Instituto de Ensino Superior Senador Fláquer

Curso de Tecnologia

Modalidade Técnicas Digitais

Coord. Prof. Leonardo Romano

Coord. Prof. Francisco Gabriel Capuano

Prof. Vlamir Belfante


Circuitos II

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 01

 

 

I - O Transistor como chave

 

No ciclo anterior você estudou os princípios físicos dos transistores e a sua polarização. Você também já sabe que existem três configurações básicas que o transistor pode atuar e conhece suas características.

O transistor pode trabalhar de dois modos diferentes, como amplificador e como chave. Quando o transistor presta serviços como amplificador, dizemos que ele está na região ativa, da curva de coletor. Neste ciclo vamos nos deter ao estudo do transistor como chave.

fig. 01

 

 

Quando o transistor trabalha no modo chave, ele pode operar como uma chave fechada e como uma chave aberta, sendo assim, utilizamos a seguinte denominação, respectivamente, saturação e corte.

Na figura 01 podemos ver um transistor que opera com chave e sua curva de coletor.

Já na figura 02 podemos ver a curva característica de coletor desse transistor e sua reta de carga .

No circuito temos duas malhas, a da esquerda onde existe o resistor de base e a da direita, com o resistor de coletor.

Pela análise de circuitos podemos verificar que temos nesta malha, Vbe,Vce e Vcc. Obtemos a equação abaixo:

 

Vcc = Rc.Ic + Vce.

 

Para desenharmos a reta de carga na curva de coletor, necessitamos de dois pontos, no mínimo. ( Tente desenhar com apenas um ponto!?). O primeiro ponto, na abcissa, fazemos com que IC=0, na equação acima, e obtemos Vce=Vcc . O transistor está operando na região de corte. Para acharmos o segundo ponto, fazemos Vce = 0 na equação e obtemos Ic = Vcc/Rc . Esse é o ponto do eixo da ordenada. Dessa maneira fazemos com que o transistor opere na região de saturação.

Na união dos dois pontos conseguimos a reta de carga. Obtemos também o ponto quiescente, o ponto de operação do transistor.

Do circuito da figura 01, podemos obter a seguinte equação :

VBB =RB . IB +VBE ou IB =(VBB - VBE ) / RB , se admitirmos:

 

 

 

* exemplos com o professor em sala de aula.

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - aula 02 - Laboratório

 

Nome: rgm: data:

 

Objetivos: - Constatar o funcionamento do multivibrador monoestável.

-Comparar a teoria com a prática relativo à monitoração do tempo de funcionamento (estado instável) do circuito.

-Avaliar a praticidade dos alunos no manuseio do material utilizado na experiência.

 

Parte Prática:

  1. Monte o circuito abaixo: *

* Será passado no laboratório.

 

 

 

 

  1. Calcule Ts, onde Ts = 0,69RC.
  2.  

  3. Meça Ts com um relógio ou cronômetro.

 

  1. Comente as possíveis diferenças do tempo calculado com o tempo medido.

 

  1. O que acontece com o led1 quando o circuito retorna ao estado estável? Justifique.

 

  1. Faça a alteração:

 

 

  1. Qual é a diferença de funcionamento em relação do ítem 5.

 

  1. Faça a alteração:

 

  1. Explique o que aconteceu.

 

  1. Fale de algumas aplicações para esse tipo de circuitoe faça a sua conclusão.

Obs. Entregar na próxima aula todos os ítens respondidos.

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 03

 

Multivibrador astável:

 

O multivibrador astável nada mais é do que que a junção de dois circuitos monoestáveis, conforme visto na aula anterior. Seu funcionamento é automático, ou seja., não depende de pulso externo.

Para analisarmos o circuito partimos do pressuposto de que o TR1 ( transistor à esquerda do desenho) está cortado e o TR2 saturado. Entenda que essa é apenas uma suposição, uma vez que poderiam inicialmente estarem em situação contrária.

 

O circuito se comportaria assim:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 4 - Laboratório: Multivibrador Astável

  1. Para o circuito, calcule o tempo que cada led fica aceso e apagado.
  2. T = 0,69RC

  3. Agora monte o circuito e meça os tempos que cada led fica aceso e apagado.
  4. Comente à que se deve as possíveis diferenças dos tempos calculados em comparação com os tempos medidos.
  5. Altere o capacitor da Segunda célula para 470uF .
  6. Repita o ítem 2 e faça um comentário a respeito dos valores obtidos.
  7. Retire os leds do circuito, insira um jump no lugar desses leds e modifique os capacitores para 0.1uF.
  8. Repita o ítem 2, meça as formas de ondas pedidas abaixo e indique os níveis de amplitude e tempo para cada período.
  9. Obs. Formas de onda para: VCE1, VCE2, VBE1, VBE2, VC1.

