Escola Politécnica - USP

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1 Escola Politécnica - USP PSI 2327 Laboratório de Eletrônica III Exp 3: Geradores de Varredura Equipe:- - - Turma: Profs: - - Data de Realização do Experimento: Nota: Bancada: 2005

2 1. Introdução Esta experiência tem por objetivos gerais: Estudar o funcionamento de geradores de varredura, em especial os circuitos de Miller e Bootstrap; Comparar valores calculados com os simulados e obtidos experimentalmente. 2. Projeto (itema a ser realizado antes da aula experimental) Gerador Miller de varredura 2.1 Projetar um gerador Miller com as seguintes características (anexe o projeto a seguir e não esqueça de preencher a tabela do item 4.1): Amplificador Operacional: 741 R B : 10KΩ Amplitude máxima de varredura: 12V P: 470Ω Duração da varredura: de 100µs a 500µs C: 1nF Transistor: BC547 ou BC548 (corrente máxima de base 1mA) Gerador de pulsos fornece onda quadrada de período 1ms; Obs: Utilize resistores e capacitores da série E12 (10; 12; 15; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68; 82 C = 1nF -Vcc P = 470Ω R Vcc Vo RMIN +Vcc VG v BC547 1ms t RB = 10kΩ Fig. 1: Gerador de Miller Calculado Nominal R R Mín Amplitude máxima de entrada (VG) Experiência 3 - Geradores de Varredura 2

3 Gerador Bootstrap de varredura 2.2 Projetar um circuito de varredura Bootstrap com as seguites características (anexe o projeto a seguir e não esqueça de preencher a tabela do item 4.2): Amplitude máxima de varredura: 10V; OBS: O resistor R da expressão <32> equivale a soma de Rmín com um potenciômetro de 330kΩ; Duração da varredura: de 100µs a 500µs Gerador de pulsos fornece onda quadrada de período 1ms; A máxima variação de tensão sobre o capacitor CS deve ser de 1% Transistor: BC547 ou BC548 (corrente máxima de base 1mA); Obs: Utilize resistores e capacitores da série E12 (10; 12; 15; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68; 82 VCC D = 1N914 Cs VCC RMIN P = 330kΩ VCC RB T2 BC547 Vi Ci = 1µF T1 BC547 C Vo T3 BC547 Fig. 2: Gerador Bootstrap Calculado Nominal P RMIN R B C C i 1 µf 1 µf C S Experiência 3 - Geradores de Varredura 3

4 3. Simulação (a ser realizada antes da aula experimental) NOTA: A versão oficial do curso e da disciplina PEE327 é a PSpice 6.3 Student Version Utilizando os dados fornecidos e com o auxílio dos programas PSPICE e PROBE, 3.1 Para o gerador de Miller: Imprima as formas de onda das tensões de entrada, saída e de emissor, para o potenciômetro no máximo e no mínimo. Determine os tempos de varredura, retraço e restauração, preenchendo a tabela do item 4.1, e indique nos gráficos os estados do transistor (cortado, saturado, normal) e do amplificador operacional (normal, saturado). Imprima o sinal d(v S )/dt associado ao erro de velocidade, com o potenciômetro no máximo e no mínimo (por exemplo, entre 0,5ms e 0,65ms para o potenciômetro no mínimo ). 3.1 Para o gerador Bootstrap : Imprima as formas de onda das tensões de entrada e saída, para o potenciômetro no máximo e no mínimo. Determine os tempos de varredura, retraço e restauração, preenchendo a tabela do item 4.2. Imprima o sinal d(v S )/dt associado ao erro de velocidade, com o potenciômetro no máximo e no mínimo (por exemplo, entre 0,5ms e 0,65ms para o potenciômetro no mínimo ) Dados adicionais para as simulações e apresentação dos dados: Para as posições máxima e mínima do potenciômetro, apresente as formas de onda das tensões em um mesmo gráfico, com o tempo variando de zero a 1,2ms; Nos itens onde são pedidas as derivadas temporais da tensão de saída, inclua no mesmo gráfico a referida tensão de saída, para cada posição do potenciômetro; Utilize um gerador de onda quadrada de período 1ms e amplitude do pulso de 9V, com tempos de subida e descida de 10us (início em 9V e transição para 0V em 500us); Utilize o modelo BC547A_MOD1 para os transistores. Se na sua versão do PSPICE não existir o transistor BC547A, utilize os dados para o modelo simplificado listado a seguir:.model BC547A NPN(IS=35f, BF=195, VAF=75, IKF=75m, ISE=80, NE=1.9); Utilize análise transiente com pelo menos 100ns de precisão; Experiência 3 - Geradores de Varredura 4

