Roteiro

Dispositivos Lab #1
Circuitos com Diodos
Lista equipamentos
Transformador 127 x 12+12
2 x Diodo 1N4007
Capacitor eletrolitico 470uF
Resistor 47
2 x Capacitor eletrolitico 47uF
Resistor 470
Elvis
Resistor 10K
Gerador sinais
Zener 1N4728 (3V3)
Osciloscopio
Protoboard + fios
Multimetro
Traga pen drive de baixa capacidade (menos de 2GB) para extrair as figuras dos osciloscopios.
1. Diodo como retificador de meia onda + capacitor + zener
Transformador ligado conforme a figura – ligue o secundário usando apenas o tap central e o fio extremo.
ATENÇÃO : alguns elementos do circuito irão esquentar (R1). Apenas energize o trafo na tomada quando
for fazer as medidas. Com o dedo monitore a temperatura nos componentes, esquentou tire da tomada o
transformador e espere uns segundos resfriar.
Monte o circuito, inicialmente com C1= 47uF. Registre as formas de onda nos dois pontos (saidaRetificador e
saidaFonte). Substitua por C1=470uF e repita o procedimento.
Relatório: Mostre os sinais de saída junto aos sinais de entrada para cada um dos dois casos. Explique o
funcionamento do circuito e as curvas obtidas.
@ Marcelo Perotoni, 2016
Mostre com cálculos o limites de Input mínimo (tensão DC entrada) que ainda liga o diodo zener. Considere
a potência do zener 1W, mostre o limite de Input máximo que o queimaria. Considere os valores dos
resistores fixos.
2. Limites operação zener
Mantenha a montagem do circuito anterior, mas elimine o diodo e o capacitor. Será investigado o limite de
operação do zener em função da tensão de entrada, que nesse caso será DC. Inicie com Input=0VDC e
aumente a tensão até aproximadamente 7VDC, anotando a tensão de saída. Mostre num gráfico tensão saída
vs. tensão entrada, procurando entender como o circuito está funcionando (use steps de 0.5V). Cuidado! O
resistor R1 pode esquentar, mantenha o dedo sobre ele para desligar a fonte caso isso ocorra.
Relatório: Mostre o gráfico (Excel/Matlab) tensão de saída vs entrada. Explique o observado. O que
aconteceria se aumentássemos demais a tensão de entrada? Qual a tensão de entrada máxima que R1 suporta
antes de queimar, considerando que ele possui 1/4W? Qual o comportamento do zener para tensões
pequenas? Compare os resultados obtidos nesse item com os cálculos do item (1).
3.Diodo como limitador
@ Marcelo Perotoni, 2016
Gerador de sinais: Sinal senoidal, 1V pico a pico, 1kHz
Monte o circuito da figura, e registre sua saída, aumentando de 1Vpp até 5Vpp. Posteriormente substitua os
dois diodos pelo zener (teste com as duas polaridades, anodo para cima depois para baixo).
Relatório: Mostre os sinais de saída de acordo com o sinal de entrada, para os dois casos. Explique o
funcionamento do circuito. Para o caso do zener, explique, na curva de saída, como o zener está se
comportando para cada semi-ciclo. Sugira alguma aplicação para bloco.
4.Duplicador de tensão
No circuito use uma onda de entrada de 10Vpp e 60Hz. Mostre a tensão de saída. Desconecte o resistor de
carga do circuito e mostre a forma de onda de saída, explicando a diferença observada. Escolha no
osciloscópio visualizar valores máximos dos canais 1 e 2 (entrada e saída), assim será possível visualizar o
efeito.
@ Marcelo Perotoni, 2016
Relatório: Mostre os sinais de saída, para os dois casos. Explique o funcionamento do circuito. Sugira alguma
aplicação para bloco.
5.Curva do diodo
Procure a bancada com o equipamento Elvis. Trata-se de um equipamento didático que fornece a
possibilidade de gerar curvas de dispositivos como diodos e transistores. Posicione o DUT 1N4007 (diodo,
device under test) como na figura. DUT+ ligado no anodo do diodo; DUT- no catodo (marcado com uma
barrinha no dispositivo).
Se for percebido que o terminal do diodo é muito grosso para o furo do proto-board, não use força bruta, use
fios jumpers do proto para os terminais do diodo, para não danificar o Elvis (custo unitário Elvis R$ 14K!).
Ligue o Elvis no PC com o cabo USB, acesse o Elvis no PC e escolha a opção “2 Wire Current Voltage
Analyzer”. Ajuste as tensões start-increment-stop para identificar as regiões do diodo. Atenção, por se tratar
de um equipamento didático, a corrente máxima é baixa, passou disso ele satura. Além disso o incremento
em volts é de apenas 0.01 mA. Como sugestão, use os seguintes settings para a curva, conforme a figura.
@ Marcelo Perotoni, 2016
Relatório: Ajuste os settings do Elvis para visualizar uma boa curva. Depois disso exporte-a (icone Log) e
abra no Excel. Mostre a curva VxI, e escolha uma determinada tensão ON apropriada (por exemplo 0.6 V)
compute no Excel a resistência dinânica rd (derivada no ponto). Verifique se esse resultado, intuitivamente,
está consistente.
Dica 1: Procure fazer um sweep para esse ponto de bias com pontos bem densos (i.e. Start=0.3 Stop=0.62
Increment=0.01). Entenda a razão disso.
Dica 2: Para computar a derivada numericamente no Excel podem ser pegos os dois pontos adjacentes e ver a
tangente. Contudo outra solução pode ser o uso da linha de tendência (trend-line), que computa
automaticamente a equação matemática do trecho (Bases Computacionais da Ciência).
@ Marcelo Perotoni, 2016