resistência interna do osciloscópio

7/24/2019 Resistncia interna do osciloscpio.

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Laboratrio 9Fundamentos de Anlise de Circuitos Eltricos

1. EXPERIME!" 1

Procedimentos do experimento 1

Nesse experimento teremos a oportunidade de trabalhar com um novo conceitochamado Atenuao. Seremos capazes de calcular a atenuao usando umafrmula apropriada, utilizando o logaritmo como ferramenta, as tenses iniciais efinais. procedimento do experimento em si, foi muito simples. !onforme solicitado

foram ligados todos os componentes e foi ligado em s"rie com o gerador umaresist#ncia de $%& hms para simular uma resist#ncia de saida deaproximadamente $'% hms. !omo todas as imped(ncias so apenas resist#ncias,ser) bem mais f)cil de trabalhar e analisar os dados obtidos diretamente com aparte rea,l mesmo sendo um sinal do tipo senoidal da fonte.

Anlise do experimento 1

Antes de comearmos a an)lise dos dados, falaremos um pouco sobre a unidade de

medida *ell e o conceito de atenuao. *ell " definido como uma relao entrepot#ncias a mesma +ue estudamos em -sica /

N 0 log12o32i4 5*ell6

!omo *ell " uma medida muito grande, " muito comum usar o decibel 1d*4.d*0 7%87*el

*el 0 7% d*

N 0 log12o32i4 5*ell6

N 0 7% log12o32i4 5d*6

9ssa diferena de pot#ncia de entrada e sa-da pode ser " considerada a

atenuao presente no sistema. 9m outras palavras Atenua#$o" a perda de

pot#ncia devido a passagem do sinal el"trico3ptico em um circuito ou meio

de transmisso.

Agora :) temos ferramentas para analisarmos o seguinte circuito/

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igura 7.

a4 Rinmedido% 7,';


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igura B.

Cerador e a carga foram retirados e foi posto em s"rie uma resist#ncia de ;@=

com a resist#ncia de $%&=, simulando a resist#ncia interna do primeiro.

!alculando teoricamente temos/

>t 0 $'%?1$'%?$%&?;@433;@%%% 0 7,'$=

Dabelas com os valores tericos e pr)ticos/

c4 Eedindo a Atenuao entre Fo e Fi/

Gt 0 F3>t 0 37'

Fi !alculado/ H 37'I1$%&4 0 H %,;@0 7,$BFFo !alculado/ 32162I;@%%%31;@%%% ?$'%?$'%4I$'% 0 %,$7F

ote &ue n$o le'amos em conta a resist(ncia interna do )erador nessa conta.

Fi medido/ 7,$@FFo medido/ %,$F

!erico*+, Prtico*+, Erro*-,

+i 7,$B 7,$@ +o %,$7 %,$

3

!erico*

,

Prtico*

,

Erro*

-,

Rin 7,'$< 7,@@< ',7Rout 7,'$< 7,@'< ',7


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Juando calculamos as resist#ncia de entrada e de sa-da, percebemos ento +ue > in" muito prximo de >out, como deveria ser. Gsso explica o por+ue podemossimplificar o c)lculo da Atenuao, onde inicialmente est)vamos comparando aspot#ncias. 2ortanto, como >o 0 >i temos/

2ortanto, temos/

A 0 % log1Fo3Fi4 0 % log 1%,;&$37,$%4 0 8&,'Bd*.

Concluso do experimento 1

omos capazes de calcular a atenuao entre Fo e Fi atrav"s da frmulasimplificada de mesma. 2ercebeu8se tamb"m + a resist#ncia interna do gerador foiaproximada para ;@ hms, por"m ainda nesse experimento no t-nhamosconhecimento dessa resist#ncia, ou se:a, foi utilizado um valor aproximado parac)lculo de >i e >o. s erros associados ao experimento devem8se principalmenteao c)lculo terico, onde foram desconsideradas todas as outras imped(nciasassociadas ao circuito, proveniente da protboard e osciloscpio. Gsso " muitoimportante destacar pela influ#ncia no resultado final. !om esse experimento foiposs-vel observar +ue na pr)tica nunca teremos um gerador ideal, onde sua

resist#ncia interna " nula, devendo deste modo sempre levar em conta, ainda +uese:a +uase desprez-vel.