  10. Troque RC1 por 10K. O que modifica? Justifique.
  11. Faça a seguinte modificação:
  12. Indique o que modificou?
  13.  

  14. Ainda para o circuito do ítem 1, trocando-se os capacitores para 10 KpF e 20 KpF, respectivamente para Tr1 e Tr2, desenhe as formas de onda para VCE1(t), VCE2(t), VBE1(t) e VBE2(t).
  15. Modifique o circuito para o ítem 11, observe as formas de onda e meça os tempos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Circuitos II - Aula 5

Resolução do exercício da aula 4. ( temporizador).

1-Projetar um temporizador que ligue uma lâmpada durante 5min. Dados Vcc=12V, relé: 12V/35mA, Tr's:Bmín=100 e C=<2200uF.

 

Estado instável.

Ib1 >= 35mA/100 = 0,35mA.

Ib1 >= 0,35mA = 12V/RC2+RB

RC2 + RB <= 12V/0,35mA = 34K ohm.

................................................................................

Ts = 300s = 0,69RC ... RC= 434,7s.

R = 434,7/2,2m = 217K = 220Kohm.

Adotando RC2=1K (poderia ser outro valor, para esse transistor), teremos IC2 = 12mA.

Logo: Se RC2=1K e RB+RC2 =< 34K, RB= 33K ohm.

Ou:

IB1 = Vcc/RC2+RB RC2+RB/Vcc = 1/IB1

RC2 + RB = Vcc/IB1 RB = (Vcc/IB1) - RC2

TB = (12/0,35m) - 1K RB = 34K - 1K = 33K ohm.


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Aula 06 - O Circuito Integrado 5.5.5.

Diagrama em blocos:

 

 

 

 

A pastilha do circuito integrado 555 contém tr6es resistores de 5K ohm, daí o seu nome, um par de comparadores, um flip flop RS, um transistor e um inversor, basicamente.

 

 

 

 

 

A Pinagem do 5.5.5.

 

 

Como nos outros tipos de circuitos integrados, a pinagem do 555 também é contada no sentido anti-horário.

 

 

 

 

 

Assim teremos:

 

 

 

 

 

 

 

Comparadores:

 

 

Acima aparece o símbolo básico de um comparador. É um amplificador operacional. Podemos nomear seus terminais, assim:

Façamos a seguinte analogia:

Se V+ > V- => Vs= 1

Se V+< V- => Vs = 0

 

 

Flip Flop RS

R

S

Q

Q-

0

0

Qn

Qn-

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

?

?

Buffer de Saída

Tem por função dar ao circuito integrado a capacidade de corrente para alimentar cargas externas. No nosso caso é de aproximadamente 200mA.

Os circuitos integrados MOS possuem uma impedância de saída maior que os do tipo TTL. Os do tipo TTL possuem impedância da ordem de 1M ohm ( resistores de temporização).

A alimentação desse circuito integrado poderá variar de 5 a 18 V.

 

Divisor de tensão

É a base de funcionamento do 555.

Comentário de polarização/ analogia do circuito em sala de aula.

Circuito de Reset

O circuito de reset do 555 funciona quando for aplicado nível baixo no pino 4. Normalmente, quando não for usada essa função, o pino é ligado à +Vcc.

 

 

 

No ponto de reset, existe um inversor, uma bolinha, indicando que alí funciona com nível baixo.

 

Considerações:

Veremos a seguir o circuito integrado 555 polarizado para trabalhar na configuração monoestável. O pino 5 é desacoplado para terra através de um capacitor, indicado pelo fabricante. Para se evitar que seja feito reset acidentalmente, através de ruído externo, o pino 4 é ligado à +Vcc.

 

Configuração Monoestável

 

 

 

Disposição do Circuito Interno para Análise:

 

 

Para que possamos analisar o circuito internamente, passamos a observar o circuito abaixo:

 

 

 

No estado estável, com C descarregado Vc=0 = Vth => R=0 e como Vth=Vcc => S=0.

R=S=0 - mantém o estado anterior ( Q- = 1, saída = 0).

