ELETRÔNICA BÁSICA E INSTRUMENTAÇÃO SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ATRAVÉS DO SOFTWARE TINA-TI

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ – CAMPUS ITABIRA

 

 

Júlio César Faria - RA: 23975

Tiago José Prata da Silva - RA: 24537

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ELT008 – ELETRÔNICA BÁSICA E INSTRUMENTAÇÃO

SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ATRAVÉS DO SOFTWARE TINA-TI

 

 

 

 

 

 

 

 

Professor:

Tales Argolo Jesus

 

 

 

 

Itabira

 Outubro / 2013

INTRODUÇÃO

         

A eletrônica analógica é uma ciência voltada ao estudo e utilização de circuitos elétricos com o propósito de transmitir ou processar informações de forma a facilitar o controle   de processos. Os principais mecanismos utilizados nos circuitos partem da utilização dos materiais semi-condutores. Tais materiais, devido as suas características únicas, proporcionam fenômenos que são utilizados por exemplo nos transistores e diodos.

 A inversão do sentido da corrente nas fontes CA limitam a utilização deste tipo de fonte em alguns circuitos. Para resolver este problema existem mecanismos eletrônicos para reverterem ou reduzirem os efeitos destas inversões, estes são denominados retificadores, de onda inteira e de meia onda.

Transistores são dispositivos que controlam o movimento dos elétrons, e consequentemente, eletricidade. Seu mecanismo de funcionamento pode ser com uma torneira: não só permitem ou não a passagem corrente, mas também controlam a intensidade dessa passagem. Esse dispositivo é capaz tanto de mudar como de amplificar sinais eletrônicos, permitindo controlar a movimentação de corrente através de um circuito com precisão. Há diversos tipos de transistores, porém o mais comum é o bipolar, que possui 3 camadas: uma camada de entrada (chamada de emissor), uma de controle (chamada base) e uma de saída (chamada coletor).  

 O amplificador operacional é utilizado dentro da eletrônica para amplificar, somar, inverter, integrar, multiplicar, filtrar e isolar, ou seja este mecanismo é bem versátil e por tal motivo é fundamental para a estruturação de circuitos complexos. O amplificador consiste basicamente de transistores que funcionam em conjunto para promoverem as características desejadas. 

 

MATERIAIS

- Software Tina - Texas Instruments;

 

MÉTODOS

         

Os circuitos foram montados e simulados utilizando o software Tina, da Texas Instruments, o qual permitiu de forma simples a criação dos mecanismos eletrônicos, como os retificadores e o amplificador operacional.

  A partir da simulação foram criados gráficos para melhor análise das propriedades de cada circuito estudado, estes serão apresentados e discutidos posteriormente.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

 

 O primeiro circuito montado foi o retificador de meia onda, visto na figura a seguir. Um retificador de meia-onda nada mais é que um diodo conectado em série a um resistor. Sabe-se que um diodo apenas conduz corrente em um sentido - quando o mesmo está diretamente polarizado. Assim, durante o primeiro ciclo (ciclos positivos) da tensão de entrada, o diodo estará diretamente polarizado e durante os ciclos negativos, o diodo estará reversamente polarizado.

[pic 1]

Figura 1: Retificador de meia-onda 

 

 Quando um único diodo está ligado em série a uma resistência por meio de uma fonte de tensão alternada, ele a converte em uma voltagem pulsante e unidirecional, usando metade do ciclo da tensão de entrada, enquanto que a outra metade do ciclo é barrada, uma vez que o diodo está reversamente polarizado e não conduz. Assim, durante metade do tempo, não há corrente no circuito. Isso pode ser observado no gráfico a seguir:

         

[pic 2] 

Gráfico 1: Em azul, tensão de entrada. Em verde, tensão de saída. 

 

 Retificadores de meia-onda raramente são usados na prática. A vantagem de um retificador de meia onda é que são simples de se construir e baratos, pois há poucos componentes envolvidos. Além disso, esses dispositivos possuem mais desvantagens do que vantagens. A tensão de saída não é constante e não é satisfatória para se usar como fonte de energia, pois a mesma possui baixa eficiência devido ao fato de essa energia ser transportada apenas durante meio ciclo da tensão alternada de entrada.

 Um retificador de onda completa é um arranjo que faz uso de ambos os ciclos de tensão alternada de entrada e a converte para corrente contínua. Assim, um retificador de onda completa é muito mais eficiente que o de meia onda.

[pic 3]

Figura 2: Retificador em ponte de onda completa. 

 

 Esse retificador pode ser construído de duas maneiras. A primeira faz uso de um transformador com derivação central e dois diodos. O segundo método, representado a seguir, usa um transformador normal (no exemplo não foi utilizado o transformador, apenas a fonte de tensão alternada para simplificar a construção do circuito) com quatro diodos arranjados em forma de ponte.

 Durante o primeiro ciclo (positivo), os diodos D1 e D4 estão diretamente polarizados e a corrente flui no sentido indicado na figura a seguir.

Cortesia de CircuitsToday.com. [pic 4]

 

Figura 3: Sentido da corrente durante a primeira metade do ciclo da tensão alternada de entrada. 

 

Na Figura 3, as setas verdes indicam o início do fluxo de corrente a partir da fonte até a resistência. As setas vermelhas indicam o caminho de retorno da resistência até a fonte, completando o circuito. Durante esse ciclo, os diodos D2 e D3 estão reversamente polarizados, portanto não há passagem de corrente de corrente por eles.

         Durante a segunda metade do ciclo, os diodos D2 e D3 passam a ficar diretamente polarizados e