/. EXPERIME!" /

Procedimentos do experimento 2.1Eateriais utilizados/

Cerador de funoK

>esistor de 7%%=K

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2otenciLmetro de 7


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igura ;. >esist#ncia interna do gerador de funo.

Oevido a essa resist#ncia, a amplitude do sinal sofre uma reduo +uando a

carga " ligada. Dal reduo se deve ao fato de +ue a imped(ncia interna

provoca uma +ueda de tenso, +uando o gerador fornece corrente ao circuito.

efeito " semelhante P +ueda de tenso +ue ocorre em pilhas e baterias

devido a suas resist#ncias internas.

igura $. Jueda de tenso provocada pela resist#ncia interna

do gerador.

Juanto maior for a carga a ser alimentada, maior ser) a corrente fornecida

pelo gerador e maior ser) tamb"m a +ueda de tenso interna no gerador.

2ortanto, haver) uma maior reduo na amplitude do sinal de sa-da. 2or essa

razo, sempre +ue se utilizar o gerador de funes, o n-vel de sa-da deve sera:ustado com a carga conectada.

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2ara determinar experimentalmente essa resist#ncia, montamos o circuito

abaixo como determinado na folha de pr)tica. Na entrada do circuito

a:ustamos o gerador para um sinal senoidal de 7


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R &&= 1medido4R) BQ,7Q= 1calculado4

Concluso do experimento 2.1 gerador de funes, como +ual+uer outro e+uipamento, no " ideal. 9le

possu- uma resist#ncia interna de sa-da a +ual interfere diretamente sobre os

circuitos eletrLnicos. 9sta resist#ncia produz um efeito semelhante ao de uma

resist#ncia el"trica colocada no interior do aparelho, em s"rie com a sa-da do

gerador. Oevido a isso, a amplitude do sinal fornecida pelo e+uipamento sofre

uma reduo +uando uma carga " ligada. 9ssa reduo " causada, pois a

resit#ncia interna do gerador Rrouba um pouco de tenso para si provocando

uma +ueda de tenso, +uando o gerador fornece corrente ao circuito. 9ssa

resist#ncia, por"m, tende a ser baixa. !omo o calculado na pr)tica, ela possui

um valor de BQ,7Q=, contudo isso varia de e+uipamento para e+uipamento.

utro fato importante notado na pr)tica " +ue sempre +ue se utilizar o

gerador de funes, o n-vel de sa-da deve ser a:ustado com a carga

conectada, isso :ustamente por causa dessa resist#ncia de sa-da, :) +ue

+uanto maior for a carga a ser alimentada, maior ser) a corrente fornecida

pelo gerador e maior ser) tamb"m a +ueda de tenso interna no gerador.

2ortanto, haver) uma maior reduo na amplitude do sinal de sa-da. Se tal

sinal for a:ustado :) com a carga conectada ao circuito, no haver) esse tipo

de problema.

Procedimentos do experimento 2.2

Eateriais utilizados/ Cerador de funoK

>esistor de @%


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+ue se chama ponta atenuadora. 9sta foi a:ustada para uma atenuao de

7%x e foi conectada ao canal 7. T) no canal , conectamos uma ponta de

prova comum. No canal em +ue a ponta atenuadora foi conectada, podemos

observar +ue h) uma reduo na amplitude do sinal fornecido na entrada

*N! do osciloscpio por um fator de 7%. 9sses canais foram conectados ao

circuito para a realizao das medidas pedidas, sendo +ue o canal com a

ponta comum foi conectado sobre o pot#nciometro nesse primeiro instante.

!om isso feito, a resist#ncia do potenciLmetro foi a:ustada at" +ue a tenso

sobre ele ca-sse a metade da tenso de entrada 1 volts pico a pico4. Nesse

momento, medimos a tenso sobre ele com a ponta atenuadora do canal 7.

