Aula Prática Eletrônica Analógica Avançada

Aula Prática Eletrônica Analógica Avançada

NOME DA DISCIPLINA: ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA
Unidade: U1_AMPLIFICADOR
Aula: A2_AMPLIFICADOR_EMISSOR_COMUM
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Compreender o funcionamento de um amplificador emissor comum; Desenvolver e simular um
amplificador emissor comum; analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.
SOLUÇÃO DIGITAL:
LTspice
LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e
visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos
analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir
resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma
de onda integrado.
O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software fornece
um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em:
https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-startedtutorial.html
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Amplificador emissor comum
Atividade proposta: Simular o amplificador emissor comum
Procedimentos para a realização da atividade:
Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa instalar e abrir o LTspice. Com o
software instalado, siga os seguintes procedimentos:
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1. Ao abrir o software, você irá se deparar com sua tela inicial, apresentada a seguir. Para
criar um novo esquemático de circuito clique no local indicado.
2. Você deve montar o circuito apresentado a seguir e realizar a sua simulação. Os proximos
passos indicam como você pode montar o circuito no simulador e realizar a simulação.
3. A fonte de tensão está posicionada no local indicado a seguir. Configure o valor “DC
value[V]” com o necessário para o experimento.
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4. O resistor e a referência estão nos locais indicados a seguir. Para configurar o valor do
resistor, clique sobre ele com o botão direito.
5. O transistor está localizado na área de adição de componentes, como segue.
6. Caso seja necessário remover algum componente, aperte a tecla ‘del’ do teclado e clique
sobre o componente que deseja remover. Para mover um componente, utilize a tecla ‘M’
e clique sobre o componente desejado. Para cancelar uma seleção ou a adição de algum
compente, aperte a tecla ‘esc’. A ligação dos componetes é feita com o fio (wire),
selecionado ao se clicar ‘w’ ou pelo atalho na barra de ferramentas. Para rotacionar um
componente quando ele é adicionado, aperte ‘Crtl+R’.
7. Após a montagem, é necessário se configurar a simulação para o ponto de operação CC.
A figura ilustra como fazer isso em um circuito qualquer.
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8. Para realizar a simulação clique no botão indicado a seguir. O resultado irá aparecer em
um log com todos os valores de tensão e corrente dos circuitos ou você pode acessa-los
posicionando o mouse sobre os componentes após fechar a janela de log.
9. Com os valores das correntes de coletor e emissor empregue as expressões abaixo para
calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ. (Esse amplificador tem
𝑉𝑇 = 25 𝑚𝑉 e 𝛽 = 100)
𝑟𝑒 =
𝑉𝑇
𝐼𝐸
𝑔𝑚 =
𝐼𝐶
𝑉𝑇
𝑟𝜋 =
𝛽
𝑔𝑚
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10. Calculado os parâmetros agora monte o modelo de pequenos sinais, como mostra a
ilustração e a simulação.
11. A fonte de corrente controlada por tensão (G2) do circuito, pode ser adicionada ao se
selecionar o componente ‘g2’, como segue.
Para configurar o valor da transcondutância, clique com o botão direito do mouse sobre o
componente e ajuste o parâmetro ‘Value’ com o valor desejado:
𝑅𝐵𝐵 = 100 𝑘Ω
3 𝑘Ω
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12. Realize a simulação do circuito e colete o valor da tensão de saida do circuito (tensão
sobre o resistor R3 (3kOhms).
13. Calcule o ganho de tensão através da simulação, como sendo:
𝐴𝑣 =
𝑣0
𝑣𝑖
Considere que a entrada seja uma fonte CC de 1 V.
14. Calcule o ganho de tensão teórico, empregando a seguinte expressão:
𝐴𝑣 = −𝑔𝑚 ∙ 𝑅𝐶 ∙ ൬
𝑟𝜋
𝑟𝜋 + 𝑅𝐵𝐵
൰
15. Compare os valores teóricos com os obtidos na simulação.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório com o amplificador emissor comum simulado, tanto análise CC quanto
CA, o cálculo analítico do ganho de tensão e a comparação entre os resultados obtidos.
Checklist:
✓ Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
✓ Criar um novo circuito no LTspice;
✓ Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
✓ Realizar a análise CC;
✓ Calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ;
✓ Realizar a simulação do modelo de pequenos sinais;
✓ Coletar a tensão da saída no circuito do modelo de pequenos sinais;
✓ Comparar a resolução do ganho de tensão analítico com a simulação.
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RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Nesta prática aprendemos sobre o amplificador emissor comum, simulando um circuito que é
