Geradores De Energia

Experimento 2 – Gerador de funções e osciloscópio

1. OBJETIVO

O objetivo desta aula é introduzir e preparar o estudante para o uso de dois instrumentos

muito importantes no curso: o gerador de funções e o osciloscópio.

2. MATERIAL UTILIZADO

• osciloscópio;

• gerador de funções.

3.INTRODUÇÃO

Nas aulas anteriores utilizamosinstrumentos de medida (amperímetro e voltímetro) e fontes

de energia (fonte de voltagem DC) para estudar o comportamento de correntes elétricas e voltagens

estacionárias, ou seja, que não variam com o passar do tempo.

No entanto, como veremos a partir da próxima aula, a resposta elétrica de alguns elementos

de circuito que utilizaremos está relacionada com correntes e voltagens variáveis no tempo. Assim,

para estudá-los devemos ser capazes de gerar e observar correntes e voltagens com essas

características. Em nosso curso utilizaremos um gerador de sinais ou gerador de funções para gerar

voltagens variáveis com o tempo e um osciloscópio para observá-las e medi-las.

3.1 – Gerador de sinais

O gerador de sinais, ou gerador de funções, é um aparelho que gera voltagens

!

Vg

variáveis

como funções do tempo

!

t. As voltagens geradas são periódicas, de período

!

T (dado em segundos),

freqüência

!

f (dada em Hz) e amplitude

!

V0

, assemelhando-se a uma onda. É por esse motivo que

cada função de voltagem gerada é denominada de forma de onda. São três as principais formas de

onda geradas: quadrada, senoidal e triangular. A voltagem gerada pode ter valores positivos ou

negativos em relação a uma referência que é denominada de GND ou terra. A amplitude

!

V0

da

forma de onda corresponde ao valor máximo, em módulo, da voltagem gerada em relação à

referência (terra).

Na Figura 1 mostramos um gráfico de duas dessasformas de onda, quadrada e senoidal, que

foram geradas com uma freqüência

!

f =1kHz (1kHz = 103

Hz), período

!

T =1ms (1ms = 10-3

s ) e

amplitude

!

V0

=1V .22

Figura 1: Formas de onda quadrada e senoidal com período

!

T =1ms e amplitude

!

V0

=1V .

A Figura 2 abaixo mostra uma representação esquemática do painel frontal do gerador de

sinais que utilizaremos no curso.

Figura 2: Painel frontal de um gerador de sinaistípico.

A seguir apresentamos uma breve descrição do significado de cada chave e botão

apresentados com numeração na Figura 2. Observe que nem todos os botões estão numerados. Os

botões não numerados correspondem a funções que não serão utilizadas no curso.

(1) Botão liga-desliga: esse botão corresponde a uma chave do tipo “Push Bottom” que quando

pressionada liga o aparelho.

(2) Chave de controle da amplitude de sinal: esta chave controla a amplitude em volts do sinal de

voltagem gerado.

(3) Chave de controle de sinal contínuo: esta chave permite adicionar um certo valor de voltagem

que não varia com o tempo. Esta voltagem constante é denominada de voltagem DC (do inglês23

“direct current”), termo que é utilizado quando o sinal de voltagem é equivalente ao utilizado em

um experimento de corrente contínua, como já discutimos em aulas anteriores. Esta chave funciona

como uma fonte de voltagem ajustável associada em série com o sinal variável no tempo que é

produzido pelo gerador.

(4) Sinal de saída: sinal gerado pelo gerador. O sinal gerado tem freqüência variando de fração de

Hz até MHz (106

Hz) e amplitude variando de 0 a 10V. Junto dessa chave há informação sobre o

valor máximo de amplitude que pode ser gerado. VPP corresponde à voltagem pico-a-pico. Um sinal

de 20VPP tem amplitude

!

V0

=10V .

(5) Sinal de sincronismo: sinal complementar gerado com amplitude fixa, usualmente menor que

5V, e a mesma freqüência do sinal de saída. Em situações normais ele não é utilizado. Em alguns

casos, quando a amplitude do sinal de saída é muito pequena, e