Relatório Eletronica
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Este documento descreve um experimento para montar e testar três circuitos usando transistores como chaves lógicas: biestável, monoestável e astável. O objetivo era compreender o funcionamento e aplicações destes circuitos. Os resultados demonstraram o comportamento esperado para cada circuito e confirmaram suas características teóricas.
![carregado. Ao pulsarmos a chave na base de Q1, L1 apaga e L2 acende, permanecendo
acesa, enquanto a corrente fornecida pelo capacitor é suficiente para saturar Q2. Quando
a carga de C1 é insuficiente para manter a saturação, L1 acende e o processo se repete.
- Circuito Multivibrador Astável:
Foi montado o seguinte circuito:
L1 L2
VCC
6V
R1 R2
C1 C2
P1 P3
P2 P4
Q1 Q2
BC237BP BC237BP
Novamente, apesar de a teoria prever 50% de chance para cada lâmpada, houve
um favorecimento de L1, pelas razões já citadas.
Sendo assim, ao ligar Vcc, L1 acendia e iniciava o processo de alternância entre
L1 e L2, com tempos determinados pela combinação dos valores R1C1 e R2C2.
Primeiramente, foram utilizados os seguintes valores: R1=R2=10KΩ e C1=C2=
220 μF.
Com essa configuração foi possível visualizar o “pisca-pisca” das lâmpadas, devido ao
alto valor de τ.
CONCLUSÃO
O experimento foi satisfatório em atingir seus objetivos, sendo assim, foi possível
confirmar as características dos vários multivibradores. A partir disso, pudemos
aprender as diversas aplicabilidades desses multivibradores.
BIBLIOGRAFIA
[1] http://pt.wikipedia.org
[2] http://www.eletronica24h.com.br/cursoEI/cursoEI1/indexEI.htm](https://image.slidesharecdn.com/relatrioprtica3-121217115405-phpapp02/85/Relatorio-Eletronica-6-320.jpg)
Relatório Eletronica
- 1. OBJETIVOS Montar os circuitos multivibradores biestável, monoestável e astável, com o intuito de compreender o funcionamento e algumas aplicações do transistor operando como chave lógica. RESUMO Nesta experiência o transistor foi utilizado em três circuitos como chave, o que possibilitou o estudo de uma importante aplicação deste dispositivo em lógica digital. O circuito biestável pode ser visto como um armazenador lógico de informação. O circuito monoestável tem uma importante aplicação como temporizador, em circuitos residenciais, semáforos ou qualquer outro aparelho que necessite dessa função. O circuito astável abrange uma ampla área de aplicações, podendo ser utilizado desde simples circuitos “pisca-pisca” até clock de sofisticados circuitos eletrônicos. INTRODUÇÃO TEÓRICA O transistor é um componente eletrônico cujas funções principais são amplificar e chavear sinais elétricos. A impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da polarização pré-estabelecida e, graças a esta função, a corrente elétrica que passa entre coletor e emissor varia dentro de determinados parâmetros pré- estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico; esta variação é feita através da variação de tensão num dos terminais chamado base, que conseqüentemente ocasiona o processo de amplificação de sinal. Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico mais fraco em mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por um microfone, é injetado em um circuito eletrônico, cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes, a este processo todo se dá o nome de ganho de sinal. O transistor é considerado por muitos uma das maiores descobertas ou invenções da história moderna, tendo tornado possível a revolução dos computadores e equipamentos eletrônicos. A chave da importância do transistor na sociedade moderna é a sua habilidade de ser produzido em larga escala, usando técnicas simples, resultando em baixo custo. Atualmente, é impossível encontrarmos circuitos integrados que não possuam internamente uma grande quantidade de transistores, juntamente com outros componentes como resistências e capacitores. Os materiais utilizados na fabricação do transistor são principalmente o Silício (Si), o Germânio (Ge), o Gálio (Ga) e alguns óxidos. Na natureza, o silício é um material isolante elétrico, devido à conformação das ligações eletrônicas de seus átomos, gerando uma rede eletrônica altamente estável. Atualmente, o transistor de germânio não é mais usado, tendo sido substituído pelo de silício, que possui características muito melhores. O silício é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalina em seus átomos. O material é cortado em finos discos, que a seguir vão para um processo chamado de dopagem, onde são introduzidas quantidades rigorosamente controladas materiais selecionados (conhecidos como impurezas) que transformam a estrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando
- 2. ou doando elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo (tenha falta de elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons). Se a impureza tiver um elétron a mais, um elétron fica sobrando na estrutura cristalina. Se tiver um elétron a menos, fica faltando um elétron, o que produz uma lacuna (que funciona como se fosse um buraco móvel na estrutura cristalina). Como resultado, temos ao fim do processo um semicondutor. O transistor é montado justapondo-se uma camada P, uma N e outra P, criando- se um transistor do tipo PNP. O transistor do tipo NPN é obtido de modo similar. A camada do centro é denominada base, e as outras duas são o emissor e o coletor. No símbolo do componente, o emissor é indicado por uma seta, que aponta para dentro do transistor PNP, ou para fora se for NPN. A seguir, são apresentadas as maneiras pelas quais os transistores são representados: No transistor de junção bipolar o controle da corrente coletor-emissor é feito injetando corrente na base. O efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base é polarizada reversamente, e a junção base-emissor é polarizada diretamente. Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais de coletor-emissor. Esta corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base. Uma aplicação do transistor é em circuitos multivibradores, em que ele atua como chave. Vejamos a seguir três configurações bastante usuais: Circuito Multivibrador Biestável VCC R3 R4 S2 R2 R1 S1 Q2 Q1 CH2 CH1 Nesse circuito, a saturação do transistor Q1, através de R3 e R2, implica o corte de Q2, pois a corrente passará por R4, chegando ao terra, não havendo, portanto, corrente de base em Q2. Pulsando a chave CH2, nada ocorre, ao passo que pulsando CH1, a corrente de base de Q1 é cortada, implicando seu corte e, consequentemente, a saturação de Q2 através de R4 e R1. Dessa vez, pulsando CH1, nada ocorre, enquanto que pulsando CH2, há o corte de Q2 e saturação de Q1, reiniciando o processo.
- 3. Supondo R1=R2, R3=R4 e Q1=Q2 há igual probabilidade de saturação ou corte de cada transistor quando é acionada a alimentação do circuito. Por isso, é necessária uma intervenção externa que privilegie um ou outro transistor. Tendo dois estados estáveis, este circuito fornece dois níveis lógicos diferentes (0 e 1) nas saídas S1 e S2 ao mesmo tempo, com controle de chaveamento, o que possibilita sua aplicação em circuitos de memória (flip-flops). Circuito Multivibrador Monoestável VCC R3 R4 R2 S2 C S1 R1 Q2 Q1 CH Nessa nova configuração, como o próprio nome sugere, há um estado estável e outro instável. Ao acionarmos a alimentação, o transistor Q2 é saturado por uma corrente de base que chega por R1 e R4, enquanto Q1 se mantém em corte. O circuito permanece desse modo até que um pulso seja aplicado em CH, quando Q2 é cortado e surge uma corrente de base em Q1, por meio do capacitor, saturando-o. Este estado é mantido durante o tempo caracterizado pelo produto R2*C, após o qual, o circuito retorna à sua forma estável. Por essa característica, este circuito pode ser usado como um temporizador, regulável pelos parâmetros de resistência e capacitância, utilizando os níveis lógicos nas saídas S1 e S2. Circuito Multivibrador Astável VCC R3 R4 R2 R1 S2 C2 C1 S1 Q2 Q1 Este circuito é caracterizado pela alternância de estados, com tempos bem definidos pelas combinações de R1C1 e R2C2. Quando Q1 está saturado, existe uma corrente de base através de C2, enquanto Q2 permanece em corte. Após o tempo determinado por R2*C2, cessa esta corrente, cortando Q1, e surge uma corrente de base em Q2, através de C1. Q2 permanece saturado durante o tempo determinado por R1*C1, após o qual esta corrente pára, reiniciando o processo.