muito utilizado como amplificador na eletrônica analógica. Confrontamos os resultados obtidos
pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. Com o objetivo de comprovar que os
resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.
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ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2
NOME DA DISCIPLINA: ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA
Unidade: U2_REALIMENTACAO,_CIRCUITOS_OSCILADORES_E_TEMPORIZADORES
Aula: A2_CIRCUITOS_OSCILADORES
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Compreender o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico e o conceito de ressonância;
desenvolver e simular um cristal piezoelétrico; analisar os resultados obtidos de forma analítica e
computacional.
SOLUÇÃO DIGITAL:
LTspice
LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e
visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos
analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir
resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma
de onda integrado.
O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software fornece
um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em:
https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-startedtutorial.html
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Cristal piezoelétrico
Atividade proposta: Simular o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico.
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Procedimentos para a realização da atividade:
Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa ter instalado, abrir e criar um novo
esquemático no LTspice. Feito isso, siga os seguintes procedimentos:
1. Monte o circuito a seguir no simulador.
2. Para a fonte de tensão, nas configurações avançadas, selecione a opção “SINE” e realize
a segunte configuração.
3. O capacitor pode ser adicionado no circuito utilizando a tecla de atalho ‘C’ e o indutor com
a tecla ‘L’. Não se esqueça de adicioanar a referência de simulação ao circuito.
4. Nas configurações de simulação, selecione a opção ‘AC Analysis’ e ajuste os parâmetros
conforme indicado na figura a seguir.
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5. Execute a simulação (Run) e adicione a curva de corrente sobre o indutor para avaliar a
resposta em frequencia do elemento piezoelétrico.
6. No gráfico obtido, fique atento ao ponto de corrente máxima, pois ali ocorre a frequência
de ressonância do cristal piezoelétrico. Para adicionar um cursor ao gráfico, clique com o
com o botão direito do mouse sobre o gráfico e selecione a opção ‘Place Cursor on Active
Trace’.
7. Calcule a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico analiticamente.
8. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório com o circuito equivalente do cristal piezoelétrico simulado, o cálculo
analítico da frequência de ressonância e a comparação entre os resultados obtidos.
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Checklist:
✓ Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
✓ Criar um novo circuito no LTspice;
✓ Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
✓ Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
✓ Coletar a corrente no indutor;
✓ Comparar a resolução analítica com a simulação.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste roteiro vamos colocar em prática o que aprendemos sobre aplicações de osciladores,
simulando o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico, muito utilizado como oscilador.
Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na
teoria. O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos
computacionalmente.
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3
NOME DA DISCIPLINA: ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA
Unidade: U2_REALIMENTACAO,_CIRCUITOS_OSCILADORES_E_TEMPORIZADORES
Aula: A4_MULTIVIBRADOR_555
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Compreender o circuito equivalente de um multivibrador astável; desenvolver e simular um
multivibrador astável; analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Tinkercad
TinkerCad – Online é um Laboratório Virtual de simulação de circuitos elétricos, sejam eles
analógicos ou digitais. Replica a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico
tradicional. Acesse em: https://www.tinkercad.com/
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Multivibrador 555
Atividade proposta: Simular o circuito equivalente de um multivibrador astável usando o CI
555.
Procedimentos para a realização da atividade:
Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa acessar o TinkerCad – Online. Siga
os seguintes procedimentos:
1. Já logado, acesse a página inicial do TinkerCad, conforme figura abaixo:
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2. Clique em “CIRCUITOS”;
3. Em seguida clique em “Criar”;
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4. Uma nova aba será aberta, onde se deve clicar em “circuitos”;

