de tensão em estruturas de entrada e saída.

 Calcular ganhos de tensão.

 Verificar desvios angulares entre sinais de entrada e saída.

INTRODUÇÃO

As configurações básicas de um Transistor a Efeito de Campo são escolhidas para implementação dos circuitos, de acordo com diferenciações de impedância (para maior eficiência nos acoplamentos) e ganhos de tensão (relação entre níveis de tensão de entrada e de saída).

O FET pode ser configurado em três formas diferentes, como no quadro adiante. O terminal dreno é tipicamente um ponto de saída e o terminal gate (porta) um ponto de entrada, o que se dá na configuração Fonte Comum, a mais usual. Não existe possibilidade do gate ser o terminal de saída, bem como do dreno ser o de entrada, em nenhuma configuração.

Características das configurações básicas do FET (quadro comparativo)

Circuito Impedância

de entrada Impedância de saída Ganho de tensão

Defasagem entre os sinais de entrada e

saída

Fonte

Comum Elevada Média Médio _{(fase invertida)}180°

Gate

Comum Baixa Média Médio 0° (em fase)

Dreno

(8)

6

CIRCUITO 1

Figura 5.1 – Circuito Fonte Comun

MATERIAL UTILIZADO

RD = 4,7 k

RG = 1 M

RS = 1,2 k

CIN = 0,047 µF

COUT = 0,47 µF

CS = 0,047 µF.

FET = BF245 ou MPF102

PROCEDIMENTOS

1. Monte o circuito Fonte Comum da figura 5.1.

2. Aplique um sinal senoidal, com 1 kHz. Ajuste-o para Vo máximo, sem distorção.

3. Meça:

Vi = __________ V Vo= __________V

AV = __________ AVdB = _________dB

4. Faça a verificação do ângulo de fase, entre os sinais de entrada e saída.

 = __________

5. Retire o capacitor de fonte (CS) e repita os itens (2), (3), (4).

Vi = __________ V Vo= __________V

(9)

7

CIRCUITO 2

Figura 5.2 – Circuito Dreno Comum

MATERIAL UTILIZADO

RG1 = 1 M

RG2 = 220 k

RS = 4,7 k

CIN = 0,047 µF

COUT =0,047 µF

FET = BF245 ou MPF102

PROCEDIMENTOS

6. Monte o circuito Dreno Comum (figura 5.2).

7. Repita os itens (2), (3), (4).

Vi = __________ V Vo= __________V

AV = __________ AVdB = __________dB  = __________

8 - Preencha o quadrado comparativo sobre os itens (5) e (7).

Fonte Comum Dreno Comum

AV

AVdB

(10)

8

2ª PRÁTICA

OSCILADOR PHASE SHIFT

OBJETIVOS

 Medir o ponto de operação do circuito, verificando se está adequado à função.

 Observar as formas de onda na rede de realimentação.

 Medir a função de transferência da rede.

 Medir a freqüência de oscilação.

 Avaliar o desempenho do circuito com a alteração do ganho de tensão.

INTRODUÇÃO

O circuito é constituído por um amplificador emissor-comum ao qual se acrescenta uma malha RC de realimentação (figura 1). A tensão da base aparece no coletor amplificada e com fase invertida. Parte da tensão de coletor retorna à base pela estrutura RC, a qual produz outra inversão de fase (60° em cada célula RC = 180°). Assim, a realimentação é positiva (180° + 180°= 360° ou 0°) e produz oscilação.

Figura 1: Malha de defasagem.

Frequência de oscilação - A tensão de base, ao ser amplificada pelo EC, sofre uma inversão de fase. Para uma única freqüência, esse deslocamento é de 180º, de

maneira que o deslocamento total é nulo (ou de 360º). Em outras palavras, dizemos

que a fase de  é nula e que a realimentação é positiva para esta frequência, que é determinada pela expressão:

Condição de módulo - Além de fase nula, o produto  deve ter módulo maior

que 1. Tal condição é satisfeita quando atende à relação:

(11)

9

CIRCUITO

Figura 2

LISTA DE COMPONENTES

C1, C2, C3 = 0,47 F

CE = 22 F

Três capacitores de 2,2 nF.

R1, R2, R3 = 680 

RB1 = 330 k

RB2 = 100 k

RC = 2,2 k

RE = 1 k

RS = 2,2 k

Q1 = BC548

PROCEDIMENTO

1) Com S1 aberta e S2em 1, coloque o gerador em ―A‖.

2) Varie a freqüência do gerador e meça em qual freqüência (fm) a malha RC

proporciona uma defasagem de 180º no ponto ―E‖.

3) Tire o gerador do ponto A.

4) Calcule a freqüência em que o oscilador deverá oscilar.

fo = __________

5) Com S1 aberta, S2 em 1 e S3 fechada, meça o P.O.E.

VCE = ___________________ IC = _____________________

VRc = ___________________ VRe = ____________________

VRb1 = ___________________ VRb2 = ___________________

(12)

10 6) Ligue a estrutura de realimentação ao circuito (feche S1, coloque S2 em 2 e feche S).

7) Meça a freqüência de oscilação do circuito no ponto B (coletor).

f(medida ) = ________________________

8) Compare os valores de ―f‖ obtidos nos itens 2, 4 e 7.

2  fm = __________________________

4  f (calc.) = ______________________

7  f (med.) = ______________________

9) Observe e anote as formas de onda nos pontos B, C, D e E fazendo a correspondência no tempo:

(B)

(C)

(D)

(13)

11 (E)

10) Coloque capacitores de 2,2 nF em paralelo com cada um dos capacitores da malha RC. Repita os ítens 4 e 8.

f (calc.) = ____________________ f (med.) = ____________________

11) Verifique a condição de módulo. O circuito oscilará com um transistor de hfe = 49?

12) Qual deve ser o valor dos capacitores, para uma frequência de oscilação de 10 kHz?

(14)

12

3ª PRÁTICA

COMPARADORES COM AMPLIFICADOR

OPERACIONAL

OBJETIVO

• Analisar o comportamento do Amplificador Operacional como comparador de tensão.

INTRODUÇÃO

Devido a seu alto ganho, o amplificador operacional faz com que pequenas diferenças entre os sinais de entrada sejam suficientes para levar a saída a seus limites extremos (+V e -V, as tensões de alimentação). Essa característica permite a obtenção de circuitos muito sensíveis, tendo como limitação a sua frequência de operação, que depende do slew rate do amplificador operacional.

MATERIAL UTILIZADO

CIRCUITOS

Componentes Instrumentos

2 resistores de 100 k Fonte de alimentação DC

1 resistor de 1 k Osciloscópio

1 potenciômetro de 10 k Gerador de sinais

1 diodo zener de 4,7 V Multímetro digital

1 diodo zener de 6,3 V Protoboard

(15)

13

PROCEDIMENTO

1) Monte o circuito da figura 1.

