AULA PRÁTICA-TEÓRICA EXTRA SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS COM MULTISIM

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA Elerônica I AULA PRÁTICATEÓRICA EXTRA SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS COM MULTISIM 1 INTRODUÇÃO Esa aula misa enre laboraório e eoria em por objeivo insigar os esudanes ao uso de simuladores de circuios elerônicos, especificamene o simulador Mulisim. As medições realizadas e as observações de formas de onda nos circuios simulados visam moivar o esudane a buscar as resposas eóricas para as quesões e problemas relacionados com o assuno em paua. Em sínese, objeivase: Esudar circuios e assunos referenes a diodos semiconduores; Realizar cálculos eóricos de circuios com diodos; Simular circuios envolvendo diodos semiconduores; Comprovar o funcionameno dos circuios; Simular circuio com o Mulisim; Apreender noções básicas de simulação com o Mulisim. 2 FUNCIONAMENTO DO DIODO 2.1 REGIÃO DE OPERAÇÃO DIRETA Implemene o circuio mosrado na Figura 1 no Mulisim. A ensão de enrada (v i ) erá valor ajusado conforme soliciado abaixo. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. Deermine: V D = e I D = 0,3 V. V D = e I D = 0,5 V. V D = e I D = 0,9 V. V D = e I D = 1,4 V. Os valores obidos condizem com o funcionameno esperado do diodo? Exisem diferenças percepíveis enre os resulados simulados e aqueles fornecidos na folha de dados do diodo 1N4001? Elerônica I Laboraório 1/11

2 R 1 I D D 1 V D (a) (b) Figura 1 Circuio para ese do diodo na região direa. (a) Esquemáico do circuio e (b) Desenho do circuio no Mulisim Suden Ediion REGIÃO DE OPERAÇÃO REVERSA Implemene o circuio mosrado na Figura 2. A ensão de enrada (v i ) erá valor ajusado conforme soliciado abaixo. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. Deermine: V D = e I D = 30 V. V D = e I D = 60 V. V D = e I D = 100 V. V D = e I D = 500 V. Os valores obidos condizem com o funcionameno esperado do diodo? O que ocorre ao se ulrapassar a ensão reversa máxima suporada pelo diodo 1N4148? R 1 I D D 1 V D (a) (b) Figura 2 Circuio para ese do diodo na região reversa. (a) Esquemáico do circuio e (b) Desenho do circuio no Mulisim Suden Ediion 11. Elerônica I Laboraório 2/11

3 2.3 TRAÇADO DA CURVA I X V DO DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 3. A ensão de enrada (v i ) erá valor de pico de 21,1 V e frequência de 60 Hz. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. Figura 3 Circuio para desenho da curva I x V no simulador no Mulisim Suden Ediion 11. Verifique se o comporameno da curva no simulador condiz com o esperado. 3 CIRCUITOS SIMPLES COM DIODOS 3.1 CIRCUITO COM UM DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 4 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. V D =. I D =. R 1 I D D 1 V D (a) (b) Figura 4 Circuio simples com um diodo apenas polarizado direamene. (a) Esquemáico do circuio e (b) Desenho do circuio no Mulisim Suden Ediion 11. Compare o resulado obido com o valor calculado, considerando os dois modelos mais simples para análise de circuios com diodos (ideal e queda de ensão consane). Elerônica I Laboraório 3/11

4 3.2 CIRCUITO COM DIODOS EM SÉRIE Implemene o circuio mosrado na Figura 5 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo D 1 será o 1N4148 e o diodo D 2 será o 1N4001. V D1 =. V D2 =. I D =. Figura 5 Circuio simples com dois diodos em série no Mulisim Suden Ediion 11. Verifique se as quedas de ensão nos diodos (V D1 e V D2 ) são iguais. Caso sejam diferenes, por que isso ocorre? 3.3 CIRCUITO COM DIODOS EM PARALELO Implemene o circuio mosrado na Figura 6 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo D 1 será o 1N4148 e o diodo D 2 será o 1N4001. V D =. I T =. I D1 =. I D2 =. Figura 6 Circuio simples com dois diodos em paralelo no Mulisim Suden Ediion 11. Elerônica I Laboraório 4/11