Aplicando um pulso negativo na entrada trigger ( basta fazer Vtg < Vcc/3), teremos S=1 e R=0 => Q=1 e Q-=0, ( saída = Vcc), cortando o transistor.

A partir desse instante C começa a se carregar atrvés de R. Quando Vc = Vth > 2/3 Vcc, teremos R=1 e S=0 => Q=0 e Q-=1 ( saída = 0). O transistor satura, descarregando bruscamente C através de uma resistência baixa.

Quando Vth = Vc < 2/3 Vcc => R=0 e S=0, mantendo o estado anterior.

Só haverá mudança novamente quando houver outro pulso de trigger.

 

Cont.

 

 

 

 

 

 

 

 

O Integrado 555 na configuração Monoestável

 

 

 

Circuitos II -9a aula

 

 

 

01 - Introdução à 9a aula

 

Na aula anterior pudemos comprovar o funcionamento e o desempenho do C.I. 555 na configuração monoestável. Agora veremos com esse integrado se comporta na função de multivibrador astável.

Òbserve abaixo o seu circuito. Lembre-se que, dependendo do autor do projeto, o desenho pode se apresentar de diferentes formas. O que importa é a maneira de ligação dos componentes externos. É isso que diferencia uma configuração da outra.

02 - Configuração física do 555 como astável

03 - Disposição Interna

04 - Formas de Onda

Forma de onda no Capacitor:

 

 

 


 

 

 

Forma de onda na saída:

 

 

 


 

 

 

T = th +tl

Onde:

th = 0,69 (RA+RB).C

e

tl = 0,69.RB.C

 

e, se: RB >>> RA => th=tl = 0,69.RB.C

Ex. Desenhe as formas de onda em C e na saída.

RA= 10K, RB=33K, C=0.1uF.

+ célula 2k2 e diodo em paralelo com RB (ânodo, pino 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ex. Idem, com célula invertida.

 

 

 

 

 

05 - Disparador Schmitt

Para facilitar a análise do circuito, podemos inserir uma forma de onda senoidal na entrada do circuito. Assim teremos:

Ve = V sen wt(v). e, se adotarmos 2V de tensão alternada, teremos:

 

Ve = 2 sen wt(v)

 

- Supondo que a fonte de alimentação do circuito seja de 5Vcc, teremos a seguinte situação:

 

 

Então, com Ve=0 , VA= 2,5V, onde VA= ponto central do divisor de tensão.

 

 

06 - Formas de onda

VA

 

 

 


Vs

 


Ex. Desenhe Vc(t) e Vo(t) com o cursor do potenciômetro:

 

 

  1. Todo à esquerda
  2. Todo à direita
  3. No centro

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ex. Desenhe as formas de onda nos pontos A e B.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC

 

 

 


 

 

 

 

Vs

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 10

Laboratório:

  1. Monte o circuito abaixo:

 

 

 

  1. Calcule o período de funcionamento do astável em questão.
  2.  

  3. Meça o tempo com um relógio.

 

2) Faça a seguinte alteração:

 

 

 

 

 

3) Monte o seguinte circuito:

 

  1. Descreva o circuito
  2. Calcule os tempos em que o led fica aceso e apagado
  3. Desenhe as formas de onda do circuito.

 

4) Entrega de atividades:

  1. Descrição do funcionamento do diagrama em blocos do 555 funcionando como astável.
  2. 3 circuitos mono com descrição, formas de onda e comentários
  3. Idem, para astável.
  4. Exercício da célula (diodo e resistor) da aula passada.

Obs. Individual, como nome e rgm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Circuitos II - Aula 11

 

 

Exercícios:

Orientações:

1- Os exercícios deverão ser entregues impreterivelmente na próxima aula.

2 - Se a entrega da bateria de exercícios for nesta aula vale de 0 a 10 pontos. Se na posterior, vale de 0 a 7.

3 - Os exercícios podem ser feitos em dupla para efeito de solução, mas a entrega deve ser em impresso padronizado ( igual a esse), individual.

4- As formas de onda devem ser sincronizadas. ( entrada/saída). Os cálculos devem constar na folha. Evite rasuras ( -2 pontos).

 

 

 

 

1) Desenhe as formas de onda no circuito a seguir. No capacitor e na saída:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Desenhe as formas de onda nos pontos "A" "B":

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) Idem para o circuito abaixo:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) Indique os níveis de amplitude e os períodos para os pontos A,

B, C e D do esquema a seguir:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) Desenhe as formas de onda nos pontos F e G.

 

 

 

 

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