Escola Politécnica - USP

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1 Escola Politécnica - USP PEE 327 Laboratório de Eletrônica III Exp 1: Circuitos Astáveis e Monoestáveis Equipe:- Turma: - - Profs: - - Data de Realização do Experimento: Nota: Bancada: 1998

2 1. Introdução - Verificar o método de projeto e o funcionamento de circuitos monoestáveis e astaveis com transistores discretos. - Verificar o funcionamento do multivibrador 555, como astável e monoestável. 2. Projeto (etapa a ser realizada ANTES da aula experimental) Observações Importes: Para todos os ítens do projeto: 1. realizar os cálculos teóricos; 2. escolher os valores comerciais mais próximos; 3. recalcular utilizando os valores de componentes escolhidos. 2.1 Monoestável a Transistor Projetar um monoestável como da figura 1,abaixo, utilizando: Transistor: BC547A T (tempo do 200 µs EQE) Vcc 10 V Vbb -2 V Rc1 e Rc2 1 kω C 27 nf R1 10Ω Utilizar diodo em série com o emissor e disparo por pulsos negativos. Vb1 = 0 quando T1 cortado (OFF). Obs: Existe na placa da experiência um potenciômetro de 1KΩ colocado em série com o resistor R. Figura 1: Circuito Monoestável Transistor Recalcular o circuito para os valores adotados. Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 2

3 Para o circuito projetado, calcular o valor de T para o potenciômetro igual a zero e igual a 1KΩ Calcular as tensões de coletor e base de T1 e T2 e preencher a tabela: Estado Estável (EE) Estado quase Estável (EQE) Coletor T1 Coletor T2 Base T1 Base T2 Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 3

4 2.2.Astável a Transistor Transformar o monoestável do item 1 em astável de onda quadrada e período aproximadamente de 400 µs. Adotar C = 27 nf. Figura 2: Circuito Astável com Transistor Recalcular o circuito para os valores adotados. Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 4

5 2.3 Circuito Monoestável com multivibrador Projetar um monoestável utilizando C.I. 555 com T aproximadamente 200 µs e Vcc = 5 V. Adotar C= 27 nf. Considerar R1 = 1kΩ e C1 = 10 nf (verificar se estes valores obedecem às exigências de projeto). Figura 2: Circuito Monoestável com CI Recalcular os tempos para valores adotados Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 5

6 2.4 Circuito Astável com multivibrador Transformar o monoestável do item acima em astável de período 600 µs (TH = 400 microseg e TL = 200 µs). Adotar C 27 nf. Figura 2: Circuito Astável com CI Recalcular os tempos para valores adotados Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 6

7 3. Simulações (etapa a ser realizada ANTES da aula experimental) 3.1 Monoestável a transistor Utilizando o programa Pspice e o aplicativo Probe, simule o circuito monoestável a transistor projetado em aula. Coloque na entrada pulsos negativos de amplitude 2 V, largura 10 µs com 1000 repetições por segundo (1kHz), simule o comportamento do circuito e imprima os gráficos referentes às formas de onda de tensão dos coletores e das bases dos transistores. Apresente as formas de onda na escala *auto-range* do Probe e na escala de 0 V (min.) a 2 V (máx.) Simule o circuito para uma entrada de 50V negativos. 3.2 Circuito Astável Simule o circuito astável a transistor projetados em aula.em particular, imprima os gráficos referentes às formas de onda de tensão dos coletores e das bases dos transistores utilizando o mesmo modelo de transistor do item anterior e as escalas *autorange* e 0 V (min) a 1 V (max). Obs.:Note que neste caso o comportamento do circuito não é determinado por um sinal de entrada (é um circuito sem entradas!). Isto impõe uma complicação adicional em termos de simulação: o usuário deve fornecer, por meio de um comando.ic, as condições iniciais aproximadas para os nós mais importantes do circuito (quais são?).qualquer dúvida, consulte o manual do Pspice disponível na Biblioteca no Dep. ou o seu professor Uma das características importantes dos simuladores de circuitos é que eles podem ser empregados para se analisar qual a importância de determinado fenômeno ou variável no resultado final. Isso pode ser verificado desligando-se o efeito de Rb no modelo do transistor empregado, isto é, torne Rb = 0 e ressimule o circuito astável. Qual o efeito nas formas de onda de tensão das bases dos transistores? Utilize as mesmas escalas do item 2 acima. Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 7

