1. ATIVIDADES PRÁTICAS
SUPERVISIONADAS
Engenharia Elétrica
4ª Série
Eletrônica I
A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico
de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas
programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:
Favorecer a aprendizagem.
Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e
eficaz.
Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.
Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.
Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.
Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes
Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.
Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas
relativos à profissão.
Direcionar o estudante para a emancipação intelectual.
Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de
um desafio, que será solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.
Participar ativamente deste desafio é essencial para o desenvolvimento das
competências e habilidades requeridas na sua atuação no mercado de trabalho.
Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida
profissional.
AUTORIA:
Roberto de Oliveira Brito
Faculdade de Negócios e Tecnologia da Informação
2. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 2 de
10
COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências
e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.
Compreender tecnologias associadas aos processos mecânicos, eletroeletrônicos e
físico-químicos.
Abranger ações de instalação, operação, manutenção, controle e otimização em
processos, contínuos ou discretos, localizados predominantemente no segmento
industrial, contudo alcançando também em seu campo de atuação, instituições de
pesquisa, segmento ambiental e de serviços.
Planejar, gerenciar, supervisionar e mantém máquinas e dispositivos eletromecânicos
em linhas de produção.
Produção Acadêmica
Descrição do que será produzido.
• Relatórios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas nas Etapas 1, 2, 3 e
4.
• Relatório final.
• Medidas práticas feitas em montagem experimental.
Participação
Esta atividade será, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,
pelo grupo. Para tanto, os alunos deverão:
• organizar-se, previamente, em equipes no máximo de 5 participantes;
• entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e
• observar, no decorrer das etapas, as indicações: Aluno e Equipe.
Padronização
O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as
normas da ABNT1, com o seguinte padrão:
• em papel branco, formato A4;
• com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm;
• fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta;
• espaçamento de 1,5 entre linhas;
• se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com
um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas;
• com capa, contendo:
• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina;
• nome e RA de cada participante;
• título da atividade;
• nome do professor da disciplina;
• cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.
1
Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:
http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html.
3. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 3 de
10
DESAFIO
Este desafio consiste em projetar e operacionalizar um amplificador de pequenos
sinais em baixa frequência, composto de uma fonte DC (Direct Current), que será utilizada em
rede de polarização fixa a ser projetada para colocar um transistor em seu ponto de
operação/quiescente ideal de operação. Operacionalização comprovada em laboratório.
Esta proposta é importante por aliar teoria e prática.
Objetivo do desafio
Projetar um amplificador.
ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas)
Aula-tema: Teoria dos semicondutores. O diodo e a junção PN. Diodo Zener.
Esta atividade é importante para que você exercite os seus conceitos de pesquisa,
utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrônica Analógica e a Internet. O ambiente
ideal é o Laboratório de Eletrônica Analógica.
Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Separar um diodo 1N4007, como o da figura 1. Um resistor (R) de 240 Ω, uma fonte (E)
variável DC (Direct Current) de 12 Volts e um multímetro digital. Todos esses dispositivos
podem ser facilmente operados no laboratório de Eletrônica Analógica em uma protoboard.
Em seguida teste se o diodo está operacional por meio de um ohmímetro (ou um multímetro
configurado para medir resistência).
Figura 1 – Diodo, dispositivo físico
Passo 2 (Equipe)
Ligar os terminais do ohmímetro (vermelho e preto) a cada um dos terminais do diodo,
depois os inverta. Em uma das medidas a resistência deve ser alta, e na outra posição
próxima a zero. Caso contrário, o diodo não está funcional. Entreguem ao seu professor este
relatório para ser avaliado e para que as dúvidas sejam eliminadas.
Passo 3 (Equipe)
4. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 4 de
10
Encontrar na Internet o data sheet do diodo 1N4007. Identifiquem visualmente o pólo positivo
P e o negativo N do diodo (figura 1), uma vez que, em esquemáticos de circuitos, os diodos
são costumeiramente identificados pela simbologia da figura 2.
Figura 2 – Simbologia do diodo
Utilizar a figura 2 e montem o circuito da figura 3. O diodo está diretamente polarizado.
Meça, com um multímetro, a tensão (VD) no diodo e a corrente (ID) que o atravessa.
