Relatório_Exp1_Introdução ao Laboratório de Eletrônica_Fundamentos de eletrônica_Trim3.2

7/31/2019 Relatório_Exp1_Introdução ao Laboratório de Eletrônica_Fundamentos de eletrônica_Trim3.2

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Experimento 1:Introdução ao Laboratório de Eletrônica.

Disciplina: EN2701 – Fundamentos de Eletrônica.

Discentes:Fernando Henrique Gomes ZucatelliPedro Caetano de Oliveira

Turma: A/Noturno

Prof º. Dr. Roberto Jacobe Rodrigues.

Santo André, 25 de Maio 2011.



1

1. INTRODUÇÃO

Diodos, resistores e capacitores são os principais e mais básicos elementos de

um circuito, sendo que em praticamente todo equipamento eletrônico encontramos

esses três elementos desempenhando funções essenciais. Uma montagem de

diodos (ponte), por exemplo, pode gerar um sinal CC a partir de um CA, atuando

como um retificador, já que para uma tensão negativa a polarização será reversa e a

corrente transmitida será praticamente nula.

Além disso, aparelhos que medem as características do circuito (multímetro,

osciloscópio) e que permitem simular condições de entrada (gerador de sinais, fonte

de tensão) são imprescindíveis para analisar como o circuito se comportará em

determinada situação, permitindo ajusta-lo corretamente para a sua aplicação real.

A leitura do valor nominal de resistores é feita através do código de cores da

Figura 1. Sendo que da esquerda para a direita em resistores de 4 faixas, as 2

primeiras são os algarismos significativos (YZ), a 3ª faixa é o expoente “x” do fator

de multiplicação na base 10, e a 4ª faixa a porcentagem de tolerância (T) assim a

resistência é dada por R= YZ.10x ± T%.

Figura 1 – Código de cores do resistor. [fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Resistor]

2. OBJETIVOS

Compreender os procedimentos de uso dos instrumentos de medida

disponíveis (multímetro e osciloscópio), o gerador de sinais e fonte de tensão

elétrica. Conferir os valores de resistência dentro do intervalo de tolerância

especificado pelo fabricante. E testar diodos semicondutores e capacitores, além demontagem e análise de circuitos.

3. PARTE EXPERIMENTAL

Foram usados resistores de acordo com a Tabela 1. Um diodo 1N4007 e um

diodo 1N4148. Um capacitor. Um multímetro digital Marca Minipa ET-2510. Um

Protoboard (Matriz de contato). Uma fonte de Tensão Marca Minipa MPL-3303. Uma

fonte geradora de sinal Tektronix modelo AFG 3021B, um osciloscópio digitalTektronix modelo TDS 2022B e cabos e fios para conexão.



2

3.1. Medições preliminares

A medição de resistência se deu com a opção ohmímetro.

O diodo foi testado na opção diodo, polarizado direta e reversamente e depois

também com o ohmímetro.

O capacitor foi testado no modo capacitância de depois com o ohmímetro,

tendo o cuidado de descarregá-lo antes de cada medição.

3.2. Medição DC

Em seguida, a partir do circuito montado da Figura 2, obtiveram-se os valores

de corrente e tensão no resistor de 470 .

Figura 2 – Circuito simples para medida de tensão e corrente CC.

3.3. Medição AC

Uma função de onda senoidal de 10KHz, 6Vpp, do gerador de sinais que

também foi configurado para a opção de saída “High Z” para realizar o correto

casamento de impedância com o osciloscópio. Em seguida foi colocado um resistor

de 470 na saída do gerador e a forma de onda medida no osciloscópio, depois o

resistor foi trocado por outro de 47 e as ondas comparadas.

3.4. Divisor de Tensão e Teorema de Thévenin

A Figura 3 apresenta um divisor de tensão com 2 resistências nominalmente

iguais sob ação de uma fonte de 3V.

Figura 3 – Circuito base para verificação experimental do Teorema de Thévenin.



3

Para verificar o teorema de Thévenin, foram calculados o resistor equivalente

de Thévenin (Rth=500) e a fonte equivalente (Vth=1,5V).

Figura 4 – Equivalente de Thévenin da Figura 3 para carga de 10K.

Para a montagem da Figura 4, os resistores R1 e R2 foram colocados em

paralelo para formar o equivalente de Thévenin e a fonte foi ajustada para 1,5V. A

tensão entre os pontos A e B (VAB) foi medida e o valor comparado com o valor

calculado.

3.5. Circuito RC

A Figura 5 apresenta o circuito RC montado.

Figura 5 – Circuito RC.

Usando a Lei de Kirchhoff para as malhas, equaciona-se o circuito da Figura 5

da seguinte forma:

0

( )( ) ( ) ( ) 0 ( ) ( ) ( ) ( ) . ( ) . ( ) ; ( )

( )

t

r c r ct

dq t v t v t v t v t v t v t v t R i t C i t dt i t

dt

dqv t R Cqdt

− − = ⇒ = + ⇒ = + =

= +

∫(1)

Dado v(t) uma onda quadrada, pode-se dizer que ela se comporta com uma

fonte de corrente contínua ora ligada, ora desligada de acordo com a frequência

utilizada, dessa forma, o capacitor ora carrega, ora descarrega.

