AULA PRÁTICA #4 CONVERSORES DE IMPEDÂNCIA: negative impedance converter (NIC) e generalized impedance converter (GIC)

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1 UFRJ/EE/DEL Laboratório de Eletrônica III AULA PRÁTICA #4 CONERSORES DE IMPEDÂNCIA: negative impedance converter (NIC) e generalized impedance converter (GIC) I) Objetivos Estudar a realização e aplicação de conversores de impedância negativa (NIC) e o de impedância generalizada (GIC) II)Teoria, projeto, simulação e medidas Z3 A) Conversor de impedância negativa (NIC) A1) Para o circuito da fig.1, mostre que = (Z3/Z2)Z1. Z2 Dimensioneo para obter um resistor negativo: Z1 Fig.1 A2) Estabilidade em CC Observe o comportamento da saída do ampop (fig.1) quando o terminal do resistor negativo é conectado à terra ou deixado em. Mantenha um canal do osciloscópio, em acoplamento CC, conectado à saída do ampop. Inverta as entradas do ampop e repita o procedimento. Identifique a configuração estável em circuito e a estável em circuito. Meça, nas duas configurações estáveis, a resistência de entrada do circuito () com um ohmímetro digital. Justifique os resultados obtidos. OBS.: Caso o circuito oscile em alta freqüência, conecte um capacitor pequeno entre a entrada () do ampop e a terra, ou entre a saída e a entrada (). in o A3) Amplificador com divisor resistivo Para o circuito da fig.2 Usando o resistor negativo como, meça o/in (em 1 k) em função Fig.2 de. Determine, teoricamente, o valor de em que é necessário trocar as entradas do ampop. para manter a estabilidade em CC. B) Conversor de impedância generalizada (GIC) Z1 B1) Indutor ativo Para o circuito da fig.3: Z2 2 Mostre que =(Z1Z3Z5) / (Z2Z4). Escolhendose Z2 como capacitor (C) e as outras Z3 Leq impedâncias como resistores iguais (R), obtémse um indutor aterrado, simulado. Construa um indutor de 100 mh (Leq=R 2 C). Z4 1 Conecte o gerador senoidal a um resistor de 680Ω e ligue ao indutor. Meça a impedância do indutor ativo em função da frequência. Calcule Leq. Z5 Fig.3 ACMQ mai/2001; JBM jun/2005; JBM set/2005;jbmlab4v4mai/2016

2 B2) Circuito ressonante paralelo Para o circuito da fig.4 (com ). Calcule o valor de C6 para que a frequência de ressonância fique na faixa de 1 a 3k. Escolha um valor comercial para Rg entre 20 e 25 vezes maior do que a reatância indutiva (XL), calculada na frequência de ressonância. Meça o fator de qualidade (Q= fo/bw). Estime o valor do resistor parasita (Rp) associado em paralelo com o circuito tanque, medindo in e o na frequência de ressonância. No laboratório, verifique a resposta do circuito para ondas quadradas de frequências fo, fo/3, fo/5 e 50. Comente o resultado. B3) Oscilador LC simulado Para o circuito da fig.4 ( com in e Rg desconectados). erifique se o circuito oscila. A instabilidade pode ser forçada conectandose um resistor negativo em paralelo com o circuito tanque LC. Mostre que um resistor conectado como na fig.4 aparece como em paralelo com o indutor (se R5=R4). Conecte uma década resistiva, com valor maior do que 500, na posição. erifique se o circuito continua estável. Reduza o valor de até obter um oscilador senoidal. Compare o valor de com a estimativa de Rp obtida. in Rg R1 C2 o R3 R4 C6 R5 Fig.4

3 CONERSORES DE IMPEDÂNCIA: NIC e GIC Conversor de Impedância Negativa (NIC) em circuito (desenhar circuito) em circuito (desenhar circuito) em circuito Unid Projetado Simulado Medido OBS Saída do ampop Entrada: Entrada: Ohmímetro direto Associando Raux em circuito Saída do ampop Entrada: Entrada: Ohmímetro direto Associando Raux Amplificador com divisor resistivo Projetado Simulado Medido OBS (/) ,5 Estimativa de Fase () () ()

4 Gráfico Comparativo Av vs : projetado, simulado e medido Av ,5 0,5 1,0 1,5 / indutor ativo (GIC) Projetado Simulado Medido OBS Frequência () x x R () L () R () L () 500 x x 1000 x x 2000 x x 4000 x x Leq (mh)

5 Circuito ressonante paralelo (GIC) Projetado Simulado Medido OBS Freq. de ressonância (fo) in o (na freq. fo) =2 Rg Freq. de corte superior (fh) Freq. de corte inferior (fl) BW = fh fl Fator de qualidade (Q) Estimativa de Rp Oscilador LC simulado (GIC) Projetado Simulado Medido OBS Freqüência de oscilação Amplitude na saída (op)

6 Comentários / Conclusão