IF-UFRJ Elementos de Eletrônica Analógica Mestrado Profisssional

IF-UFRJ
Elementos de Eletrônica Analógica
Mestrado Profisssional em Ensino de Física
Prof. Antônio Carlos Santos
Aula 5: Circuito retificador de meia onda e onda completa
Este material foi baseado em livros e manuais existentes
na literatura (vide referências)
e na internet e foi
confeccionado exclusivamente para uso como nota de
aula para as práticas de Laboratório de Física Moderna
Eletrônica. Pela forma rápida que foi confeccionado,
algumas partes foram extraídas quase verbatim de outros
autores citados na lista de referências. Trata-se de um
texto em processo de constante modificação. Por
gentileza, me informe os erros que encontrar.
Retificador de meia onda
Uma corrente retificada é aquela que flui sempre no mesmo sentido ainda que com intensidade variável. A partir de
uma corrente retificada pode-se obter uma fonte de tensão contínua, essencial para a alimentação de qualquer
equipamento eletrônico, sistemas elétricos de automóveis, etc. Lembrando que, seja nos alternadores dos carros, seja
nas grandes usinas elétricas, obtém-se a f.e.m. induzida através de espiras que giram num campo magnético, e,
portanto, têm uma variação de fluxo magnético senoidal, o que implica que a própria f.e.m tenha comportamento
senoidal.
Para entender como opera um circuito retificador vamos substituir a fonte contínua da Fig. 5.1 A por um
gerador de ondas senoidais com amplitude de tensão Vo e freqüência f (Fig. 5.1 B) . Introduzindo uma terminologia útil
na análise de circuitos, consideramos os terminais do gerador como entrada do circuito e os terminais do resistor com a
saída.
Temos uma tensão de entrada que, a cada meio período, está acima do potencial de referência (terra) e no
outro meio período abaixo deste potencial; entretanto, queremos uma saída que esteja continuamente positiva em
relação ao terra ( ou continuamente negativa).
B
A
Fig. 5. 1
Uma forma de tratar graficamente a operação deste circuito é considerar que instantaneamente, ou seja, a
cada valor do tempo t podemos usar a mesma análise da aula anterior com a tensão da fonte sendo igual à tensão do
gerador neste instante t. Variar o tempo resulta em deslocar, paralelamente a si mesma, a reta de carga. Como a
tensão do gerador vai de + Vo a – Vo , a reta de carga se desloca entre as intercessões (0,Vo/R) e (Vo, 0) até (0, -Vo/R)
e (-Vo,0).
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Fazendo esta variação passo a passo, obtemos os resultados apresentados no gráfico a seguir.
fonte
Sinal
resistor
diodo
tempo
O gráfico da tensão versus tempo mostra que, a cada meio período positivo da tensão, temos um pulso de corrente no
sentido positivo e no restante do tempo temos de fato uma corrente negativa, mas de valor tão menor que o pulso
positivo que pode ser considerada como nula. Isto é, a corrente está retificada e o circuito chama-se retificador de meiaonda. Pode-se uniformizar mais a tensão de saída colocando-se, em paralelo ao resistor, um capacitor.
Frequentemente, queremos converter uma tensão AC em uma tensão DC aproximadamente constante. Uma maneira
de uniformar mais a tensão é colocar um capacitor grande em paralelo com o terminal de saída do circuito retificador,
conforme mostrado na figura a seguir. Quando a fonte AC alcance seu valor máximo positivo, o capacitor é carregado
com a tensão de pico (supondo o diodo ideal). Quando a tensão da fonte cai abaixo da tensão acumulada no capacitor,
o diodo fica polarizado reversamente e nenhuma corrente para pelo diodo. O capacitor continua a fornecer a corrente
para a carga, descarregando-se lentamente até o próximo pico positivo de tensão.
Devido ao ciclo de carga e descarga, a tensão de saída contém um pequeno componente AC chamado de ripple.
Usualmente, desejamos minimizar a amplitude do ripple. Para tanto, escolhemos o maior valor de capacitância
possível. Neste caso, a carga removida do capacitor é dada por Q ≅ ILT, onde IL é corrente média na carga e T o
período da tensão AC. Uma vez que a carga removida do capacitor é o produto da mudança na tensão pela
capacitância, podemos escreve Q =VrC, onde Vr é a tensão de ripple pico-a-pico e C a capacitância.
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Devido ao ciclo de carga e descarga, a tensão de saída contém um pequeno componente AC chamado de ripple.
Usualmente, desejamos minimizar a amplitude do ripple. Para tanto, escolhemos o maior valor de capacitância
possível. Neste caso, a carga removida do capacitor é dada por Q ≅ ILT, onde IL é corrente média na carga e T o
período da tensão AC. Uma vez que a carga removida do capacitor é o produto da mudança na tensão pela
capacitância, podemos escreve Q =VrC, onde Vr é a tensão de ripple pico-a-pico e C a capacitância.
Prática:
Monte o circuito da Fig. 4.1 B, utilizando R = 1kΩ e uma freqüência da ordem de kHz. Ajuste a amplitude de saída do
gerador para uma tensão de cerca de 3 V. Verifique e anote a forma das DDP’s com os respectivos valores (pico a
pico), no gerador, no resistor e no diodo. Note que a soma das tensões no resistor e no diodo é igual à tensão no
gerador.
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gerador
resistor
Vertical (V/div):
diodo
horizontal (tempo/div):
Para casa (entregar na próxima semana)
1-Projete um fonte de tensão utilizando um retificador de meia-onda que fornece uma tensão média de 9V com um
ripple pico-à-pico de 2V para a carga. A corrente média na carga é de 100 mA. Suponha que um diodo ideal e uma
fonte de tensão de 60 Hz AC de amplitude variável. Especifique os valores de todos os componentes utilizados.
Referências
[1] Laboratório de Eletricidade e Eletrônica , F. G. Capuano e M. A. M. Marino. Ed. Érica
[2] David. E. LaLond e John A. Ross, Dispositivos e Circuitos Eletrônicos Vol. 1, Makron Books.
[3] Roteiro de Fisica Experimental IV (UFRJ)
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