8 OBS. IMPORTANTE Utilize como modelos dos dispositivos disponíveis na versão 6.3 do PSPICE Diodo *1N914 Transistor *BC547A_AC_TR.MODEL D1N914_PEE318-X D(IS=100E-15,RS=16, CJO=2pF, TT=12NS, + BV=100, IBV=100E-15).MODEL QBC547A_PEE318-X NPN(IS=3.5E-14, VAF = 75, BF = 240, IKF = 60mA, +NE=1.82, ISE=80, RE=0.10, BR=1.1, RC=0.50, RB=3.0, NC=2.0,ISC=80, +IKR=10ma, VJC=7. 6E-12, VJC=.75, MJC=.33, CJE=20.5E-12, VJE=0.55, +MJE=0.33, XTF=2, VTF=50, ITF=20E-2, +TF=100E-10) Para verificar isso mais apropriadamente, altere o valor da fonte de tensão de alimentação e da amplitude do pulso para 50 V (cinqüenta volts) Uma das características importantes dos simuladores de circuitos é que eles podem ser empregados para se analisar qual a importância de determinado fenômeno ou variável no resultado final. Isso pode ser verificado desligando-se o Desligue o efeito de Rb no modelo do transistor empregado, isto é, torne Rb = 0 e ressimule o circuito astável. Qual o efeito nas formas de onda de tensão das bases dos transistores? Utilize as mesmas escalas do item 2 acima. Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 8

9 4. Parte Experimental 4.1 Monoestável a transistor Montar e testar o monoestável transistorizado projetado, no item Sem excitação no circuito medir as tensões de coletor e base. Compare-as com os valores calculados e simulados. Comente: Utilizando pulsos negativos de 2 V e de largura 10 µs com 1000 repetições por segundo (1kHz), imprimir (PEE54600B) as formas de onda do coletor e base de T1 e T2, indicando o sincronismo com a forma de onda de entrada. a. Medir o tempo quase estável b. Medir o tempo de subida da tensão do coletor de T1 Compará-los com os valores teóricos e simulados Variar a amplitude do sinal de entrada, e verificar as variações no comportamento do circuito. Comente: Variar a largura do pulso no sinal de entrada, e verificar as variações no comportamento do circuito. Comente: Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 9

10 4.1.6 Com o sinal de entrada na situação inicial, retirar o diodo de proteção, verificar e medir a tensão de breakdown da junção base emissor de T2. Tensão de Ruptura (Breakdown) V Qual o principal comportamento do circuito monoestável a transistor que foi observado durante o experimento e que não foi considerado pelo simulador Pspice? Compare com resultados obtidos no item Circuito Astável Montar e testar o astável transistorizado projetado, no item Imprimir as formas de onda nos coletores e bases dos transistores, assumindo uma delas como base de sincronismo (indicar nas impressões onde está o ponto de sincronismo). Compare e comente com o simulado e calculado, explique possíveis discrepâncias. Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 10

11 4.3 Circuito Monoestável com CI Montar e testar o monoestável com C.I. 555 projetado, utilizando pulsos de largura 10 µs com 1000 repetições por segundo (1kHz) Imprimir as formas de onda de THRESHOLD e SAÍDA, esboçando sincronizadamente na impressão a forma de onda de ENTRADA. a - Medir o tempo quase estável Compare-os com os valores teóricos Variar a amplitude do sinal de entrada, e verificar as variações no comportamento do circuito. Comente: Variar a largura do pulso no sinal de entrada, e verificar as variações no comportamento do circuito. Comente: Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 11

12 4.4 Circuito Astável com CI Montar e testar o astável com C.I. 555 projetado Imprima as forma de onda da SAÍDA e do TRIGGER. Compare os resultados com os valores esperados. 5. Conclusões Experiência 7 Monoestáveis e Astaveis 12