Relatório Eletronica

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Relatório Eletronica

  1. 1. OBJETIVOS Montar os circuitos multivibradores biestável, monoestável e astável, com ointuito de compreender o funcionamento e algumas aplicações do transistor operandocomo chave lógica. RESUMO Nesta experiência o transistor foi utilizado em três circuitos como chave, o quepossibilitou o estudo de uma importante aplicação deste dispositivo em lógica digital. O circuito biestável pode ser visto como um armazenador lógico de informação.O circuito monoestável tem uma importante aplicação como temporizador, em circuitosresidenciais, semáforos ou qualquer outro aparelho que necessite dessa função. Ocircuito astável abrange uma ampla área de aplicações, podendo ser utilizado desdesimples circuitos “pisca-pisca” até clock de sofisticados circuitos eletrônicos. INTRODUÇÃO TEÓRICA O transistor é um componente eletrônico cujas funções principais são amplificare chavear sinais elétricos. A impedância característica do componente varia para cimaou para baixo da polarização pré-estabelecida e, graças a esta função, a corrente elétricaque passa entre coletor e emissor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através davariação de tensão num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona oprocesso de amplificação de sinal. Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico maisfraco em mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados porum microfone, é injetado em um circuito eletrônico, cuja função principal é transformareste sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmascaracterísticas, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes, a este processotodo se dá o nome de ganho de sinal. O transistor é considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invençõesda história moderna, tendo tornado possível a revolução dos computadores eequipamentos eletrônicos. A chave da importância do transistor na sociedade moderna éa sua habilidade de ser produzido em larga escala, usando técnicas simples, resultandoem baixo custo. Atualmente, é impossível encontrarmos circuitos integrados que nãopossuam internamente uma grande quantidade de transistores, juntamente com outroscomponentes como resistências e capacitores. Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente o Silício(Si), o Germânio (Ge), o Gálio (Ga) e alguns óxidos. Na natureza, o silício é ummaterial isolante elétrico, devido à conformação das ligações eletrônicas de seusátomos, gerando uma rede eletrônica altamente estável. Atualmente, o transistor degermânio não é mais usado, tendo sido substituído pelo de silício, que possuicaracterísticas muito melhores. O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalinaem seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão para umprocesso chamado de dopagem, onde são introduzidas quantidades rigorosamentecontroladas materiais selecionados (conhecidos como impurezas) que transformam aestrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando
  2. 2. ou doando elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo(tenha falta de elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons). Se a impureza tiver umelétron a mais, um elétron fica sobrando na estrutura cristalina. Se tiver um elétron amenos, fica faltando um elétron, o que produz uma lacuna (que funciona como se fosseum buraco móvel na estrutura cristalina). Como resultado, temos ao fim do processo umsemicondutor. O transistor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando-se um transistor do tipo PNP. O transistor do tipo NPN é obtido de modo similar. Acamada do centro é denominada base, e as outras duas são o emissor e o coletor. Nosímbolo do componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro dotransistor PNP, ou para fora se for NPN. A seguir, são apresentadas as maneiras pelasquais os transistores são representados: No transistor de junção bipolar o controle da corrente coletor-emissor é feitoinjetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base épolarizada reversamente, e a junção base-emissor é polarizada diretamente. Umapequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminaisde coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base. Uma aplicação do transistor é em circuitos multivibradores, em que ele atuacomo chave. Vejamos a seguir três configurações bastante usuais: Circuito Multivibrador Biestável VCC R3 R4 S2 R2 R1 S1 Q2 Q1 CH2 CH1 Nesse circuito, a saturação do transistor Q1, através de R3 e R2, implica o cortede Q2, pois a corrente passará por R4, chegando ao terra, não havendo, portanto,corrente de base em Q2. Pulsando a chave CH2, nada ocorre, ao passo que pulsandoCH1, a corrente de base de Q1 é cortada, implicando seu corte e, consequentemente, asaturação de Q2 através de R4 e R1. Dessa vez, pulsando CH1, nada ocorre, enquantoque pulsando CH2, há o corte de Q2 e saturação de Q1, reiniciando o processo.
