ROTEIRO OFICIAL 02 Circuitos com Diodo Semicondutor

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1 - UTFPR DAELT Engenharia Elétrica e/ou Controle e Automação Disciplina: Laboratório de Eletrônica ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes ROTEIRO OFICIAL 02 Circuitos com Diodo Semicondutor Visto Data da realização: / /2016 Data da entrega: / /2016 NOTA: ASSIDUIDADE 1,0 ESTÉTICA 1,0 CONTEÚDO 2,5 COLETA DADOS 3,0 CONCLUSÃO 1,5 EXERCÍCIOS 1,0 TOTAL Redação da introdução teórica realizada por: Equipe: CURITIBA 2016

2 ROTEIRO 02-CIRCUITOS COM DIODOS Equipe: Objetivo: Analisar o funcionamento de circuitos contendo diodo em série e paralelo por meio de medidas de tensão e corrente e posterior comprovação com o cálculo das respectivas grandezas elétricas pelo uso do modelo simplificado do diodo. Pré-requisitos: Capítulos 01 e 02 do livro Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos Boylestad; Capítulo 03 do livro Microeletrônica Sedra. Material 03 Multímetro digital 02 Diodo 1N4007 ou similar 01 Protoboard 01 Diodo de germânio 01 Fonte de tensão CC variável 01 Resistor de carbono de 1k 01 Resistor de carbono de 470 1) Reconhecimento dos componentes da experiência. Anote as especificações e valores relativos aos componentes utilizados. a) Resistores 1k : faixas coloridas: Valor teórico: (das faixas) Valor medido VOM: 470 : faixas coloridas: Valor teórico: (das faixas) Valor medido VOM: b) Usando VOM digital realizar o teste de semicondutor utilizando-se da respectiva função disponível no instrumento. Polarização direta Polarização reversa D1 D2 DGe 2) Montagem dos circuitos com diodo adotando o modelo simplificado. a) Faça o esboço do modelo elétrico simplificado do diodo e a respectiva curva característica: Esboço Curva Característica: ID=f(vD) ENM 2/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

3 b) Para o circuito da Figura 1 calcule a corrente total e as quedas de tensão nos resistores. Adote o modelo simplificado para o diodo de silício. Para VCC=5V Para VCC=10V Para VCC=15V I= I= I= VR1= VR1= VR1= VR2= VR2= VR2= c) Monte o circuito da Figura 1 empregando os diodos de Si. Meça as grandezas para completar a Tabela 1. Monitore a tensão da fonte E utilizando um multímetro. Circuito 1: diodos em série. Potência do diodo: PD=VD.ID E 12V D1 Figura 1. Circuito 1 contendo 2 diodos de Si em série. E I (A) VD1 VD2 VR1 VR2 PD1 (W) PD2 (W) PR1 (W) PR2 (W) Tabela 1. Grandezas relativas às medidas da montagem do circuito 1. Confronte o valor calculado no item 2 b)com o valor medido. Os valores estão coerentes? sim não d) Para o circuito da Figura 2 calcule a corrente total e as quedas de tensão nos resistores. OBS1) Adotar o modelo simplificado para diodo de silício. OBS2) Admitir que os diodos são idênticos. R2 470 Para VCC=4V Para VCC=12V Para VCC=20V I= I= I= VR1= VR1= VR1= VR2= VR2= VR2= 1k R1 A CUIDADO AO MANUSEAR OS RESISTORES, PODERÃO ESTAR SOBREAQUECIDOS. UTILIZE UM ALICATE PARA ISSO! D2 Circuito 2: diodos em paralelo. E D1 D2 A I1 1k CUIDADO AO MANUSEAR OS RESISTORES, PODERÃO ESTAR SOBREAQUECIDOS. UTILIZE UM ALICATE PARA ISSO! 470 A It Figura 2. Circuito 2 contendo dois diodos de Si em paralelo. ENM 3/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

4 e) Monte o circuito da Figura 2. Meça as grandezas para completar a Tabela 2. Monitore a tensão da fonte com um multímetro. E It (A) I1 (A) VD1 VD2 VR1 VR2 PD1 (W) PD2 (W) PR1 (W) PR2 (W) Tabela 2. Grandezas relativas às medidas da montagem do circuito 2 com 2 diodos de Si em paralelo. Confronte o valor calculado no item 2.d) com o valor medido. Os valores estão coerentes? sim não f) Altere o diodo D1 de silício pelo de germânio e complete a Tabela 3. Circuito 2.1: diodos em paralelo sendo D1 de Ge e D2 de Si. Esboço do circuito: CUIDADO AO MANUSEAR OS RESISTORES, PODERÃO ESTAR SOBREAQUECIDOS. UTILIZE UM ALICATE PARA ISSO! E It (A) I1 (A) VD1 VD2 VR1 VR2 PD1 (W) PD2 (W) PR1 (W) PR2 (W) Tabela 3. Grandezas relativas às medidas da montagem do circuito 2.1 com 2 diodos em paralelo sendo D1 de Ge e D2 de Si. ENM 4/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