5. Ao fazer isso, uma nova página abrirá, onde será montado o circuito;
6. Na aba a direita têm-se os elementos necessários a simulação. Comece selecionado uma
“placa de ensaio”;
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7. Em pesquisar, digite “fonte de energia” e selecione-a. Em seguida realize a seguinte
ligação, mostrada na figura abaixo.
8. Em pesquisar, digite 555, e selecione o dispositivo. Efetue a ligação adequada, como
mostra a figura abaixo.
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9. Adicione agore um led, para isso selecione o dispositivo na aba a direita. Adicione também
um ressitor de 1 kΩ. Execute a ligação conforme a figura abaixo.
10. Adicione agora dois resistores, um de 1 kΩ e outro de 7,1 kΩ. Execute a ligação conforme
a figura abaixo.
1 kΩ
7,1 kΩ
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11. Adicione agora um capacitor polarizado de 47 µF e classe de tensão de 16 V.
12. Coloque uma tensão de 12 V na fonte e uma corrente de 0,5 A na fonte de energia.
Adicione um capacitor de 100 nF.

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13. Clique em iniciar simulação.
14. Verifique o comportamento do led.
15. Adicione um osciloscopio, basta digitar o nome do dispositivo em pesquisar. Ligue
conforme a Figura abaixo. O osciloscópio deve ter 100 ms por divisão.
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16. Pela forma de onda do osciloscópio obtenha o período da onda.
17. Calcule o período de forma analítica, pela expressão já aprendida na teoria.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório com o circuito equivalente do multivibrador astável simulado, a onda
gerada na saída do CI 555, o cálculo analítico do período da onda gerada e a comparação entre
os resultados obtidos.
Checklist:
✓ Acessar o tutorial de instalação e uso do TinkerCad;
✓ Criar um novo circuito no TinkerCad;
✓ Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
✓ Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
✓ Coletar a tensão na saída do CI 555;
✓ Comparar a resolução analítica com a simulação.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Público10
Resultados de Aprendizagem:
Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre o Multivibrador 555, simulando o
multivibrador astável, muito utilizado como gerador de funções. Vamos confrontar os resultados
obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é comprovar que
os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4
NOME DA DISCIPLINA: ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA
Unidade: U4_FILTROS_ATIVOS
Aula: A2_APLICACOES_DE_FILTRSO_ATIVOS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Compreender o funcionamento de um filtro ativo passa-baixa; desenvolver e simular um filtro ativo
passa-baixa; analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional.
SOLUÇÃO DIGITAL:
LTspice
LTspice é um software simulador SPICE poderoso, rápido e gratuito, captura esquemática e
visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos
analógicos. Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir
resultados de simulação, que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma
de onda integrado.
O download do software pode ser feito no seguinte endereço:
https://www.analog.com/en/resources/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
Após o download, a instalação é rápida e intuitiva. A própria desenvolvedora do software fornece
um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em:
https://www.analog.com/en/resources/media-center/videos/series/ltspice-getting-startedtutorial.html
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
Filtro ativo
Atividade proposta: Simular o filtro ativo passa-baixa.
Procedimentos para a realização da atividade:
Caro aluno, para a realização dessa aula prática você precisa ter o LTspice instalado no seu
computador. Siga os seguintes procedimentos:
Público3
1. Abra o LTspice, crie um novo esquemático e monte o circuito apresentado a seguir. O
proximos passos indicam como realizar a montagem e a simulação do circuito.
2. Configure a fonte de tensão para um sinal alternado senoidal (‘SINE’) com os seguintes
valores:
Público4
3. Para adicionar um amplificador operacional, selecione o componente ‘opamp’.

Depois disso, adicione uma diretiva de simulação para que ele funcione (‘SPICE directive’)
utilizando o atalho na barra de ferramentas ou a tecla ‘.’ do teclado e insira o texto ‘.inc
opamp.sub’.

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4. Configure a simulação na opção ‘AC Analysis’ e ajuste os parâmetros conforme indicado
a seguir.
5. Realize a simulação obtendo o gráfico da tensão da resposta em frequência na saida do
amplificador amperacional. Apresente o gráfico obtido com a frequencia de corte do filtro
no relatório da aula.
6. Calcule a frequência de corte desse filtro analiticamente.
7. Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente.
Avaliando os resultados:
Entregar um relatório com o filtro ativo passa-baixa simulado, o cálculo analítico da frequência
de corte e a comparação entre os resultados obtidos.
Público6
Checklist:
✓ Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice;
✓ Criar um novo circuito no LTspice;
✓ Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado;
✓ Realizar a devida ligação entre os elementos, sem esquecer das referências de terra;
✓ Coletar a tensão da saída no amplificador operacional;
✓ Comparar a resolução analítica com a simulação.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
• Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre aplicações de filtros ativos,
simulando um circuito que é utilizado como filtro ativo passa-baixa. Vamos confrontar os
resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria. O objetivo é
comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente.

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