Aps isso, o gerador foi desconectado do circuito para medir o valorresist#ncia nesse instante. !om esses valores, realizamos os c)lculos para

determinar a imped(ncia de entrada do osciloscpio. procedimento foi

repetindo, por"m agora os locais das pontas de prova foram invertidos, ou

se:a, a ponta de prova atenuadora foi conectada sobre o pot#nciometro. !om

isso, novos valores foram obtidos e novos calculos foram realizados.

Anlise do experimento 2.2

Osciloscpio

sciloscpio " um instrumento +ue permite a visualizao e3ou medida do

valor instant(neo de uma tenso em funo do tempo. 9le converte sinais

el"tricos de entrada em um trao vis-vel na tela. A leitura desses sinais " feita

numa tela sob a forma de um gr)fico tenso U tempo 1vertical U horizontal4 .

osciloscpio possui um amplificador no seu canal de entrada. 9sse

amplificador possui umaimped(ncia de entradamuito alta, de tipicamente

um megaohm, de modo +ue ele consome apenas uma pe+uena correnteda

fonte do sinal de modo a no perturbar os sinais inspecionados. A figura

abaixo mostra essa imped(ncia interna do osciloscpio.

9
https://pt.wikipedia.org/wiki/Imped%C3%A2ncia_de_entradahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Megaohmhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Megaohmhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Imped%C3%A2ncia_de_entrada


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igura @. 9+uem)tico simplificado das imped(ncias internas de

um oscilocpio.

Ponta atenuadora

Vma ponta de prova ideal tem imped(ncia infinita para +ue no drene

nenhuma corrente do sinal do dispositivo. Se a ponta de prova no carregar o

dispositivo ento ele no alterar) a operao do circuito atr)s do ponto de

teste, nem alterar) o sinal visto no ponto de teste. Na pr)tica, " imposs-vel

fabricar uma ponta de teste com carga zero. ob:etivo, entretanto, deve

sempre ser minimizar a +uantidade de carga atrav"s da escolha da ponta de

prova ade+uada e " a- +ue surgem as pontas atenuadoras.

Nesta pr)tica utilizamos uma ponta atenuadora de fator 7%x, isso significa +ue

ela reduz a amplitude do sinal fornecido na entrada *N! do osciloscpio por

um fator de 7%. Al"m disso, aumenta a imped(ncia de entrada em 7%x. Vm

es+uem)tico interno dela acoplada ao osciloscpio pode ser vista na figura Q.

igura Q. 9s+uem)tico de uma ponta atenuadora de fator 7%x.

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9sse fator de atenuao representa a taxa de entrada at" a amplitude do

sinal de sa-da. 9ssa alterao de amplitude ocorre devido a imped(ncia

interna desse tipo de ponta de prova +ue chega em torno de &E=.

9las so muitos Wteis para analisar circuitos el"tricos, pois o valor da

imped(ncia do dispositivo influencia o efeito do carregamento da ponta de

prova. 2or exemplo, com uma imped(ncia do dispositivo baixa, uma ponta de

prova 7%X com imped(ncia alta ter) um efeito de carregamento desprez-vel.

9ntretanto, para imped(ncias de dispositivo altas, o sinal no ponto de teste

pode ser alterado significativamente devido P ponta de prova. 9ssa alterao

no sinal se deve ao fato de a imped(ncia da ponta de prova estar conectada

em paralelo P imped(ncia do dispositivo. 2ortanto, deve8se tomar cuidado aose escolher o tipo de ponta de prova a ser utilizado na an)lise dos circuitos

el"tricos, pois pode haver alteraes significativas nos resultados obtidos.

Circuito

2ara determinar a imped(ncia de entrada do osciloscpio, montamos o

circuito abaixo como mostra a figura &. Na entrada do circuito a:ustamos o

gerador para um sinal senoidal de 7


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2ara efetuar a an)lise do circuito, utilizaremos o modelo de osciloscpio

mostrado na figura 7, ou se:a, consideraremos +ue h) uma resist#ncia interna

na entrada do osciloscpio a +ual iremos chamar de >o para fins de c)lculo.

bservando a imagem, podemos perceber +ue essa resist#ncia se encontra

em paralelo com o potenciLmetro no circuito.