2) Alimente o circuito e ajuste o potenciômetro de forma a fazer com que a saída varie entre +15 V e -15 V. Meça os valores de VA imediatamente antes e

imediatamente depois da transição entre as tensões de +15 V e -15 V.

VA inferior___________ VA superior___________

4) Alimente o circuito. Ajuste o gerador para fornecer um sinal de 1 Vp na frequência de 1 kHz e o aplique na entrada do circuito.

5) Observe as formas de onda de entrada e saída simultaneamente na tela do osciloscópio (canal 1 do osciloscópio na entrada e canal 2 na saída do circuito). Esboce-as a seguir.

6) Anote os valores das tensões de pico positivo e pico negativo da saída do circuito

+VP = __________ -VP = ___________

7) Meça os tempos de subida (rise time) e de descida (fall time) do sinal de saída.

Para isso, ajuste a base de tempo de modo a ver as inclinações nas bordas de subida e descida do sinal (da ordem de microssegundos), bem como ajuste a escala vertical de modo que o sinal ocupe exatamente a tela toda, caso haja marcas de 10% e 90% nela, ou então de modo que o sinal ocupe exatamente cinco divisões. Meça, então, o tempo que o sinal leva para ir de 10% a 90% da amplitude na subida e de 90% a 10% da amplitude, na descida.

Rise time = ________ Fall time = ________

8) Calcule o slew rate (taxa de variação) do 741, dividindo a variação da tensão de

saída pelo tempo de transição (V/s).

(16)

14 9) Modifique a tensão de alimentação da fonte para ± 7,5 V e repita os itens 4, 5 e 6.

+VP = __________ -VP = ___________

11) Repita os itens 4, 5 e 6.

+VP = __________ -VP = ___________

13) Repita os itens 4, 5 e 6.

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15

4ª PRÁTICA

AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO INVERSOR,

NÃO-INVERSOR E BUFFER

OBJETIVOS

 Medir o ganho de tensão das configurações.

 Medir as impedâncias de entrada e saída.

 Observar a influência dos resistores de realimentação no ganho de tensão.

INTRODUÇÃO

O Amplificador Operacional (AO ou Op Amp) é um circuito eletrônico

disponibilizado na forma chip (circuito integrado monolítico), que possui as seguintes

características:

a) Ganho elevado;

b) Impedância de entrada elevada; c) Impedância de saída baixa; d) Resposta de frequência ampla.

As características de impedâncias favorecem a utilização como amplificador de tensão. A realimentação negativa é empregada para controlar as características de ganho.

Pode ser implementado em três configurações básicas:

a) Amplificador inversor – o sinal é aplicado na entrada inversora junto com o sinal realimentado, enquanto a entrada não inversora é conectada à massa, diretamente ou através de um resistor de balanceamento opcional (para redução do erro de off-set).

Av = - Rf / Ri

b) Amplificador não-inversor – o sinal é aplicado na entrada não-inversora, enquanto a entrada inversora recebe, por um divisor de tensão, parte da tensão de saída.

Av = (Rf / Ri) + 1

c) Amplificador buffer – possui uma ligação direta entre os terminais da

entrada inversora e da saída. Dessa forma, a realimentação é máxima e o ganho se torna unitário.

(18)

16

MATERIAL UTILIZADO

1 resistor de 470  Gerador de sinais

2 resistores de 1 k Osciloscópio duplo-traço

1 resistor de 10 k Multímetro digital

1 resistor de 22 k Fonte de alimentação

1 resistor de 33 k Protoboard

1 resistor de 47 k

Circuito integrado 741

CIRCUITOS

Fig. 1: Inversor Fig. 2: Não Inversor Fig. 3: Buffer

DADOS TÉCNICOS

O amplificador operacional 741 é fabricado por diversas empresas, com diferentes identificações, como por exemplo: µA741, pela Texas Instruments; CA741, pela Intersil e LM741, pela National Semiconductors. O 741 é um dos muitos AOs disponíveis e o mais comum.

Seu encapsulamento usual é o dual in line (pinos em linha) em plástico, com oito

pinos (4 + 4), como ilustrado a seguir, mas também é possível encontrar o dual in line (DIP) em cerâmica e o cilíndrico, em metal, bem como versões para montagem

em superfície (SMD) e com mais de um 741 na mesma peça (com mais pinos, naturalmente).

(19)

17

Fig. 5: Aspecto de um AO 741 em DIP Fig. 6: Circuito interno simplificado de um AO 741

PROCEDIMENTO

1) Monte o circuito da fig. 1 e aplique tensão DC de alimentação simétrica de +10V e -10 V.

2) Aplique um sinal senoidal na frequência de 1 kHz ao circuito (ei) e ajuste o nível

para obter na saída a máxima amplitude, sem distorção.

3) Meça os níveis de sinais de entrada e saída e determine o ganho de tensão.

ei = _______ eo = _______ Av = _______

4) Substitua o resistor de 10 k (Ri) pelos resistores indicados e novamente meça

os sinais de entrada e saída e calcule o ganho de tensão.

Ri = 22 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

Ri = 33 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

Ri = 47 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

5) Faça a verificação do ângulo de fase entre os sinais de entrada e saída:  = -____

6) Meça a impedância de entrada: Zin = _________

7) Comprove a impedância próxima a zero na saída do circuito, utilizando como carga um resistor de 1 k e, depois, um de 470 . Observe se houve variação da tensão da saída no osciloscópio ao trocá-los.

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18 8) Monte o circuito da figura 2 e repita os itens (2), (3), (4), (5) e (6).

Ri = 10 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

Ri = 22 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

Ri = 33 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

Ri = 47 k ei = _______ eo = _______ Av = _______

 = _______ Zin = _______

9) Monte o circuito da figura 3 e repita os itens (2) e (3).

(21)

19

5ª PRÁTICA

AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO SOMADOR E

SUBTRATOR (AMPLIFICADOR DIFERENCIAL)

OBJETIVOS

 Verificar a ação de soma e subtração dos circuitos.

 Medir o ganho de tensão relativo a cada uma das entradas do somador, separadamente.

 Observar a relação de fase entre o sinal de saída e o das entradas inversora e não inversora no amplificador diferencial.

INTRODUÇÃO

O dispositivo Amplificador Operacional possui essa denominação devido ao fato de permitir operações aritméticas entre sinais aplicados às suas entradas.

Somador

No circuito somador, os sinais são aplicados na entrada inversora, cada um através de um resistor. Este circuito tem por finalidade apresentar na saída uma tensão proporcional à soma algébrica dos sinais de entrada, sendo que o ganho dado a cada sinal de entrada está associado ao resistor dessa entrada.

eo = - [(R4 / R1) ei1 + (R4 / R2) ei2 + (R4 / R3) ei3]

Subtrator

O amplificador subtrator apresenta sinais diferentes aplicados às entradas inversora e não inversora. Este circuito tem por finalidade apresentar na saída uma tensão proporcional à diferença dos sinais aplicados nas entradas. Tal função define o circuito como amplificador diferencial ou amplificador de erro.