0

00 0

0 0

0 0

1( ) ln

( )

( ) (1 ) ( ) (1 )

q t

t t

CV qdq dq t t v t R Cq V dt

dt CV q RC CV RC

q t CV e v t V e

τ τ

τ

− −

−= + = ⇒ = ⇒ − = =

−

= − ⇒ = −

∫ ∫(2)



4

Com a equação (2) para a carga do capacitor, é possível definir o valor de τ

mensurando o tempo necessário para se atingir algum valor conhecido para v(t), no

caso, escolhido a metade do máximo fornecido pela fonte

0

1/2( )

V v t =

2V =

1/2 1/2 1/21

0

1 1/2 1/2 1/2

1(1 ) 1 2

2

ln(2 ) ln(2)ln(2) .ln(2)

t t t

e e e

t t t RC C

R

τ τ τ

τ

− − −−

−

− ⇒ = − ⇒ =

= − = − ⇒ = ∴ =

(3)

A Figura 6 mostra a onda quadrada gerada pelo gerador de sinais em azul

(Canal 2 do osciloscópio) e a forma de onda medida sobre o capacitor em amarelo

(Canal 1). As medidas realizadas pelo aparelho para freqüência e tensão de pico a

pico (Vpp) estão de acordo com as preparadas no gerador de sinais.

Figura 6 – Verificação da entrada da onda para o circuito RC e da forma de onda no capacitor.

Em seguida com uso da opção “cursores” do osciloscópio foi verificada a

posição central da onda, correspondente a diferença de tensão de 1,50V a partir donível mínimo. Assim os cursores verticais são posicionados de forma a estarem mais

próximos destes valores para a medição do tempo t1/2 usado para o cálculo da

constante de tempo τ =RC

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. Medições preliminares

Na primeira parte do experimento, mediu-se a resistência real dos resistoresutilizados, obtendo-se os seguintes valores apresentados na Tabela 1.

Tabela 1 – Valores de resistência nominais e medidos.Valor nominaldo resistor ()

Valor medido () Faixa de tolerância – ouro – 5% ()

47 46,5 44,65 a 49,35

120 118,8 114 a 126

470 462 446,5 a 493,5

5K2* 5,48K 5320 a 5880

1K 980 950 a 1050

1K 982 950 a 105010K 9,84K 9500 a 10500

*O resistor 5K2 na verdade foi um de 5K6, pois a segunda faixa era azul (valor 6 no código de cores) e não vermelho (valor 2).



5

Dessa forma, como esperado, a resistência real é diferente da nominal

especificada pelo fabricante, no entanto, está dentro da faixa de tolerância

estipulada.

Para os testes dos diodos, utilizou-se a função correspondente no multímetro e

também o modo ohmímetro. Para o diodo polarizado reversamente (ponta positiva

do multímetro (vermelha) no pólo negativo do diodo (cátodo) e ponta positiva no pólo

negativo) o potencial encontrado é nulo, enquanto as resistências foram de 5,5 M e

0,79 M, respectivamente, o que é esperado, já que as cargas positivas se

concentraram de um lado e as negativas de outro, não havendo movimentação de

carga e, portanto, passagem de corrente, a não ser pela corrente de saturação

reversa, que é relativamente baixa, fazendo com que a queda de tensão sejapraticamente inexistente (muito baixa) e apresentado uma resistência alta, quase

como se fosse uma abertura no circuito.

Para a polarização direta (contrário da reversa) obteve-se uma tensão de 0,53V

para o diodo do tipo 1N4007 de 0,58V para o do 1N4148. Nesse caso, ocorre a

difusão entre as cargas no diodo na região da junção e, assim, há a passagem de

corrente e uma tensão é criada. (MALVINO, 1987)

Por fim, o teste do capacitor é feito utilizando-se a função de medidacorrespondente (Faraday) no multímetro. Percebe-se que o valor cresce

rapidamente até que começa a aumentar lentamente, atingindo um pico ao se

estabilizar. Esse é o valor da capacitância e esse comportamento deve-se ao tempo

de carregamento do capacitor, que não é linear e, por isso, tem-se uma diminuição

na velocidade de carregamento com o aumento da carga.

O valor obtido foi de 11,22 nF. Adicionalmente, mediu-se a sua resistência que,

como esperada, foi infinita, já que o capacitor corresponde a duas placas separadasentre sim e age como um circuito aberto, a não ser que o meio dielétrico (entre as

placas), seja rompido, exigindo para isso uma tensão relativamente alta e criando

um curto circuito.

4.2. Medição DC

No estudo do circuito DC, primeiramente, mediu-se a tensão direta da fonte,

que era de 2,953 V. Embora tenha sido ajustada para fornecer 3V, a fonte de tensão



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não é ideal e apresenta uma resistência interna, ocasionando essa pequena queda

de tensão.