- 4. Logo, em S1 e S2, há pulsos alternados opostos, com período bem definido, caracterizando um “pisca-pisca” ou “clock”. MATERIAIS UTILIZADOS Utilizaram-se os seguintes componentes para a realização do experimento: Transistor BC237 2N2222 Gerador de Tensão CC Protoboard Lâmpadas Incandescentes Capacitores Eletrolíticos Chaves Resistores Variados Multímetros PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Seguindo os esquemas da introdução teórica, foram montados seguidamente os 3 circuitos multivibradores: Biestável, Monoestável e Astável. A cada circuito montado na protoboard foram realizadas algumas medidas nos multímetros apenas para fins qualitativos, de maneira a se verificar a teoria.
- 5. RESULTADOS - Circuito Multivibrador Biestável: Foi montado um circuito com a seguinte configuração: L1 L2 VCC 6V R1 R2 100 100 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada: VC1: 6V VC2: 0.6V VB1: 1.4V VB2: 0.6V Quando é ligado Vcc, deveria haver uma probabilidade de 50% para cada lâmpada, já que apenas uma pode estar acesa de cada vez. No entanto, no circuito montado L1 sempre acendia, mostrando que as condições iniciais não eram idênticas pelas características físicas dos componentes. Nessa situação, quando a chave da base de Q2 era pulsada, nada ocorria, como era esperado pela teoria. Contudo, quando a chave da base de Q1 era pulsada, L1 apagava e L2 acendia. Reciprocamente, nessa nova situação, quando a chave da base de Q1 era pulsada, nada ocorria e, quando a chave da base de Q2 era pulsada, L2 apagava e L1 acendia. - Circuito Multivibrador Monoestável: Foi montado o circuito abaixo: L1 L2 VCC 6V R1 10k 220uF-POL R2 100 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Medimos as tensões de coletor e base de Q1 e Q2 para L1 acesa e L2 apagada: VC1: 0.2V VC2: 6V VB1: 1V VB2: 0.8V Acionando Vcc, L1 permanece acesa indefinidamente, enquanto L2 é pouco excitada, devido à pequena corrente de fuga que surge na base de Q2, conforme C1 é
- 6. carregado. Ao pulsarmos a chave na base de Q1, L1 apaga e L2 acende, permanecendo acesa, enquanto a corrente fornecida pelo capacitor é suficiente para saturar Q2. Quando a carga de C1 é insuficiente para manter a saturação, L1 acende e o processo se repete. - Circuito Multivibrador Astável: Foi montado o seguinte circuito: L1 L2 VCC 6V R1 R2 C1 C2 P1 P3 P2 P4 Q1 Q2 BC237BP BC237BP Novamente, apesar de a teoria prever 50% de chance para cada lâmpada, houve um favorecimento de L1, pelas razões já citadas. Sendo assim, ao ligar Vcc, L1 acendia e iniciava o processo de alternância entre L1 e L2, com tempos determinados pela combinação dos valores R1C1 e R2C2. Primeiramente, foram utilizados os seguintes valores: R1=R2=10KΩ e C1=C2= 220 μF. Com essa configuração foi possível visualizar o “pisca-pisca” das lâmpadas, devido ao alto valor de τ. CONCLUSÃO O experimento foi satisfatório em atingir seus objetivos, sendo assim, foi possível confirmar as características dos vários multivibradores. A partir disso, pudemos aprender as diversas aplicabilidades desses multivibradores. BIBLIOGRAFIA [1] http://pt.wikipedia.org [2] http://www.eletronica24h.com.br/cursoEI/cursoEI1/indexEI.htm