5 a) Após concluir as medidas que completam a Tabela 3, inverta a posição do diodo D1. Faça o esboço do diagrama. Repita as medidas para completar a Tabela 4. Esboço do circuito: CUIDADO AO MANUSEAR OS RESISTORES, PODERÃO ESTAR SOBREAQUECIDOS. UTILIZE UM ALICATE PARA ISSO! ATENÇÃO: Manter a polaridade das pontas de prova para as medidas de tensão verificação da LKT. E It (A) I1 (A) VD1 VD2 VR1 VR2 PD1 (W) PD2 (W) PR1 (W) PR2 (W) Tabela 4. Grandezas relativas às medidas da montagem do circuito com 1 diodo de Ge em antiparalelo com 1 de Si. CASO HAJA TEMPO, REALIZE AS MONTAGENS A SEGUIR b) Monte o circuito da Figura 3. A fonte E1 deverá ser variada de 0 a 10V para o preenchimento da Tabela 5. Circuito 3: Ceifador série. Figura 3. Circuito contendo duas fontes DC. Ceifador série. E1 E Vd VR1k V0 Imedida (ma) Icalculada (ma) Tabela 5 Níveis de tensão a serem aplicados e medidos no circuito do ceifador série. ENM 5/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

6 Considerações sobre a operação do circuito: c) Monte o circuito da Figura 4. Ceifador paralelo. Figura 4. A fonte E1 deverá ser variada de 0 a 10V para o preenchimento da Tabela 6. Circuito 4: Ceifador paralelo. D1=>Si 1k V0 E1 variável 0 a 10V A Figura 4. Ceifador paralelo. E2 fixa em 5V E1 E Tabela 6 Níveis de tensão a serem aplicados e medidos no circuito do ceifador paralelo. Considerações sobre a operação do circuito: Vd VR1k V0 Imedida (ma) Icalculada (ma) 3) Questionário: 1. Considerando o circuito 1, pede-se para elaborar uma tabela comparativa entre os valores calculados e medidos (tensão e potência nos resistores, tensão e potência nos diodos e corrente total). Faça uma breve análise sobre a proximidade dos valores calculados e medidos com o modelo do diodo utilizado. 2. Idem pergunta 1, porém para o circuito Idem pergunta 1, porém para o circuito 2.1 em que D1 é o diodo de germânio. 4. Explique o funcionamento do circuito Explique o funcionamento do circuito 3 para as 4 condições da Tabela Explique o funcionamento do circuito 4 para as 4 condições da Tabela Resolva o exercício 6a e 6b do livro do Boylestad (6ª Ed) do cap 2, p. 74 (o circuito está no final deste roteiro). 8. Resolva o exercício 9a e 9b do livro do Boylestad (6ª Ed) do cap2, p. 74 (o circuito está no final deste roteiro). 9. Sugestão para aprimoramento de analisar o funcionamento dos circuitos propostos pelas figuras 5 e 6. (NÃO precisa constar no relatório!!!) Usando o simulador POWERSIM ( na aba download demo) construa o circuito da Figura 5. Os níveis de tensão E1 e E2 a serem aplicados são indicados na Tabela 7. Circuito 5: diodos formando uma porta lógica OU. ENM 6/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

7 Construa o circuito da Figura 5. Os níveis das tensões seguem o mesmo padrão usado na montagem da porta OU, sendo que necessariamente a tensão das fontes E1, E2 e E3 utilizadas devem ser iguais a 5V ( 1 ) e 0V ( 0 ). Figura 5 Circuito relativo a operação de uma porta OU formada a partir de diodos semicondutores. OBS1: O nível lógico igual a 1 será atribuído ao nível elétrico igual a 5V. OBS2: O nível lógico igual a 0 será obtido pela ação de curtocircuitar a respectiva fonte de alimentação. Preencha a Tabela 7 onde para cada linha deverá ser aplicado o valor de tensão correspondente ao nível lógico indicado, ou seja, nível lógico alto ( 1 ) representado pela presença de tensão de 5V e o nível lógico zero ( 0 ) conectando-o na referência ( ) do circuito que neste caso é a mesma ação de curto circuitar a fonte. E1 E1 E2 lógico E2 I (A) V0 V0 VR1 (lógico) (lógico) Tabela 7 Níveis de tensão a serem aplicados no circuito da porta OU e as respectivas medidas. d) Construa o circuito da Figura 6. Os níveis das tensões seguem o mesmo padrão usado na montagem da porta OU, sendo que necessariamente a tensão das fontes E1, E2 e E3 utilizadas devem ser iguais a 5V ( 1 ) e 0V ( 0 ). Circuito 6: diodos formando uma porta lógica E. Figura 6 Circuito relativo a operação de uma porta E formada a partir de diodos semicondutores. ENM 7/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5

8 e) Preencha a Tabela 8 empregando as mesmas orientações empregadas nas medições do circuito da porta OU. E1 (lógico) E1 E2 lógico E2 I (A) V0 (lógico) V Tabela 8: Níveis de tensão a serem aplicados no circuito da porta E e as respectivas medidas. VR1 Reprodução dos circuitos do livro do Boylestad propostos como exercícios pelo questionário deste roteiro. ENM 8/8 Rot02_CircuitosComDiodos_v5