O valor da tensão foi de 2,945 V e a corrente de 737µA. Acrescentado-se um

resistor de 120 em paralelo, tem-se que a tensão se mantém igual a obtida

anteriormente para ambos os resistores (2,945V), o que era esperado, já que estão

em paralelo.

A corrente no resistor de 470 se mantém igual, porém, a corrente total do

circuito é de 812 µA. Em série, tem-se que a corrente que passa pelo circuito é de

715µA e a tensão no resistor de 470 de 2,340 V.

Essas duas medições ilustram os casos de divisor de tensão e corrente:

resistores em paralelo compartilham a mesma tensão, mas apresentam correntesdiferentes e resistores em série apresentam mesma corrente, mas dividem a tensão

total.

1 1

1 2

.( )

R

E V R

R R=

+

(4)

Usando um resistor de 47 a tensão foi de 2,921e a corrente de 521 µA

Em todos esses casos, aplicando a equação U = RI, tem-se que a resistência

obtida é muito maior que a dos resistores envolvidos, isso ocorre, pois, na medidada corrente, o multímetro utiliza uma resistência interna mais elevada (~3000 para

o microamperímetro DC de acordo com o manual do fabricante) e que, comparada

com as resistências envolvidas, é muito maior, de forma que esse instrumento passa

a atuar efetivamente no circuito como um outro resistor.

4.3. Medição AC

A Figura 7 mostra a forma de onda lida pelo osciloscópio da onda ajusta nogerador de sinais. De acordo com as “medidas” feitas pelo próprio osciloscópio a

Vpp=6,32V, a frequência = 10,01KHz e o período de 99,90 µs. Contando o número

de divisões no eixo do tempo, tem-se 2Div para um ciclo da onda, sendo que cada

Div equivale a 50,00 µs, logo o período da onda é de 100,00 µs. No eixo vertical da

amplitude, conta-se 6,3 Div, sendo que cada Div representa 1,00V, logo a amplitude

da onda é de 6,30V.



7

Figura 7 – Medição do gerador de sinais ajustado para sinal de 10KHz e 6Vpp.

A Figura 8 (esq.) mostra o comportamento da tensão sobre um resistor

colocado na saída do gerador de sinais. Em ambos os casos o período se mantém,

todavia a amplitude é alterada, sendo Vpp= 5,68V para o resistor de 470 e

Vpp=3,04V para o resistor de 47 , o que indica que o resistor interno do gerador desinais é aproximadamente igual a este resistor, pois a tensão foi dividida ao meio,

fato característico do divisor de tensão para resistências iguais.

Figura 8 – Sinal anterior aplicado a resistor de 470 (Esq.) e 47 (Dir.).

4.4. Divisor de Tensão e Teorema de Thévenin

As tensões medidas sobre os resistores foram de VR1=1,504V e VR2=1,508V.

Ao trocar o resistor R1 por um de 470 esperava-se obter a tensão V0 sobre

R2 de 2,041V (Equação (4) – divisor de tensão), o valor medido foi de 2,044V.

A tensão medida uma carga de 10K em paralelo com R2 foi VLOAD= 1,430V,

este valor é próximo do valor calculado de VLOAD_calc = 1,428V (divisor de tensão)

com uso do teorema de Thévenin (Figura 4)

A tensão VAB=1,408V é um valor próximo do valor calculado esperado, dessa

forma foi possível demonstrar experimentalmente o Teorema de Thévenin.

4.5. Circuito RC

A Figura 9 mostra o posicionamento dos cursores para medir t1/2.



8

Figura 9 – Medição de t1/2.

Usando o valor t1/2 = 80µs da Figura 9 e o valor medido do Resistor de 10k na

equação (3):

6

91/2 80.10 11,73.10 11,73.ln(2) 9840.ln(2)t C F nF

R

−

−= = = = (5)

Este valor é 0,51 nF maior que o valor medido com multímetro.

A Figura 10 exibe o comportamento da forma de onda do capacitor quando a

frequência da onda quadrada aumenta. Os ciclos de carga e descarga não se

completam, i.e., o valor máximo lido no capacitor é menor que o fornecido pela fonte

Vpp = 2,50V.

Figura 10 – Efeito do aumento de freqüência sobre a forma de onda no capacitor.

5. CONCLUSÃO

Com esse experimento, pôde-se perceber que com três elementos básicos

(diodos, capacitores e resistores) é possível utilizar-se dos comportamentos

específicos de cada um deles e combiná-los em circuitos com diversas aplicações.

É necessário, no entanto, estar ciente de que seus valores, na prática,

apresentam um desvio do valor estipulado nominalmente e de que os aparelhos

utilizados no estudo de um circuito também não são ideais, influindo nas medições

obtidas.



9

Resumidamente, um amperímetro influenciará consideravelmente se os

resistores utilizados tiveram uma resistência baixa e o mesmo acontecerá para um

voltímetro diante de resistências altas.

Da mesma forma, as fontes de tensão e sinal têm suas próprias resistências,

provocando uma queda de tensão que pode ser considerável se a resistência total

do circuito não for muito mais alta que a da fonte.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MALVINO, Albert P. Eletrônica. 1.ed. São Paulo, McGraw-hill, 1987. p.22-47

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