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20

MATERIAL UTILIZADO

2 resistores de cada: 1 k, 10 k Fonte de alimentação

1 resistor de cada: 10 , 33 , 47 , 2,2 k, 4,7 k, 22 k Gerador de sinais

1 circuito integrado A741 Osciloscópio

Protoboard

CIRCUITOS

Fig. 1: Circuito somador Fig. 2: Circuito subtrator Fig. 3: Divisor resistivo

PROCEDIMENTO

1) Monte o circuito da figura 1 e aplique alimentação simétrica de +10 V e -10 V.

2) Aplique um sinal de 1 kHz em cada entrada do somador, uma de cada vez, sem que o sinal de saída distorça; meça o nível dos sinais e calcule o ganho de tensão individual, por entrada.

Av1= ________ Av2= ________ Av3= ________

3) Ligue as saídas do divisor da figura 3 às entradas do somador da figura 1 e aplique um nível de tensão eS de modo que a tensão de saída eo não sofra

distorção.

4) Meça os valores de e1, e2 e e3: e1 = _____ e2 = _____ e3 = _____

5) Calcule e meça a tensão de saída: eo = _______

6) Monte o circuito da figura 2 e aplique alimentação simétrica de +10 V e -10 V.

7) Aplique um sinal de 1 kHz em cada entrada do subtrator, uma de cada vez, sem que o sinal de saída distorça; meça o nível dos sinais e calcule o ganho de tensão individual, por entrada.

(23)

21 8) Verifique a fase da tensão de saída relativa a cada entrada do subtrator.

1 =____________ 2 =____________

9) Ligue as saídas do divisor da figura 3 às entradas do subtrator da figura 2 e aplique um nível de tensão eS de modo que a tensão de saída eo não sofra

distorção.

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6ª PRÁTICA

CIRCUITOS INTEGRADOR E DIFERENCIADOR COM

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

1ª Parte - CIRCUITO INTEGRADOR

OBJETIVOS

 Ajustar o sinal de entrada dentro dos limites propostos para comportamento do circuito como integrador.

 Comparar a constante de tempo (RC) do circuito com o período e o semiperíodo

do sinal de entrada.

 Representar graficamente as formas de onda de entrada e saída no domínio de

tempo.

 Modificar a frequência do sinal de entrada e representar graficamente as eventuais modificações ocorridas na saída.

INTRODUÇÃO

O circuito Integrador realiza a operação matemática da integração, uma vez que ele fornece uma tensão de saída proporcional à integração da tensão de entrada. Se for usada uma onda quadrada como tensão de entrada, a forma de onda da saída será uma rampa, que é uma tensão linearmente crescente ou decrescente. A seguir faremos o desenvolvimento de uma expressão para a tensão de saída do Integrador.

Conhecemos a relação entre capacitância, carga e tensão, C = Q / V, onde Q é a carga no capacitor e V a tensão sobre o capacitor.

Se resolvermos a equação em função de V, teremos: V = (1 / C) x Q

Como sabemos, Q é a carga total acumulada no capacitor, que é o resultado da corrente multiplicada pelo tempo de carga no capacitor. A representação

matemática empregando a integração é a seguinte: Q =  i dt

Substituindo Q na equação de V, teremos, usando uma tensão instantânea v, a seguinte expressão para a tensão:

v = 1  i dt

C

Analise o circuito apresentado. Supondo o ponto de intersecção entre R1 e R2 como

terra virtual e a corrente i que circula por R1 igual à corrente de carga no capacitor,

vem:

i = vin / R1

Logo, podemos mostrar que a equação da tensão de saída, considerando o capacitor descarregado inicialmente, é:

vo = - 1  i dt

RC

OBS: O sinal negativo explica-se porque a tensão vin está aplicada à entrada inversora

(25)

23

CIRCUITO

COMPONENTES

Obs.: R2 >> R1

PROCEDIMENTOS

1.1 – Ajuste a tensão de entrada em 1 Vpp, usando o gerador de onda quadrada na

frequência de 10 kHz.

1.2 – Compare a constante de tempo do circuito (RC) com o período e o semiperíodo da tensão de entrada.

T = ________ Tvin = __________ Tvin / 2 = ________

1.3 _– Analise as formas de onda de entrada e saída, indicando as amplitudes, períodos e eventual defasagem; mantenha a devida correspondência no tempo.

1.4 – Altere a frequência da tensão de entrada para 100 kHz. Represente, no gráfico abaixo, as amplitudes, períodos e eventual defasagem.

R1 = 12 k

R2 = 100 k

(26)

24

2ª Parte - CIRCUITO DIFERENCIADOR

OBJETIVOS

 Ajustar o sinal de entrada nos limites propostos para o comportamento do circuito como diferenciador.

 Comparar a constante de tempo do circuito (RC) com o período e o semiperíodo

do sinal de entrada.

 Representar graficamente as formas de onda de entrada e saída no domínio do

tempo.

 Modificar a frequência do sinal de entrada e representar graficamente as eventuais alterações ocorridas na saída.

INTRODUÇÃO

Quando do estudo do Diferenciador RC foi usada uma rede de avanço de fase como a da figura abaixo. Aplicando-se à entrada um sinal retangular, como mostra a forma de onda ao lado esquerdo do circuito, a saída do circuito fornece pulsos positivos e negativos, como em Vo.

Se um Diferenciador RC tiver que fornecer pulsos de curta duração, a constante de tempo (RC) deve ser pelo menos 10 vezes menor que a largura do pulso T.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL DIFERENCIADOR

Quando a tensão de entrada varia, o capacitor se carrega ou descarrega. Em razão da elevada Zi do AO, a corrente do capacitor passa através do resistor de

realimentação, produzindo uma tensão. Esta tensão é proporcional à inclinação da tensão de entrada.

A corrente ic depende do valor de Vin e da frequência desse sinal. Analisando

o circuito da página seguinte, podemos escrever:

IC = C x [dvin / dt] e iR = vout / R

Logo, a tensão de saída do circuito é: vout = - R x iR

Como iC = iR em razão da elevada Zi, segue-se: vout = -RC x [dvin / dt]

(27)

25

CIRCUITO

COMPONENTES

Obs: A resistência em série, com o capacitor impede as oscilações em alta frequência e limita o ganho de tensão de malha fechada em alta frequência .

PROCEDIMENTO

2.1 – Ajuste o sinal de entrada em 1 Vpp , usando gerador de onda quadrada na frequência de 400 Hz.

2.2 – Faça uma análise comparativa entre as constantes de tempo do circuito (RC), o período de tensão de entrada (T) e o semiperíodo da tensão de entrada (T/2).

TRC = _________ T = _________ T/2 = _________

2.3 – Represente graficamente as formas de onda, em correspondência do tempo,

indicando as amplitudes, períodos e defasagens.

2.4 – Altere a frequência da tensão de entrada para o dobro da frequência crítica do circuito.

2.5 – Represente graficamente as formas de onda, em correspondência do tempo,

indicando as amplitudes, períodos e defasagens.