!omo dito na sesso de procedimentos dessa pr)tica, a resist#ncia do

potenciLmetro foi a:ustada at" +ue a tenso sobre ele ca-sse a metade da

tenso de entrada 1 volts pico a pico4. Nesse momento, medimos a tenso

sobre ele com a ponta atenuadora do canal 7. valor encontrado foi de

%QmF, como esse valor est) sendo dividido por 7% por causa do uso da

ponta atenuadora, multiplicamos esse valor por 7% obtendo ento ,%QF. Apsisso, o gerador foi desconectado do circuito para medir o valor resist#ncia do

potenciLmetro. 9ncontramos um valor de B7&


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funes desse canal. !om essa mudana, obtivemos valores diferentes para

o circuito/

FoY 0 ;,%QFpp 0 ,%;FK

FpY 0 ,%;Fpp 0 7,%FK

>pY 0 @@


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imped(ncia de entrada de cerca de 7E=, o +ue para circuitos com

imped(ncia baixa no altera significativamente o seu comportamento :) +ue

seu efeito de carregamento " desprez-vel. 2or"m, para imped(ncias de

dispositivo altas, o sinal no ponto de teste pode ser alterado

significativamente devido P resist#ncia de entrada do osciloscpio. 9ssa

alterao no sinal se deve ao fato de +ue essa imped(ncia est) conectada

em paralelo P imped(ncia do dispositivo. Z a- +ue surgem as pontas de prova

atenuadoras. 9las reduzem a amplitude do sinal fornecido na entrada do

osciloscpio por um fator de 7%. Al"m disso, elas aumentam a imped(ncia de

entrada em 7%x minimizando os efeitos do uso do osciloscpio no circuito.

2ortanto, deve8se tomar cuidado ao se escolher o tipo de ponta de prova aser utilizado na an)lise dos circuitos el"tricos, pois pode haver alteraes

significativas nos resultados obtidos. 2ara cada aplicao, dependendo da

imped(ncia do circuito a ser testado deve8se escolher uma ponta de prova

ade+uada para +ue o seu efeito de carregamento se:a diminu-do ao m)ximo,

minimizando as alteraes de comportamento devido ao uso de instrumentos

de medida.

2. "+A A3LI4E 5"4 5A5"4 5"

EXPERIME!" 1

Vtilizando os dados do experimento , ou se:a, agora sabemos exatamente a

resist#ncia interna do gerador e tamb"m a imped(ncia de entrada do

osciloscpio. Agora nessa nova an)lise iremos levar em conta esses novosdados obtidos. !omo a imped(ncia de entrada do osciloscpio " de 7% E=,

para efeito de c)lculos iremos simplesmente desprezar a fuga de corrente

para esse dispositivo. Z importante por"m salientar +ue h) sim fuga de

corrente para o osciloscpio pois sua imped(ncia no " ideal, ou se:a no "

infinita, possibilitando desde modo, ainda +ue nesse caso espec-fico muito

desprez-vel, uma corrente +ue passa por ele. !ontudo, no caso da resist#ncia

interna do gerador foram considerados ;@= +ue agora iremos substituir por

BQ,7Q = nessa nova an)lise/

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2ortanto, agora temos/

>iY 0 >i , pois nesse caso foi retirado o gerador e a resist#ncia em s"rie de

$%& =.

>oY 0 $'%?1$'%?$%&?BQ,7Q433;@%%% 0 7,';< =

FoY !alculado/ 3%%I;@%%%31;@%%% ?$'%?$'%4I$'% 0 %,;&@ FFiY !alculado/ H 3%%I1$%&?BQ,7Q4 0 7,$% F

AY 0 % log1FiY3FoY4 0 % log1%,;&@37,$%4 0 8&,$& d*

[embrando +ue A 0 8&,'B d*

Conclus$o%

2ercebe8se +ue a diferena " muito pe+uena em relao a atenuao

calculada para o primeiro caso. Gsso se deve por+ue para calculo :) da

primeira atenuao foi utilizado o valor pr)tico, onde :) estava inclu-do o valor

da resist#ncia interna do gerador, mesmo +ue de forma aproximada. Se fosse

utilizado para c)lculo da atenuao o valor terico no primeiro caso, essa

diferena seria ainda maior.