Figura 3 – Simbologia do diodo
Passo 4 (Equipe)
Reduzir a tensão da fonte para 0,5 Volts. Meça a tensão (VD) no diodo e a corrente (ID) que o
atravessa. Montem o circuito da figura 4. O diodo está reversamente polarizado. Novamente,
Meçam a tensão (VD) no diodo e a corrente (ID) que o atravessa. Em seguida, calculem os
valores teóricos de ID, VR e VD. Comparem e justifiquem os valores teóricos e práticos
encontrados.
Figura 4 – Diodo, polarização direta
ETAPA 2 (tempo para realização: 15 horas)
Aula-tema: O diodo e a junção PN. Diodo Zener. Estrutura física e princípio de
funcionamento. Modos de operação: Modo Ativo, Saturado, em Corte e Reverso do
Transistor Bipolar.
5. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 5 de
10
Esta atividade é importante para que você se familiarize com os dois dispositivos
semicondutores básicos no exercício do conhecimento da cadeira de Eletrônica Analógica: o
Transistor Bipolar de Junção (TBJ). É importante que o aluno, individualmente, exercite os
seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrônica
Analógica e a Internet. O ambiente ideal é o Laboratório de Eletrônica Analógica.
Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Fazer as atividades descritas a seguir.
1 Separem um transistor TBJ NPN BC547 (figura 5), duas fontes variáveis DC (Direct
Current) e um multímetro digital. Todos esses dispositivos podem ser operados no
laboratório de Eletrônica Analógica.
Figura 5 – Transistor, dispositivo físico
2 Encontre na Internet o data sheet do transistor TBJ NPN BC547. Disponível em:
http://www.datasheetcatalog.net/pt/datasheets_pdf/B/C/5/4/BC547.shtml. Acesso
em: 25 ago. 2011.
Passo 2 (Equipe)
Consultar o data sheet do transistor e trace um paralelo comparativo entre a simbologia
normalmente utilizada da figura 6 e o lay-out do dispositivo físico, identificando visualmente
os terminais Base (B), Emissor (E) e Coletor (C) do TBJ. Em seguida, determinem se o
transistor está operacional testando com o ohmímetro as duas junções do TBJ, quando a
resistência entre os terminais B e E deve ser mínima, e a resistência entre os terminais B e C
deve ser grande.
6. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 6 de
10
Figura 6 – Transistor, sua construção e simbologia
Passo 3 (Equipe)
Montar o circuito com o transistor, conforme o esquemático da figura 6, utilizando as duas
ponte. Liguem a fonte VCC em 5 Volts, medindo a corrente IC.
Passo 4 (Equipe)
Ligar a fonte VBB iniciando em 0 Volts. Posteriormente, incrementem pausadamente,
observando o que ocorre com a corrente IC, traçando um gráfico IC X VBB. Façam uma análise
do resultado encontrado e a entregue ao professor
Socialização de resultados parciais
Cada equipe deve elaborar uma apresentação de acordo com os resultados obtidos nas
etapas 1 e 2, que contenha as dificuldades encontradas e possíveis soluções propostas. O
professor organizará as equipes para que todas apresentem este trabalho parcial, em sala de
aula, aos demais colegas, para compor o Seminário Final desta ATPS.
Esta atividade tem o propósito de socializar as dinâmicas de trabalho encontradas por cada
equipe, bem como trocar experiências a respeito dos resultados obtidos.
ETAPA 3 (tempo para realização: 5 horas)
Aula-tema: Estrutura física e princípio de funcionamento. Modos de operação:
Modo Ativo, Saturado, em Corte e Reverso do Transistor Bipolar.
Esta atividade é importante para que você se familiarize com a aplicação mais
conhecida de diodos, as fontes retificadoras. Fonte de DC nas Redes de Polarização a ser vista
na próxima etapa e importante componente no exercício do conhecimento da cadeira de
Eletrônica Analógica: Retificador de Onda Completa de 220 Volts AC (Alternating Current)
para 12 Volts DC (Direct Current).
Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.
7. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 7 de
10
PASSOS
Passo 1 (Equipe)
Visualizar o esquemático do Retificador de Onda Completa na figura 7, identificando
detalhes de cada componente, a posição dos diodos, o tipo de capacitor utilizado (filtro) etc.