Formas de onda do item 2.3 Formas de onda do item 2.5

Vi (V) Vi (V)

t t

Vo (V) Vo (V)

t t

R1 = 22 k

R2 = 220 k

(28)

26

7ª PRÁTICA

MULTIVIBRADOR ASTÁVEL E MONOESTÁVEL COM

INTEGRADO 555

OBJETIVOS

 Observar as formas de onda nos circuitos.

 Calcular e medir o período das formas de onda.

 Alterar a tensão de alimentação do circuito astável e verificar a variação de sua frequência de resposta.

INTRODUÇÃO

O circuito integrado 555 é uma estrutura monolítica que apresenta as seguintes características:

- Compatível com as famílias TTL e CMOS; - Alimentação entre 3 V e 15 V;

- Nível de corrente de saída elevado (200 mA); - Resposta de tempo 1s a 1 hora.

Possui, como aplicação prática, a implementação de multivibradores, que po-dem ser utilizados nas funções de sincronismo e temporização.

Utilização do 555 como Multivibrador Astável

O circuito astável é capaz de gerar pulsos pela interligação dos terminais denominados sensor de nível (pino 6) e disparador (pino 2) a um circuito RC que tende a se carregar com Vcc, como se vê nas figuras a seguir.

A carga de C é por (RA + RB) e sua descarga se dá por RB.

(29)

27

Figura 3:Forma de onda na saída

O tempo em que a forma de onda permanece no nível alto, correspondente à carga do capacitor, é chamado tH, e tempo em que a forma de onda permanece no

nível baixo, correspondente à descarga do capacitor, é chamado tL.

Assim, o período do sinal de saída é dado por: T = tH + tL

onde: tH = 0,7 x (RA + RB) x C e tL = 0,7 x RB x C

Logo, T = [0,7 x (RA + RB) x C] + [0,7 x RB x C]

 T = 0,7 x ( RA + 2RB) x C

Consequentemente, como f = 1 / T  f= 1 / [0,7 x ( RA + 2RB) x C]

O capacitor no pino 5 (C1) deve ser usado em ambientes onde haja fortes interferências eletromagnéticas, evitando introduzir ruído no divisor de tensão de referencia, interno ao circuito integrado 555 e formado por três resistores de 5 k em série. Os fabricantes recomendam capacitores com valores entre 10nF e 100nF, de disco cerâmico, que apresentam baixa resistência série e baixa indutância série.

Utilização do 555 como Multivibrador Monoestável

O circuito Monoestável apresenta como característica a produção de um único pulso de saída, a partir de um pulso de entrada. A duração do pulso de saída depende dos componentes usados.

Diferente do circuito anterior, este necessita da aplicação de pulsos de disparo para mudar de estado, porém sempre volta ao seu estado original, em que a saída permanece estável, daí sua denominação. Já o anterior não tem um estado estável, daí ser chamado de não-estável, já que o prefixo a indica negação.

(30)

28 Figura 2: Circuito e formas de

onda do multivibrador Monoestável. Fig. 2A: Circuito Monoestável;

Fig. 2B: Forma de onda no terminal de disparo; Fig. 2C: Forma de onda no capacitor;

Fig. 2D: Forma de onda na saída.

COMPONENTES

Resistores: 470 , 1,8 k, 10 k (x2), 150 k, 180 k

Capacitores: 1 nF, 8 nF, 50 nF, 4,7 F e 47 F LED

CI 555

CIRCUITOS

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29

PROCEDIMENTO

1) Monte o circuito Multivibrador Astável com o 555, seguindo o diagrama da Figura 3.

2) Observe as formas de onda no capacitor (pino 2) e na saída (pino 3), medindo o nível de tensão em cada uma, com auxílio do osciloscópio. Anote a seguir.

Sinal no capacitor

Sinal de saída

3) Calcule e meça o período do sinal de saída:

Tcalc = _____ Tmedido = _____

4) Meça a frequência correspondente a esse período: fmedida = _____ (para Vcc = 5V)

5) Modifique o valor de Vcc e observe as variações na frequência do sinal produzido.

Vcc = 3 V  fmedida = _______

Vcc = 8 V  fmedida = _______

Vcc = 12 V  fmedida = _______

6) Substitua o capacitor no pino 2 por um de 4,7 F. Calcule a nova frequência de oscilação. Observe visualmente essa frequência através do piscar do LED.

7) Monte o multivibrador Monoestável com o 555, seguindo o diagrama da Figura 4.

8) Observe, a cada disparo, as formas de onda no terminal de disparo, no capacitor e na saída, medindo o nível de tensão em cada uma, com auxílio do osciloscópio. Anote.

(32)

30 Sinal no terminal de disparo

Sinal no capacitor

Sinal de saída

9) Calcule e meça o período do sinal de saída:

Tcalc = ______ Tmedido = ______

10) Modifique o valor de Vcc e observe as variações no período do sinal produzido.

Vcc = 3 V  Tmedido = _______

Vcc = 8 V  Tmedido = _______

(33)

31

8ª PRÁTICA

OSCILADOR EM PONTE DE WIEN

OBJETIVOS

 Medir a frequência de oscilação (fos).

 Medir o ganho do amplificador e o ganho de malha, na frequência de oscilação.

 Medir a relação de fase entre saída e entrada da rede de realimentação e do amplificador, na frequência de oscilação.

INTRODUÇÃO

Em todo oscilador senoidal o sinal de saída retorna à entrada em fase com o sinal ali presente (defasagem de zero grau), caracterizando-se a realimentação positiva. Assim, parte do sinal de saída é aplicada à entrada de modo que reforce a ele mesmo, o que provoca crescente elevação na saída, até o amplificador atingir o nível máximo possível. A partir daí, a carga dos capacitores se estabiliza e a tensão realimentada começa a diminuir. Tal diminuição provoca uma queda na tensão de saída do amplificador e a ação de diminuir é realimentada, reduzindo, cada vez mais, a tensão de saída até atingir o valor máximo no sentido oposto. Dessa forma são gerados os semiciclos positivos e negativos.

O Oscilador em Ponte de Wien é um oscilador senoidal, em que a realimentação a zero grau somente se dá em uma determinada frequência.

Determinação da frequência de oscilação:

Fig. 1 - Rede de realimentação.

Uma inspeção na figura 1 mostra que a seção Z1 tende a causar um avanço de fase de Vf em relação a Vo, enquanto que a seção Z2 tende a causar um atraso de

fase de Vf em relação a Vo. Deve então existir uma frequência (fos) na qual o avanço de

fase em Z1 seja exatamente cancelado pelo atraso de fase em Z2.

