6.1. o circuito ceifador

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
FACULDADE DE ENGENHARIA DE JOINVILLE - FEJ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I
PROF.: CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO
Roteiro-Relatório da Experiência No 2
“CIRCUITOS COM DIODOS”
1. COMPONENTES DA EQUIPE:
ALUNOS
NOTA
1 ___________________________________________
2 ___________________________________________
3 ___________________________________________
4 ___________________________________________
Prof.: Celso José Faria de Araújo
5 ___________________________________________
Data: ____/____/____ ___:___ hs
2. OBJETIVOS:
2.1. Verificar experimentalmente as formas de onda de entrada e saída dos circuitos
ceifadores e grampeadores, bem como a suas curvas de transferência.
2.2. Verificar experimentalmente as formas de onda de entrada e saída dos circuitos
multiplicadores de tensão.
3. INTRODUÇÃO TEÓRICA:
3.1. O CIRCUITO CEIFADOR
Circuitos ceifadores são aqueles que ceifam parte do sinal aplicado em suas entradas.
Os principais circuitos ceifadores são aqueles que utilizam diodos, resistores e fontes de
tensão. Para fins de análise, devemos utilizar a curva de transferência de cada circuito, que
consiste em um gráfico, o qual relaciona a tensão de saída com a tensão de entrada.
Na Figura 1 tem-se um circuito ceifador, sua característica de transferência e os
sinais de entrada e saída.
Figura 1
Analisando o circuito, supondo-se o diodo como ideal, tem-se, para o semiciclo
positivo da tensão de entrada, até atingir o valor da tensão V da bateria, o diodo em
polarização reversa. Aparece então na saída o próprio sinal de entrada. Quando a tensão de
entrada atingir o valor V da bateria o diodo estará diretamente polarizado e a tensão de saída
permanecerá na tensão V. Esta situação perdura até que a tensão do sinal de entrada fica
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inferior a tensão V da bateria no qual o diodo volta a ficar reversamente polarizado e a
tensão da saída espelha a tensão de entrada por falta de corrente no resistor. Por todo a
semiciclo negativo o diodo permanece reversamente polarizado.
Na curva de transferência, tem-se uma reta inclinada de 45o com coeficiente de
transferência igual a 1,ou seja, toda tensão de entrada é transferida para a saída sem
modificações. Na outra região da curva, nota-se que a tensão de saída fica constante,
independente do valor da tensão de entrada.
A característica de transferência do circuito anteriormente analisado é a mesma
independentemente de utilizar-se outra forma de onda para o sinal de entrada.
Nas Figura 2, Figura 3 e Figura 4, tem-se outros exemplos de circuitos ceifadores
com suas características de transferência e tensão de entrada e saída, cuja análise é análoga
ao do circuito feita anteriormente.
Figura 2
Figura 3
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Figura 4
3.2. O CIRCUITO GRAMPEADOR
Circuitos grampeadores são aqueles que somam um nível DC ao sinal aplicado em
suas entradas. Considere o circuito da Figura 5, onde tem-se a composição de uma bateria
(fonte DC de tensão “V”) com uma fonte de tensão alternada (Ve).
Figura 5
Na saída, tem-se a tensão de entrada alternada grampeada no nível DC da fonte de
tensão “V”(bateria). A Figura 6 mostra as formas de onda de V e Ve, resultando o sinal Vs.
Figura 6
Da mesma forma, como nos circuitos ceifadores, para fins de análise, utiliza-se a
curva de transferência de cada circuito. Na Figura 7 tem-se um circuito grampeador, sua
característica de transferência e os sinais de entrada e saída.
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Figura 7
Supondo-se o diodo ideal e o capacitor inicialmente descarregado, tem-se que, para o
semiciclo positivo da tensão de entrada, até esta atingir o valor máximo “Vmáx”, o diodo
estará conduzindo e o capacitor se carregando com a própria tensão de entrada, resultando na
saída uma tensão nula. A partir deste ponto, no decréscimo da tensão de entrada o diodo não
estará conduzindo (reversamente polarizado). Nesta situação, à medida que a tensão de
entrada decresce, aparecerá na saída uma tensão negativa crescente, imposta conjuntamente
pela tensão do capacitor e pela tensão de entrada. Durante o semiciclo negativo, esta situação
prossegue pois a tensão do capacitor se somará ao da entrada, resultando na sáida –2Vmáx,
quando a tensão de entrada atingir –Vmáx. Uma vez carregado o capacitor não haverá mais a
possibilidade de descarga para o os próximos ciclos de tensão de entrada.
A curva de transferência resulta em uma reta inclinada de 45o, valendo para a
situação de regime permanente, ou seja, após a situação transitória para a carga do capacitor.
Na Figura 8 tem-se outro exemplo de circuito grampeador com sua característica de
transferência e tensão de entrada e saída, cuja análise é análoga ao do circuito grampeador
anteriormente analisado, somente que neste caso, deve-se considerar a tensão da fonte DC
(bateria) em série com o diodo.