5 Verifique se a correne oal (I T ) se divide igualmene nos dois diodos. O que poderia provocar a divisão com valores diferenes de correne nos diodos? 4 PERDAS NO DIODO 4.1 DETERMINANDO A PERDA DE CONDUÇÃO NO DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 7 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. V D =. I D =. P D =. R 1 I D D 1 V D (a) (b) Figura 7 Circuio simples com um diodo apenas polarizado direamene. (a) Esquemáico do circuio e (b) Desenho do circuio no Mulisim Suden Ediion 11. A perda no diodo, comparada com a perda na carga (resisor) é significaiva? O que aconeceria com a poência no diodo e com ele próprio caso o resisor fosse subsiuído por ouro de 1 Ω. 5 APLICAÇÕES DE DIODOS SEMICONDUTORES O circuio para as simulações dese iem será aquele mosrado na Figura 9. A ensão de enrada (v i ) é mosrada em cada figura a seguir. O resisor R 1 é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. Elerônica I Laboraório 5/11

6 Figura 8 Circuio para simulações dese iem no Mulisim Suden Ediion SINAL DE ENTRADA SENOIDAL A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 9. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura 9. V o Figura 9 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada senoidal. 5.2 SINAL DE ENTRADA QUADRADA A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 10. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura 10. Elerônica I Laboraório 6/11

7 5.3 SINAL DE ENTRADA TRIANGULAR A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 11. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura SINAL DE ENTRADA SENOIDAL COM VALOR MÉDIO A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 12. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 42,2 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura 12. V o Figura 10 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada quadrada. Elerônica I Laboraório 7/11

8 V o Figura 11 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada riangular. V o Figura 12 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada com valor médio. Elerônica I Laboraório 8/11

9 6 CONFORMAÇÃO DE SINAIS COM DIODOS 6.1 LIMITAÇÃO DE SINAL COM DIODO ZENER Implemene o circuio mosrado na Figura 13 e obenha o que se pede. O resisor R 1 é de 1 kω. Os diodos serão 1N4744. Deermine: V o_pk _pk = 5 V. V o_pk _pk = 20 V. V o_pk _pk = 50 V. Figura 13 Circuio de conformação de sinais com diodos zener no Mulisim. 7 CIRCUITOS DE PROTEÇÃO COM DIODOS 7.1 CIRCUITO DE PREVENÇÃO CONTRA INVERSÃO DE BATERIA Implemene o circuio mosrado na Figura 14 e obenha o que se pede. O fusível F 1 é de 250 ma. O diodo D 1 será o 1N4001. A baeria será de 9 V. Deermine: V o = 9 V. V o = 9 V. O que ocorre quando a baeria é conecada com polaridade inverida? Elerônica I Laboraório 9/11

10 Figura 14 Circuio de proeção conra inversão de baerias no Mulisim. 8 OSCILOSCÓPIO PROFISSIONAL TEKTRONIX 8.1 O OSCILOSCÓPIO TEKTRONIX TDS2024 O osciloscópio Tekronix TDS2024 é acessado pelo menu de insrumenos viruais, no lado direio da área de rabalho do Mulisim. Ese osciloscópio em 4 canais, como mosrado na Figura 15, além de uma saída de ese de poneiras e uma enrada de sincronismo exerno. Como odo insrumeno, em ambém a conexão da referência (erra). Saída de ese Referência Enrada de sincronismo exerno Canais 1 a 4 Figura 15 Conexões do osciloscópio TDS2024 no Mulisim. A inerface com o usuário é mosrada na Figura 16. Informações adicionais serão mosradas pelo professor da disciplina. Além disso, podem ser enconradas informações écnicas imporanes na página da inerne do fabricane do osciloscópio: hp:// Elerônica I Laboraório 10/11

11 Figura 16 Inerface do usuário do osciloscópio TDS2024. Elerônica I Laboraório 11/11