(34)

32

Chamemos: Z1 = R _– j 1 e Z2 = 1

 C 1 + j .  C R

ou 1 = 1 + j .  C Z2 R

Temos que: Vf = Vo . Z2 = Vo . 1

Z1 + Z2 1 + Z1 Z2

Z1 = Z1 1 = ( R – j 1 ) x ( 1 + j  C ) = Z2 Z2  C R

= R + j .  R C – j . 1 – (–1)  C = R  R C  C

= 2 + j . (  R C – 1 ) = 2 + j . (  R C – 1 )  R C  R C

Sendo: Vf = Vo 1 temos : Vf = Vo 1

1 + Z1 1 + ( 2 + j  R C – 1 ) Z2  R C

Vf = Vo . 1

3 + j (  R C – 1 )  R C

Primeira condição de oscilação: defasagem zero (realimentação positiva).

Em um número imaginário, para que a fase seja zero, basta considerar a parte imaginária igual a zero. Temos, portanto, que:

j (  R C – 1 ) = 0, o que significa que:  R C – 1 = 0.  R C

Logo:  R C = 1, onde  = 1 e fos = 1

RC 2



RC

Segunda condição de oscilação: o ganho do amplificador vezes a atenuação da rede de realimentação vale 1, na freqüência de oscilação; isto é, na fos AV . f = 1.

Logo, Vf / Vo = 1/ (3 + j . 0 ) onde, f = Vf / Vo = 1/3 (ganho da rede de

realimentação).

(35)

33

CIRCUITO

O circuito a seguir faz com que o ganho seja ligeiramente menor do que 3, se a tensão sobre os diodos Zener ultrapassar 3,9 V + 0,6 V. Isto evita a saturação, produzindo um sinal senoidal sem distorção.

Fig. 2 – Circuito oscilador em Ponte de Wien Fig. 3 – Características de transferência

PROCEDIMENTO

1- Meça a frequência de oscilação e compare com o valor calculado. Observe a linearidade do sinal.

fos calculada = fos medida = _________

2- Passe a chave S para a posição B, à qual você deve ligar um gerador de sinais senoidais, ajustando para a mesma frequência do oscilador.

3- Determine o ganho da rede de realimentação (Vo / Vf ) e o ganho do operacional.

Verifique a condição f . Av.

Av = Vo = f . Av =

Vf

4- Ainda com a chave em B, varie a frequência do gerador de sinal em torno do valor de oscilação do circuito e analise o efeito em f . Av e na fase.

(36)

34

(37)

35

1ª PRÁTICA

Criação de Placas de Circuito Impresso (PCI) com o

Software Eagle ® - Esquema e Biblioteca

OBJETIVOS

 Identificar as principais características e recursos existentes no software de criação e roteamento automático de placas de circuito impresso Eagle ®;

 Analisar as informações e funções contidas nas telas do referido software e nos módulos Schematic e Libraries;

 Atuar de modo a iniciar o processo de confecção de placas de circuito impresso com o referido software.

HISTÓRICO

Durante muitos anos, tanto nas indústrias como em nosso curso técnico de eletrônica, o projeto de placas de circuito impresso (PCI) era feito exclusivamente de modo manual, em um trabalho que exigia destreza, paciência e conhecimento técnico de seu executante.

Com o passar do tempo os circuitos eletrônicos foram aumentando de complexidade e o projeto manual das PCIs tornou-se cada vez mais trabalhoso, demorado e sujeito a erros, erros estes cada vez mais difíceis de serem detectados.

No início da década de 1990 surge o primeiro software, para o sistema operacional DOS, dedicado a criação de PCIs, que foi prontamente utilizado pelo mercado, denominado TANGO. O mesmo marcou uma época e foi responsável

grande parte dos conceitos que se tornaram ―padrões de referência‖ ainda seguidos

atualmente. Podemos citar:

 O mesmo introduziu a idéia de se usar _{“bibliotecas” (Libraries)}, que nada mais são do que um conjunto de desenhos pré-definidos de alguns componentes. A vantagem desse enfoque é que, com a evolução da eletrônica, o software pode facilmente ser adaptado, acrescentando-_{se novas ―bibliotecas‖ à medida que} novos componentes são lançados;

 O mesmo também foi responsável pela introdução das primeiras ferramentas de

roteamento automático; ou seja, os programas traçam as trilhas interligando as ilhas das PCIs para o usuário, usando algoritmos de tentativa e erro.

(38)

36 O programa foi desenvolvido pela empresa alemã CADSOFT e está disponível

para download gratuito no endereço http://www.cadsoft.de, onde se tem versões para

Windows® e para Linux, nos idiomas inglês e alemão. No mesmo endereço acham-se diversos arquivos contendo projetos enviados por usuários do mundo todo, além de programas auxiliares e rotinas para uma série de tarefas associadas à área de projeto de PCI.

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

Os softwares dedicados ao projeto de PCIs facilitaram, e muito, o trabalho de estudantes e projetistas profissionais, entretanto existem tarefas, chamadas

―tradicionais‖, que continuam sendo executadas ―manualmente‖, ou seja, dependem da

correta execução pelo operador do software, dentre elas destacamos:

 Elaborar o esquema eletrônico do circuito que desejamos obter a PCI – para

esta tarefa utilizamos o módulo ―Schematic‖ do software, que possui os recursos

de edição de esquemas eletrônicos, gerando um arquivo com extensão ―.sch‖;

 Definir as dimensões dos componentes eletrônicos que serão utilizados –

lembrando que desde um simples resistor até transistores de potência pode ter vários tamanhos para um mesmo valor, relacionados a sua potência de dissipação –para a tarefa utilizamos as ―Libraries‖ do software, que possuem as dimensões usuais no mercado com as quais os componentes são fabricados,

nos arquivos com extensão ―.lbr‖;

 Definir as dimensões da PCI, a localização dos componentes na mesmas e as

possíveis restrições que possam existir, como por exemplo, orifícios para fixar componentes, ou um conector numa posição determinada da PCI para possibilitar a ligação de um cabo ou outra placa para esta tarefa utilizamos o

módulo ―Board‖ do software, que possui as ferramentas para este trabalho,

gerando um arquivo com extensão ―.brd‖;

 Também no módulo ―Board‖ vamos verificar condições do circuito, como tensões

ou correntes muito altas, que vão requerer cuidados no espaçamento entre trilhas ou trilhas de largura maior que o usual.

Depois desses cuidados iremos realizar o roteamento automático, que irá criar a ligação a ligação entre as ilhas dos componentes. Com isso iremos gerar um arquivo

eletrônico – extensão ―.brd‖, com as informações necessárias para fabricar uma PCI.

Esta fabricação pode ser feita a partir de processos fotográficos, imprimindo um negativo da PCI ou por meio de impressoras dedicadas a fabricação de PCIs (fresas).

Resumidamente temos a seguinte sequência:

Para a execução de nossas tarefas no software Eagle iremos utilizar as apostilas do Professor Ewaldo Luiz de Mattos Mehl, do DEPEL da UFPR, que estão disponíveis em:



http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/pci/pci.html

(39)

37

PROCEDIMENTOS

1. Identificar na tela do seu micro o ícone do Eagle e dar um duplo clique no mesmo;

2. O software irá abrir na tela do painel de controle, que é a primeira interface do Eagle. É na mesma que realizamos as configurações de diretórios, bibliotecas, criação de de novos projetos, abertura de antigos projetos, etc.