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Figura 8
3.3. O CIRCUITO MULTIPLICADOR DE TENSÃO
Os circuitos multiplicadores se tensão são basicamente constituídos por retificadores,
que em função do número de estágios, consegue retificar e multiplicar o valor de pico
(máximo) da tensão de entrada. Logicamente, que em uma fonte, com o aumento da tensão
de saída, tem-se uma diminuição da corrente, que esta pode fornecer.
Entre os circuitos multiplicadores de tensão destaca-se os dobradores, triplicadores e
quadruplicadores de tensão. A Figura 9 mostra dois tipos de circuitos dobradores de tensão.
Figura 9
Analisando o circuito da Figura 9(a) , nota-se que ao aplicarmos à entrada uma tensão
senoidal, durante o semiciclo positivo, o diodo D1 estará conduzindo e carregando o
capacitor C1 com Vmáx, enquanto que D2 não estará conduzindo. Durante o semiciclo
negativo, D2 estará conduzindo e carregando C2 com Vmáx, enquanto D1 não estará
conduzindo. A tensão de saída é a tensão somada dos dois capacitores. Depois de feita a
carga nos capacitores nos primeiros ciclos a tensão alcançará o valor de 2Vmáx e permanecerá
neste potencial pois não haverá possibilidade de descarga para os dois capacitores.
Procedendo com análise no circuito da Figura 9(b) pode-se verificar com facilidade que os
capacitores também se carregarão com Vmáx nos primeiros ciclos da tensão de entrada, e a
tensão de saída depois do transitório permanecerá constante de valor 2Vmáx. Deve-se
enfatizar que a saída apresentará uma flutuação (ripple) devido às características reais dos
diodos, capacitores e medidores (resistores associados descarregarão parte das tensões
carregadas nos capacitores)
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Por uma análise análoga pode-se verificar as características dos circuitos triplicador e
quadruplicador apresentados nas Figura 10 e Figura 11.
Figura 10
Figura 11
4. MATERIAL UTILIZADO
4.1. Transformador 220 Vrms 15+15Vrms (3A)
4.2. Fonte de Tensão Contínua (DC) Variável
4.3. Gerador de Funções (Tensão senoidal, quadrada e triangular)
4.4. Resistores: 1K-1/8W; 10K-1/8W e 100K-1/8W
4.5. Capacitores: 1F-25V; 3 x 22F-40V
4.6. Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro
4.7. Diodos: 4 x 1N4007
4.8. Osciloscópio: Duplo traço (dois canais)
5. PRÉ-RELATÓRIO
5.1. Ler o item 6 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os circuitos propostos com os
valores nominais para os parâmetros necessários preenchendo as Tabelas nas linhas que
se referem aos valores calculados. Utilizar VDO = 0,7 V.
6. PARTE EXPERIMENTAL:
6.1. O CIRCUITO CEIFADOR
6.1.1. Monte o circuito da Figura 12. Para cada caso, observe a entrada X e a saída Y com
o osciloscópio deixando a chave na posição DC. Utilize o espaço reservado na
Figura 12 para fazer um esboço das formas de ondas observadas.
6.1.2. Com o sincronismo X-Y obtenha a curva de transferência do circuito e anote na
Tabela 1.
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Figura 12
CURVA DE TRANSFERÊNCIA
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 1
6.1.3. Repita os itens 6.1.1 e 6.1.2 para os circuitos das Figura 13, Figura 14 e Figura 15.
Anote os resultados nas Tabelas 2, 3 e 4, respectivamente.
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Figura 13
CURVA DE TRANSFERÊNCIA
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 2
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Figura 14
CURVA DE TRANSFERÊNCIA
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 3
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Figura 15
CURVA DE TRANSFERÊNCIA
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 4
6.2. O CIRCUITO GRAMPEADOR
6.2.1. Monte o circuito da Figura 16. Para cada caso, observe a entrada X e a saída Y com
o osciloscópio deixando a chave na posição DC. Utilize o espaço reservado na
Tabela 5 para fazer um esboço das formas de ondas observadas.
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Figura 16
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 5
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6.2.2. Repita o item 6.2.1 para os circuitos das Figura 17 e Figura 18. Anote os resultados
nas Tabelas 6 e 7, respectivamente.
Figura 17
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 6
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Figura 18
ESTIMADOS
MEDIDOS
FORMAS DE ONDA (Saída e Entrada)
Tabela 7
Circuitos Ceifadores, Grampeadores e Multiplicadores de Tensão
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6.3. O CIRCUITO MULTIPLICADOR
6.3.1. Monte o circuito da Figura 19. Conecte à saída valores de RL, conforme o requerido
pela Tabela 8. Para cada caso, meça com o osciloscópio as tensões de saída do
secundário do transformador (VPS) e na carga, juntamente com o valor da ondulação
pico-à-pico. Anote os valores medidos na Tabela 8. (Atenção: Utilize os terminais
central e lateral do transformador)
Figura 19
VPS = _______ V
RL = 
RL = 10 K
Tensão de Saída
DC (Volts)
Tensão de
Ondulação (Volts)
Tabela 8
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7. QUESTIONÁRIO
7.1. O experimento se mostrou válido? Explique por que?
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7.2. Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros.
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