  3. 3. Supondo R1=R2, R3=R4 e Q1=Q2 há igual probabilidade de saturação ou cortede cada transistor quando é acionada a alimentação do circuito. Por isso, é necessáriauma intervenção externa que privilegie um ou outro transistor. Tendo dois estados estáveis, este circuito fornece dois níveis lógicos diferentes(0 e 1) nas saídas S1 e S2 ao mesmo tempo, com controle de chaveamento, o quepossibilita sua aplicação em circuitos de memória (flip-flops). Circuito Multivibrador Monoestável VCC R3 R4 R2 S2 C S1 R1 Q2 Q1 CH Nessa nova configuração, como o próprio nome sugere, há um estado estável eoutro instável. Ao acionarmos a alimentação, o transistor Q2 é saturado por umacorrente de base que chega por R1 e R4, enquanto Q1 se mantém em corte. O circuitopermanece desse modo até que um pulso seja aplicado em CH, quando Q2 é cortado esurge uma corrente de base em Q1, por meio do capacitor, saturando-o. Este estado émantido durante o tempo caracterizado pelo produto R2*C, após o qual, o circuitoretorna à sua forma estável. Por essa característica, este circuito pode ser usado como um temporizador,regulável pelos parâmetros de resistência e capacitância, utilizando os níveis lógicos nassaídas S1 e S2. Circuito Multivibrador Astável VCC R3 R4 R2 R1 S2 C2 C1 S1 Q2 Q1 Este circuito é caracterizado pela alternância de estados, com tempos bemdefinidos pelas combinações de R1C1 e R2C2. Quando Q1 está saturado, existe umacorrente de base através de C2, enquanto Q2 permanece em corte. Após o tempodeterminado por R2*C2, cessa esta corrente, cortando Q1, e surge uma corrente de baseem Q2, através de C1. Q2 permanece saturado durante o tempo determinado porR1*C1, após o qual esta corrente pára, reiniciando o processo.
  4. 4. Logo, em S1 e S2, há pulsos alternados opostos, com período bem definido,caracterizando um “pisca-pisca” ou “clock”. MATERIAIS UTILIZADOS Utilizaram-se os seguintes componentes para a realização do experimento: Transistor BC237 2N2222 Gerador de Tensão CC Protoboard Lâmpadas Incandescentes Capacitores Eletrolíticos Chaves Resistores Variados Multímetros PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Seguindo os esquemas da introdução teórica, foram montados seguidamente os 3circuitos multivibradores: Biestável, Monoestável e Astável. A cada circuito montado naprotoboard foram realizadas algumas medidas nos multímetros apenas para finsqualitativos, de maneira a se verificar a teoria.
  5. 5. RESULTADOS- Circuito Multivibrador Biestável: Foi montado um circuito com a seguinte configuração: L1 L2 VCC 6V R1 R2 100 100 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada:VC1: 6V VC2: 0.6VVB1: 1.4V VB2: 0.6V Quando é ligado Vcc, deveria haver uma probabilidade de 50% para cadalâmpada, já que apenas uma pode estar acesa de cada vez. No entanto, no circuitomontado L1 sempre acendia, mostrando que as condições iniciais não eram idênticaspelas características físicas dos componentes. Nessa situação, quando a chave da base de Q2 era pulsada, nada ocorria, comoera esperado pela teoria. Contudo, quando a chave da base de Q1 era pulsada, L1apagava e L2 acendia. Reciprocamente, nessa nova situação, quando a chave da base deQ1 era pulsada, nada ocorria e, quando a chave da base de Q2 era pulsada, L2 apagava eL1 acendia.- Circuito Multivibrador Monoestável: Foi montado o circuito abaixo: L1 L2 VCC 6V R1 10k 220uF-POL R2 100 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada:VC1: 0.2V VC2: 6VVB1: 1V VB2: 0.8V Acionando Vcc, L1 permanece acesa indefinidamente, enquanto L2 é poucoexcitada, devido à pequena corrente de fuga que surge na base de Q2, conforme C1 é
  6. 6. carregado. Ao pulsarmos a chave na base de Q1, L1 apaga e L2 acende, permanecendoacesa, enquanto a corrente fornecida pelo capacitor é suficiente para saturar Q2. Quandoa carga de C1 é insuficiente para manter a saturação, L1 acende e o processo se repete.- Circuito Multivibrador Astável: Foi montado o seguinte circuito: L1 L2 VCC 6V R1 R2 C1 C2 P1 P3 P2 P4 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Novamente, apesar de a teoria prever 50% de chance para cada lâmpada, houveum favorecimento de L1, pelas razões já citadas. Sendo assim, ao ligar Vcc, L1 acendia e iniciava o processo de alternância entreL1 e L2, com tempos determinados pela combinação dos valores R1C1 e R2C2. Primeiramente, foram utilizados os seguintes valores: R1=R2=10KΩ e C1=C2=220 μF.Com essa configuração foi possível visualizar o “pisca-pisca” das lâmpadas, devido aoalto valor de τ. CONCLUSÃO O experimento foi satisfatório em atingir seus objetivos, sendo assim, foi possívelconfirmar as características dos vários multivibradores. A partir disso, pudemosaprender as diversas aplicabilidades desses multivibradores. BIBLIOGRAFIA[1] http://pt.wikipedia.org[2] http://www.eletronica24h.com.br/cursoEI/cursoEI1/indexEI.htm

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