3. No painel de controle podemos consultar a biblioteca de componentes, clicando em

(+) no diretório ―libraries‖ a esquerda do Painel de Controle;

4. Localize os seguintes componentes em suas respectivas libraries:

Descrição Valor Library Componente

Diodo retificador 1N4001 Discrete DIODE-10

Capacitor de poliéster 10nF Discrete CAP-10

Capacitor Eletrolítico 1000 μF Discrete ELC-45

Regulador de Tensão LM7815 v-reg 78CXXL

Resistor 680 Ω Discrete RESEU-12,5

Diodo foto-emissor - LED Led – LED LED 5MM

Capacitor Eletrolítico 100 μF Discrete ELC-5

1. O primeiro passo para criar um projeto é clicar com o botão direito do mouse na pasta de projetos do painel de controle e selecionar a opção New Project;

2. Após selecionar a opção New Project deve se digitar o nome do novo projeto da seguinte forma - “nome do aluno_turma” - e teclar a tecla enter para atribuir o seu novo nome. Depois de criado o novo projeto, deve se criar o arquivo do esquemático através de um clique com o botão direito do mouse sobre a pasta do projeto criado e selecionar a opção New — Schematic , abrindo nesse instante a

tela do módulo ―scematic‖;

3. Vá para o seguinte endereço na Internet: http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/pci/pci.html.

4. _{No mesmo abra a 3ª apostila do professor Ewaldo, indo para a seção ―4.}

OPERAÇÃO DO MÓDULO SCHEMATICS‖. Seguindo as orientações desta seção

realize o desenho do circuito da fonte de alimentação contida na página 3-5;

5. Ao finalizar o circuito salve o arquivo ―nome do aluno_turma.sch” envie o mesmo

para o correio eletrônico do professor. Com isso vc estará salvando este arquivo na

pasta ―enviados‖ de seu correio eletrônico para que o mesmo possa ser utilizado na

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38

2ª PRÁTICA

Criação de Placas de Circuito Impresso (PCI) com o

Software Eagle ® Eliminando erros e Roteando

OBJETIVOS

 Atuar de modo a corrigir possíveis erros e atender aos ―warnings‖ em um

projeto de circuito no módulo ―Schematic‖ do software Eagle;

 Identificar as principais características e recursos existentes no módulo

“Board” do software Eagle ® e executar o roteamento automático de placas de circuito impresso.

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

Os softwares dedicados ao projeto de PCIs não fazem todo o trabalho necessário, mas facilitaram, e muito, o trabalho de estudantes e projetistas

profissionais, mesmo nas tarefas, ditas ―tradicionais‖, que são executadas

―manualmente‖ pelo operador do software, existem recursos automáticos de apoio.

Um destes recursos de apoio está na elaboração do esquema eletrônico do

circuito que desejamos obter a PCI, no _{módulo ―Schematic‖ do software, temos um}

recurso que indica possíveis erros de edição (―errors‖) ou operações incompletas

(―warnings‖) nos arquivos com extensão ―.sch‖. Para ativar este recurso devemos

(41)

39 Após teclar no referidobotão a tela ―ERC Errors” irá aparecer, conforme a figura

na página anterior. Nesta tela estão listados os erros e ―warnings‖do circuito em

questão. Clicando em cada um dos mesmos irá aparecer na tela do módulo

―schematics‖ a localização do mesmo.

O Erro indica uma falta grave que impedirá a edição do esquema no módulo

“board‖, devendo o mesmo ser eliminado. Já o ―warning‖ indica falhas de menor

gravidade que não irão impedir a edição do esquema no módulo “board‖, mas podem

causar outros tipos de falhas, devendo também ser eliminados.

Após atender a cada uma indicações, removendo os erros e “warnings‖, salve

seu arquivo e abra o mesmo novamente e, após clicar novamente no botão ―Errors”,

verifique se todos os erros e “warnings‖ foram eliminados.

Caso todos os mesmos tenham sido eliminados, ainda no módulo ―Schematics‖,

clique no menu superior ―File“ e em seguida em ―Switch to Board‖. Você obterá uma

mensagem de confirmação da criação de um arquivo com o mesmo nome dado ao de

extensão ―.sch‖, porém com a extensão ―.brd‖ e, será aberta então a janela do módulo

―Board‖ onde será feito o projeto físico da PCI com a disposição dos componentes e a

ligação de suas ilhas.

PROCEDIMENTOS

1. Abrir o arquivo “nome do aluno_turma.sch” com o circuito da fonte da aula

anterior – ATENÇÃO: AO ABRIR O MESMO FAZENDO UM DOWNLOAD,

ESCOLHA A OPÇÃO QUE UTILIZA O SOFTWARE EAGLE, CASO CONTRÁRIO O MESMO PODE SER ABERTO POR UM OUTRO APLICATIVO.

2. Após abrir o arquivoclicar no botão ―Errors” e verificar na tela “ERC Errors” os

erros e ―warnings‖do seu circuito, eliminando os mesmos;

3. Salvar e abrir o mesmo verificando se os os erros e ―warnings‖do seu circuito

foram eliminados. Caso afirmativo clique no menu superior ―File“ e em seguida

em ―Switch to Board‖ e efetue a criação de um arquivo com a extensão ―.brd‖ e

efetue a aberura do módulo ―Board‖

4. Vá para o seguinte endereço na Internet:

http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/pci/pci.html

5. No mesmo abra a 3ª apostila do professor Ewaldo, indo para a seção ―4.

CRIANDO A PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO COM O EAGLE‖. Seguindo as

orientações desta seção realize o projeto do PCI do circuito da fonte de alimentação, seguindo também as orientações do professor, principalnente para o roteamento automático;

6 . Ao finalizar o circuito salve o arquivo ―nome do aluno_turma.brd” envie o mesmo para o correio eletrônico do professor. Com isso vc estará salvando este

(42)

40

3ª PRÁTICA

Criação de layouts - Ponte de Wheatstone e

Amplificador a Transistor

OBJETIVOS

 Compreender os principais requisitos de um projeto de circuito impresso;

 Aplicar os fundamentos da técnica de elaboração de circuito impresso;

 Identificar e utilizar as funcionalidades básicas do Eagle;

 Aplicar os fundamentos da técnica de elaboração de circuito impresso, em um circuito mais complexo;

 Identificar encapsulamento de transistor e a sua pinagem.

Parte 1 _–

Ponte de Wheatstone

INTRODUÇÃO

A ponte de Wheatstone é um circuito largamente utilizado em instrumentação industrial e serve para a realização de medidas de alta precisão quanto à variação de resistências.

Além da instrumentação eletrônica, em que é utilizada para a medição de valores de resistores, também é utilizada para medição de outras grandezas, tais como temperatura, tração, pressão e intensidade luminosa entre outras.