6. C"MPARA78" E!RE "4 RE4L!A5"4

Agora iremos comparar a Atenuao dos B experimentos. Antes iremos

calcular a atenuao para os experimento .7 e ./

A.7 0 % log1,%;3 7,%4 0 ',% d*

A. 0 % log137,%4 0 $,Q$ d*

9sses valores so positivos por mera troca de referencial.

Dabela com os valores das Atenuaes

A1 A1: A/.1 A/./Atenua#$o*d;

,

8&,'B 8&,$& ',% $,Q$


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s aparelhos de medida ou de gerao de sinais reais +ue podemos usar

num laboratrio no so aparelhos ideais +ue se v# em teoria, isso significa

+ue em muitos casos precisamos levar em conta as propriedades do aparelho

e sua interfer#ncia com o fenLmeno +ue est) sendo medido, tais como

desvios causados pelo instrumento. Z necess)rio conhecer o valor da

resist#ncia interna dos nossos principais aparelhos e saber corrigir os desvios

introduzido pelos instrumentos.

Nessa pr)tica verificamos essas imperfeies no gerador de funo e no

osciloscpio. No gerador de funo, existe uma pe+uena resist#ncia interna

+ue foi determinada na pr)tica. Oevido a essa resist#ncia, a amplitude do

sinal sofre uma reduo +uando a carga " ligada. Dal reduo se deve ao fatode +ue a imped(ncia interna provoca uma +ueda de tenso, +uando o

gerador fornece corrente ao circuito e +uanto maior for a carga a ser

alimentada, maior ser) a corrente fornecida pelo gerador e maior ser)

tamb"m a +ueda de tenso interna no gerador. u se:a, h) uma perda de

pot#ncia 1atenuao4 no circuito devido a essa resist#ncia interna.

T) no osciloscpio, o circuito de entrada de tem uma resist#ncia interna da

ordem de 7 E=, o +ue no " ideal, pois idealmente ele deveria possuir umaresist#ncia infinita. !omo " imposs-vel fabricar um osciloscpio de

imped(ncia infinita, a sua entrada consome uma pe+uena correnteda fonte

do sinal de modo a no perturbar muito os sinais inspecionados. 2or"m para

circuitos com imped(ncia muito alta, essa resist#ncia interna acaba sendo

ainda muito baixa, para isso utiliza8se as pontas de prova atenuadas +ue

fornecem a sua prpria amplificao do sinal antes de o aplicar ao

osciloscpio. 9ste tipo de pontas de prova pode a:udar a reduzir o efeito decarga 1aumentando imped(ncia de entrada4, sem introduzir atenuao, ou

pode permitir o aumento do comprimento do cabo 1coaxial4 entre o terminal

1gancho4 da ponta e o osciloscpio 1dado +ue a amplificao o permite4.

2or causa dessas imperfeies dos aparelhos eletrLnicos ocorre um efeito

chamado de atenuao, +ue " perda gradual de intensidadede +ual+uer tipo

de fluxoatrav"s de um meio. A atenuao ocorre com +ual+uer sinal, tanto

digital +uanto analgico, transmitido atrav"s de cabos por exemplo. Juanto

maior for o comprimento do cabo, maior " a atenuao. Na pr)tica

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https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Intensidadehttps://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxohttps://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9tricahttps://pt.wikipedia.org/wiki/Intensidadehttps://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo


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conseguimos notar a atenuao devido as imped(ncias associadas no

circuito interno dos aparelhos de medio ou de gerao de sinal. Dais cargas

produzem no circuito uma pe+uena reduo na pot#ncia do sinal causada

pela perda de cargas devido a tais resist#ncias.

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resistência interna do osciloscópio

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