5 4. Procedimento Experimental Recomendações gerais: Calibre as pontas de prova; Faça as montagens de forma limpa e organizada; Em caso de dúvidas, consulte seu professor antes de ligar a fonte de alimentação; Desligue a alimentação do circuito antes de qualquer alteração em seus componentes ou medidas de resistência; Mantenha sempre sua bancada limpa e organizada. 4.1 Gerador Miller de varredura Montar o circuito projetado utilizando a placa Geradores de Varredura - Circuito Miller, certificando-se que foram utilizados os resitores nominais da tabela 2.1; Acionando o circuito com onda quadrada de período 1ms e amplitude de 9V, com potenciômetro P no máximo, imprima as formas de onda na saída e no emissor do transistor sincronizadas no tempo. Repita o procedimento para o potenciômetro no mínimo. Desenhe nos gráficos impressos a forma de onda do gerador sincronizada com as outras formas de onda. Além disso, em cada trecho, indique na própria impressão a forma de operação do transistor (normal, cortado ou saturado). Compare os resultados obtidos com as simulações e justifique eventuais discrepâncias. Determine os tempos de varredura, retraço e restauração experimentais tanto para o potenciômetro no máximo quanto no mínimo. Preencha a tabela abaixo. Calculado Simulado Experimental Erro Máximo (%) Varredura Retraço max: max: Restauração max Experiência 3 - Geradores de Varredura 5

6 Compare os dados calculados, simulados e obtidos experimentalmente para os tempos de varredura, atraso e restauração. Justifique eventuais discrepâncias. Utilizando o menu de função F2 do osciloscópio, obtenha o sinal correspondente a derivada do sinal de saída para a varredura máxima. Imprima-o juntamente com o sinal de saída. Para que a medida seja coerente, coloque o osciloscópio no modo DISPLAY AVERAGE 256 e aguarde o tempo suficiente antes de fazer a aquisição pelo programa PEE54600B. A linearidade do circuito está coerente com aquela esperada (simulação)? Quem limita o tempo de restauração neste circuito? Experiência 3 - Geradores de Varredura 6

7 4.2 Gerador Bootstrap de varredura Monte o circuito projetado, utilizando a placa Gerador de Varredura - Circuito Bootstrap, certificando-se que foram utilizados os valores nominais dos componentes da tabela 2.2. Acionando o circuito com onda quadrada de período 1ms e amplitude de 9V, com o potenciômetro P no máximo, imprima as formas de onda na saída e no catodo do diodo sincronizadas no tempo. Repita o procedimento para o potenciômetro no mínimo. Com o potenciômetro no mínimo e máximo, meça diretamente o tempo de restauração; Desenhe nos gráficos impressos a forma de onda do gerador sincronizada com as outras formas de onda. Compare os resultados obtidos com as simulações e justifique eventuais discrepâncias. Qual a grande diferença entre as formas de onda na base de T2 e na saída? Determine os tempos de varredura, retraço e restauração experimentais tanto para o potenciômetro no máximo quanto no mínimo. Preencha a tabela abaixo. Calculado Simulado Experimental Erro Máximo (%) Varredura Retraço max: max: Restauração max Experiência 3 - Geradores de Varredura 7

8 Compare os dados calculados, simulados e obtidos experimentalmente para os tempos de varredura, atraso e restauração. Justifique eventuais discrepâncias. Utilizando o menu de função F2 do osciloscópio, obtenha o sinal correspondente a derivada do sinal de saída para a varredura máxima. Imprima-o juntamente com o sinal de saída. Para que a medida seja coerente, coloque o osciloscópio no modo DISPLAY AVERAGE 256 e aguarde o tempo suficiente antes de fazer a aquisição pelo programa PEE54600B. A linearidade do circuito está coerente com aquela esperada (simulação)? Quem limita o tempo de restauração neste circuito? Imprima a forma de onda na base de T 1 sincronizadamente com a forma de onda do gerador e a partir dela, estabeleça um critério para determinar o capacitor de entrada C i. Ajuste a impressora para imprimir no formato retrato (modifique só este parâmetro) e faça os comentários na prórpia folha impressa. Após a impressão, volte a impressora para o formato paisagem. Experiência 3 - Geradores de Varredura 8

9 Compare o desempenho dos dois circuitos. 5. Análise Final de Dados 6.Conclusões Experiência 3 - Geradores de Varredura 9