Em todas estas aplicações, utiliza-se, na ponte, um elemento resistivo externo, o qual se deseja medir. Este elemento externo pode ser simplesmente um resistor ou algum transdutor, que transforma a grandeza de interesse (temperatura, tração, pressão, etc...) em resistência elétrica. A variação da resistência é obtida como função da variação da tensão de referência.

Pretende-se que, nesta prática, projete-se uma placa de circuito impresso levando em conta os aspectos acima descritos.

(43)

41

LISTA DE MATERIAL UTILIZADO

Componente Valor Detallhe

R1, R2 15 K_Ω 1/8 W

R3 4,7 K_Ω Potenciômetro multi-volta

J1 6 vias conector

RECOMENDAÇÕES E PROCEDIMENTOS

1. A placa deve ser pequena;

2. O conector deve ser colocado junto à borda da placa;

3. O conector deve ser o menor possível. Se necessário, pode ser oportuno pesquisar as dimensões e especificações do conector junto ao fabricante (pesquisa na Internet).

Parte 2 _–

Amplificador à Transistor

INTRODUÇÃO

O amplificador a transistor a seguir, pela sua simplicidade, é largamente utilizado em processamento de sinais. O circuito pode ser utilizado na implementação tanto do amplificador a emissor comum quanto do amplificador seguidor de emissor.

Pretende-se, nesta prática, o projeto de uma placa de circuito impresso de uso geral, a qual possa ser utilizada como plataforma didática, para estudo acadêmico do amplificador.

(44)

42

LISTA DE MATERIAL UTILIZADO

Q BC 547 NPN, Encapsulamento TO-92

R1 1,5 M_Ω 1/8 W

R2 470 K_Ω 1/8 W

Re1 1 K_Ω 1/8 W

Re2 2,2 K_Ω 1/8 W

Rc 4,7 K_Ω 1/8 W

Ci, Ce, Co1, Co2 470 nF Poliéster

J1 8 vias conector

RECOMENDAÇÕES E PROCEDIMENTOS

1. O tamanho da placa deve ser compatível com a finalidade de ser um material didático para estudo do amplificador a transistor;

2. O conector deve ser colocado junto à borda da placa;

3. O conector deve ser o menor possível;

4. A pinagem do transistor deve ser pesquisada em manual ou websites de fabricante;

5. Os componentes e trilhas devem apresentar disposição semelhante ao diagrama esquemático do amplificador, facilitando a compreensão didática do circuito;

(45)

43

4ª PRÁTICA

Criação de layouts

–

Astável com Saída de Potência

OBJETIVO

 Elaborar projeto de circuito impresso com a utilização de circuitos integrados;

 Utilizar técnica de projeto de placas com duas faces.

INTRODUÇÃO

O circuito a seguir é um oscilador baseado no CI 555, em que as oscilações podem ser inibidas através de uma chave externa. Ao alimentar-se o circuito, basta abrir a chave externa e imediatamente forma-se uma onda quadrada na saída. O circuito pode ser utilizado no chaveamento de uma carga de potência através do circuito Darlington constituído por Q1 e Q2.

(46)

44

LISTA DE MATERIAL UTILIZADO

CI1 LM 555 DIP 8

Q1 BC 547 NPN, Encapsulamento TO-92

Q2 BD 139 NPN, Encapsulamento TO-220

R1, R2 47 K_Ω 1/8 W

R3 10 K_Ω 1/8 W

C1 1 uF Eletrolítico, 25 V, radial

C2 100 nF Cerâmica

J1 6 vias conector

RECOMENDAÇÕES E PROCEDIMENTOS

1. A elaboração deste projeto pode requerer uma pesquisa prévia (em manuais ou em websites de fabricantes) a respeito de alguns componentes. Destaca-se os Destaca-seguintes cuidados:

 Deve-se identificar previamente a pinagem dos transistores Q1 e Q2;

 Deve-se identificar o tamanho e o espaçamento entre furos do capacitor C1;

2. Embora não seja efetivamente necessário, a placa deve utilizar os recursos de roteamento em duas faces;

3. O tamanho da placa deve ser o menor possível;

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45

5ª PRÁTICA

Criação de layouts

–

Amplificador para mp3 player

OBJETIVO

 Elaborar projeto de circuito impresso para um amplificador;

 Montar o amplificador;

INTRODUÇÃO

O circuito a seguir é um amplificador baseado no circuito integrado TDA 2002 ou TDA2003. Ele pode ser utilizado para amplificar sinais de dispositivos como mp3 players ou similares.

LISTA DE MATERIAL UTILIZADO

 1 potenciômetro de 47k_Ω logarítmico

 1 resistor de 2k2

 1 resistor de 1_Ω 1/8W

 1 resistor de 220_Ω

 1 resistor de 10 5W (para simular o alto - falante)

 1 capacitor eletrolítico de 10F/16V

 1 capacitor eletrolítico de 470F/16V

 1 capacitor eletrolitico de 2200F/16V

 1 capacitor de .01µF

(48)

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48

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52

6ª PRÁTICA

RETRABALHANDO OS COMPONENTES

SMD

- Retirando

componentes

OBJETIVOS

 Conhecer as principais técnicas de retrabalho em placas de PCB com

componentes SMD.

 Praticar dessoldagem, ressoldagem e soldagem de componentes SMD.

 Conhecer e utilizar novas ferramentas de trabalho com solda.

INTRODUÇÃO

Em função do tamanho reduzido dos componentes SMD, as práticas e técnicas de montagem e desmontagem destes componentes demandam maior treinamento para execução adequada. Outra preocupação deve consistir na observação da temperatura de trabalho dos equipamentos. Isso se faz necessário também em função do tamanho reduzido dos componentes, que têm menor resistência ao calor.

Obs.: Antes do início das atividades práticas, o professor deverá exibir vídeo demonstrativo com uma estação profissional.

DESSOLDAGEM DE

SMD

USANDO ENCHARQUE DE SOLDA

O material para este tipo de técnica é semelhante ao convencional. Deseja-se que o ferro de solda seja o do tipo com controle de temperatura e acrescentamos o fluxo de solda.

(55)

53 Descrição das ferramentas:

1- Ferro de solda – deve ter a ponta bem fina, podendo ser de 20 a 60 W. De preferência ao tipo com controle de temperatura (estação de solda);

2- Solda comum_– deve ser de boa qualidade, com mistura de 60% de estanho e 40% de chumbo;

3- Fluxo de solda – solução feita de resinas naturais (breu) misturadas com álcool isopropílico, usada no processo de soldagem do novo CI. Esta solução é vendida já pronta em lojas de componentes eletrônicos;

4- Solda "salva SMD" ou "salva chip" – é uma solda de baixíssimo ponto de fusão usada para facilitar a retirada do CI do circuito impresso;

5- Escova (pode ser escova de dentes) e álcool isopropílico _– para limpeza da placa após a retirada do CI. Eventualmente também poderemos utilizar no processo uma pinça, se a peça a ser tirada for um resistor, capacitor, diodo etc.

6- Malha dessoldadora.

