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Projeto de um transmissor e receptor de áudio infravermelho

Projeto final da disciplina de Dispositivos e Circuitos Eletrônicos II.
by

Douglas Johann

on 10 December 2012

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Transcript of Projeto de um transmissor e receptor de áudio infravermelho

Projeto de um transmissor e
receptor de áudio infravermelho O circuito montado consiste em duas partes distintas, transmissor e receptor. O circuito O transmissor, como o próprio nome sugere, é encarregado de transmitir o sinal de áudio ligado na entrada através dos dois fotodiodos. Transmissor Segundo a fonte, o circuito é capaz de transmitir sinais de áudio por até 4 metros.
O sinal a ser transmitido é aplicado na base do transistor Q1 pelo resistor de 1kΩ, que modula o sinal para ser transmitido pelos LEDS infravermelhos D1 e D2. Receptor A segunda parte do circuito consiste no receptor, que recebe os dados transmitidos via transmissor e transforma e amplifica novamente em sinal audível. “Um fototransistor é um transistor bipolar encapado em uma capa transparente que permite que luz possa atingir a base coletora da junção. O fototransistor funciona de maneira similar a um fotodiodo, apresentando uma sensitividade muito maior à luz, pois os elétrons gerados pelos fótons na junção da base-coletora são aplicados na base do transistor, e sua corrente é então amplificada pela operação do transistor.”. Breve introdução sobre fototransistores O sinal infravermelho é “recebido” pelo fototransistor fazendo com que sua tensão de emissor varie de acordo com som modulado pelo sinal infravermelho.
Os transistores Q3 e Q4 amplificam o sinal obtido pelo fototransistor e conduzem-no para a saída do circuito que pode ser ligada a um alto-falante.
O capacitor C1 e o resistor R3 consistem em um filtro para evitar possíveis interferências do sinal infravermelho. Funcionamento do receptor Foi efetuada a montagem do receptor e do transmissor em uma protoboard como podemos ver na figura abaixo: Montagem prática Resultados práticos Foi ligando na entrada um MP3 Player simples como mostra a figura abaixo: Inicialmente não se ouvia nenhum som no alto falante do receptor, apenas quando se aumentou o volume do MP3 Player para o máximo que se percebeu na saída a música tocada no MP3, porém com volume bastante baixo, com muita distorção e ruído, difícil até de identificar o que estava sendo reproduzido, isto se deve provavelmente a baixa amplificação do sinal no receptor e a má modulação do transmissor. Além disso, ao invés do MP3 Player foi inserido na entrada do transmissor um sinal senoidal com 0,5Vpp com frequência de 5kHz: Obteve-se na saída do receptor a seguinte forma de onda: Como podemos perceber na saída foi obtido um sinal bastante distorcido do original, nota-se também a amplificação do mesmo, possuindo na saída um Vpp de aproximadamente 1,5V. Foi feita a análise via cálculos para o transistor Q3, o qual isoladamente do circuito pode ser visto na figura abaixo: Resultados analíticos Para podre ser feita a análise o transistor TBJ nos moldes convencionais foram necessárias algumas considerações: o fototransistor foi considerado um curto circuito, pois na prática ele é semelhante a uma fonte de corrente (varia a corrente conforme o sinal infravermelho). Base-emissor de Q4 foi considerado um curto circuito também. Obtendo-se assim a nova configuração: A carga do circuito é (e foi considerado) a própria resistência de emissor.
O circuito caracteriza um seguidor de emissor, ou seja, terá um ganho de tensão praticamente nulo e apenas algum ganho de corrente. A partir dessas considerações e do circuito reduzido podemos analisar a polarização DC do transistor: 9-1k*IB-VCE-8*IE=0 Considerando VCE=0,7V, e IE=B*IB: Utilizando o beta mínimo informado pelo datasheet do BC548 que é de 125. 9-1k*IB-0,7-8*125*IB=0
IB=(9-0,7)/(1k+8*125)
IB=4,15mA

IE=B*IB
IE=125*4,15m
IE=518,75mA

re=26mV/IE
re=26mV/518,75mA
re=50m O circuito equivalente AC pode ser visto na figura abaixo: Zi=RB||B(re+R_E)
Zi=1k||125*(50m+8)
Zi=501,55 Foi determinado o valor de Zi, Zo, Av e Ai: Av=RE/(RE+re)
Av=8/(8+50m)
Av=0,99 Como podemos verificar não há ganho de tensão, pois trata-se de um seguidor de emissor, porém há um alto ganho de corrente, entende-se que isto se deve ao fato do próprio fototransistor “trabalhar” com corrente, um valor baixo de corrente, por isso que é necessário amplifica-lo. Zo=Ro||re
Zo=8||50m
Zo=49,69m Ai=(B*RB)/(RB+B*(re+RE))
Ai=(125*1k)/(1k+125*(50m+8))
Ai=62,30 FIM Apesar dos resultados práticos no que se diz respeito o real propósito do circuito que era de transmitir áudio via infravermelho, não ter sido muito bons, deve-se a extrema simplicidade do circuito, este é na verdade um circuito efetivamente experimental, com fim de afirmar conhecimentos, para se ter um resultado prático realmente útil seria necessário alguns incrementos no circuito para eliminar a distorção e fornecer na saída um sinal com maior amplificação, mas dentro do objetivo que era de analisar a aplicação de um transistor TBJ na região ativa, e efetuar a análise do mesmo, o objetivo foi atingido satisfatoriamente. Conclusões
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