Figura 7 – Retificador de Onda Completa
Passo 2 (Equipe)
Identificar o valor da tensão de saída alternada do transformador para que VDC seja igual a
12 Volts DC, considerando que os diodos utilizados sejam quatro (04) do tipo 1N4007.
Consultem o data sheet, caso seja necessário.
Passo 3 (Equipe)
Calcular que valor deve ter o capacitor no esquemático para um ∆v = I / (f.C) menor
possível, o que caracteriza um sinal retificado VDC com baixa oscilação (figura 8) e
consequentemente mais estável. I é a corrente no resistor/circuito de carga; f é a frequência
de ondulação (60 Hz); C é o capacitor em faraday (F).
Figura 8 – Variação VOUT - DC
Passo 4 (Equipe)
Entregar ao professor os passos desenvolvidos, incluindo uma explicação sobre o
funcionamento do circuito.
8. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 8 de
10
ETAPA 4 (tempo para realização: 15 horas)
Aula-tema: Polarização de Transistores Bipolar. Amplificadores em cascata.
Esta atividade é importante para que você se familiarize com a aplicação mais
conhecida de Transistores Bipolares de Junção (TBJ), os Amplificadores a TBJ, que para
funcionarem precisam de uma Rede de Polarização confiável (estável quanto às variações de
temperatura etc), a qual será calculada nessa etapa - importante no exercício do
conhecimento da cadeira de Eletrônica Analógica: Rede de Polarização Fixa. É importante
que o aluno, individualmente, exercite os seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto,
as aulas da cadeira de Eletrônica Analógica e a Internet. O ambiente ideal é o Laboratório de
Eletrônica Analógica.
Para realizá-la, é fundamental seguir os passos descritos.
PASSOS
Passos 1 (Equipe)
Visualizar o esquemático de um amplificador com Rede de Polarização Fixa na figura 9,
trata-se de um Quadripolo.
Figura 9 - O amplificador é um Quadripolo
Passo 2 (Equipe)
Identificar no Quadripolo o sinal de entrada alternado VIN, que será amplificado, o sinal de
saída amplificado VOUT, a Rede de Polarização Fixa, que coloca o transistor em seu ponto de
operação (quiescente) e os capacitores filtragem/isolamente DC.
Utilizar o data sheet do transistor BC547 estudado na Etapa 2, estudem o gráfico IC x VCE para
vários valores de IB (gráfico similar na figura 10), denominado gráfico característico de
resposta.
9. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 9 de
10
Passo 3 (Equipe)
Organizar todos os resultados obtidos nas etapas desse desafio em um relatório final e
entreguem-no ao professor em data por ele estabelecida.
Figura 10 – Curva de resposca IC x VCE para vários valores de IB
Passo 4 (Equipe)
Utilizar o gráfico IC x VCE que consta no data sheet do TBJ BC547 e calcule os valores de RB e
RC da Rede de Polarização Fixa para o valor VCC de 12 Volts projetado na Etapa 3,
considerando um valor de β = 350. Recordar as relações para análise DC do TBJ na tabela 1:
Tabela 1 – Relações para análise DC do TBJ
Entregue ao professor os passos desenvolvidos.
Seminário de Conclusão
Com o objetivo de apresentar os resultados obtidos por meio da ATPS, o Seminário Final
pretende proporcionar aos estudantes a socialização das variações de resultados, bem como o
debate a respeito das dificuldades e soluções encontradas para a finalização do desafio.
Cada equipe deverá realizar uma apresentação de vinte minutos, contendo até vinte slides.
Esta apresentação deverá contemplar a seguinte estrutura:
10. Engenharia Elétrica – 4ª Série – Eletrônica I
Roberto de Oliveira Brito
Pág. 10 de
10
Introdução: base teórica utilizada para solução do desafio.
Desenvolvimento: a partir da apresentação parcial elaborada na etapa 2, passo 4,
descreva as soluções encontradas para a resolução final do desafio.
Conclusão: explique como as soluções encontradas para a resolução final do desafio,
poderão contribuir efetivamente em sua vida profissional.
A apresentação do Seminário Final de cada curso deverá ocorrer em sua unidade, em local e
data a serem definidos pelo professor da disciplina e o coordenador de curso.
Livro Texto da disciplina:
BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, L.. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 8ª
ed. São Paulo: Pearson - Prentice Hall, 2004.