7- Pinça

PROCEDIMENTOS

1º Passo para retirada do SMD da placa

Aqueça, limpe e estanhe bem a ponta do ferro de solda. Confirme qual é o componente a ser removido. A limpeza da ponta o ferro deve ser feita com esponja vegetal umedecida. O ferro de solda deve ser sempre guardado com solda em sua ponta.

A seguir, o ferro e o CI escolhido para ser retirado:

(56)

54

Cuidadosamente, passe a ponta do ferro em todos os pinos ao mesmo tempo, para aquecer bem a solda. Usando uma pinça ou um instrumento fino (chave de relojoeiro), faça uma alavanca num dos cantos do CI, levantando-o cuidadosamente. Lembre-se que a solda nos pinos deve estar bem quente. Após o CI sair da placa, deve-se utilizar a malha dessoldadora para evitar que a solda derrame em cima de outros componentes. Observe:

(57)

55

Para terminar a operação, pegue a escova de dentes e limpe a placa com álcool isopropílico para eliminar qualquer resíduo de resina que tenha ficado. Veja a seguir o aspecto da placa após ser concluída a limpeza.

DESSOLDAGEM DE

SMD

USANDO ESTAÇÃO DE RETRABALHO DE

AR QUENTE

Esta é uma excelente ferramenta para se retirar SMD de placas de circuito impresso, porém tem como desvantagem o preço, já que um bom soprador de ar quente custa relativamente caro, podendo chegar perto dos R$ 800,00. Entretanto, é um investimento necessário para uso profissional. É imprescindível treinamento adequado para adquirir prática e técnica adequada para a lidar com tal ferramenta.

Retirada de SMD com estação de retrabalho por ar quente

(58)

56 cuidado deve ser redobrado (menores temperaturas e dessoldagem o mais rápida possível) para não danificar a placa.

(59)

57

7ª PRÁTICA

RETRABALHANDO OS COMPONENTES

SMD

-

Soldando componentes

OBJETIVOS

 Conhecer as principais técnicas de colocação e soldagem de componentes SMD.

 Praticar ressoldagem e soldagem de componentes SMD.

 Conhecer e utilizar novas ferramentas de trabalho com solda.

PROCEDIMENTOS

1. Soldagem de SMD

1º Passo _– Observação e identificação do SMD

A primeira observação de método de soldagem de SMDs é verificar o estado

dos terminais do dispositivo (componente). Como são peças extremamente pequenas, qualquer desalinahmento pode acarretar em um curto-circuito no momento da soldagem. Deve-se fazer uso de lentes de aumento para verificar o estado do componente:

2º Passo _– Alinhamento do componente SMD

(60)

58

3º Passo _– Soldagem do componente SMD

Coloque um pouco de fluxo de solda nos pinos do componente. O fluxo facilitará a aplicação da solda, evitando, também, que ocorram curto-circuitos. Solde um dos pinos de canto do componente, no caso de ser um CI. Em seguida, solde outro pino de canto em contraposição ao primeiro. Posteriormente, aplique solda individualmente a cada pino, sempre utilizando o fluxo primeiro.

Outra técnica utilizada é fazer uma ―bola‖ de solda no primeiro canto, soldado

(61)

59

(62)

60

1ª PRÁTICA

PORTAS LÓGICAS BÁSICAS

OBJETIVOS

 Testar o funcionamento dos blocos lógicos básicos, que executam uma

determinada função lógica.

 Construir as tabelas verdade dos blocos lógicos básicos com suas possíveis situações de entradas e seus respectivos resultados.

INTRODUÇÃO

Portas Lógicas Básicas são circuitos que realizam determinadas funções lógicas, as quais são utilizadas em todo e qualquer circuito lógico, combinacional ou seqüencial.

Nesta prática o professor irá apresentar as principais portas lógicas existentes, irá elaborar práticas que comprovam a teoria de seu funcionamento e apresentar como estas portas lógicas são encontradas na prática, através dos Circuitos Integrados da família TTL.

MATERIAL UTILIZADO

 - Protoboard

 - Circuitos Integrados: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432 e 7486.

 -

 - LEDs

PROCEDIMENTO

1. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "AND" - PRODUTO LÓGICO

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico: Tabela Verdade

Vcc

(63)

61 2. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "OR" - SOMA LÓGICA

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico:

Vcc Tabela Verdade

3. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "NOT" - INVERSÃO LÓGICA

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico:

Vcc Tabela Verdade

GND

4. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "NAND" - NEGAÇÃO DO PRODUTO LÓGICO

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico:

Vcc

Tabela Verdade

A B S 0 0 0 1 1 0 1 1

A S 0 1

A B S 0 0

(64)

62 5. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "NOR" - NEGAÇÃO DA SOMA

LÓGICA

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico:

Vcc Tabela Verdade

6. Construa a tabela verdade da FUNÇÃO "EXCLUSIVE-OR" - OU EXCLUSIVO

- Equação: S = __________

- Símbolo Lógico:

Vcc Tabela Verdade

GND

7. FUNÇÃO "EXCLUSIVE-NOR" - NEGAÇÃO DO OU EXCLUSIVO

- Equação: S=__________ Tabela Verdade

- Símbolo Lógico:

A B S 0 0

0 1 1 0 1 1

A B S 0 0

0 1 1 0 1 1

A B S 0 0

(65)

63 8. Construa inversores com:

a. PORTA "NAND" - NEGAÇÃO DO PRODUTO LÓGICO

- Equação: S = __________ Tabela Verdade - Símbolo Lógico:

b. PORTA "NOR" - NEGAÇÃO DA SOMA LÓGICA

- Equação: S = __________ Tabela Verdade

- Símbolo Lógico:

9. VERIFIQUE AS LEIS DE "DE MORGAN" _____

A + B = A . B

- Símbolo Lógico:

_____

A . B = A + B

- Símbolo Lógico:

A S 0 1

A S 0

1

A B S 0 0

0 1 1 0 1 1

A B S 0 0

(66)

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2ª PRÁTICA

SIMULADOR DE PROJETOS DE CIRCUITOS

ELETRÔNICOS

–

LÓGICA COMBINACIONAL

OBJETIVOS

 Utilizar o simulador Eletronics Workbench ( EWB ) em projetos de circuitos lógicos.

 Comprovar o Teorema de De Morgan.

 Verificar os circuitos equivalentes da porta EXCLUSIVE OR.

INTRODUÇÃO

Eletronics Workbench ( EWB ) é um software distribuído no Brasil pela Anacom, que permite desenvolver e simular projetos de circuitos eletrônicos usando componentes e instrumentos virtuais sem a necessidade de dispositivos reais.

É um software simples, que permite realizar simulações analógicas e digitais de uma forma rápida e precisa. Durante a simulação, é possível alterar valores e condições de funcionamento dos dispositivos e analisar os resultados e, portanto, chegar a um estudo conclusivo, facilitando a execução do projeto real. Assim, o EWB será uma ferramenta importante no nosso estudo.

LEIS DE "DE MORGAN"

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A + B = A