Circuitos com diodos - pequenos sinais e regulagem de tensão

Laboratório de Dispositivos e Circuitos Eletrônicos
Curso de Graduação em Mecatrônica
Departamento de Engenharia Elétrica - FT - UnB
Professor Geovany Araújo Borges
Roteiro de Aula de Laboratório 4:
Circuitos com diodos - pequenos sinais e regulagem de tensão
Parte I - Questões teóricas
1. No circuito da Figura 1, VB é uma fonte de tensão constante, e v(t) = sen(2000πt). Considere (i) que a
capacitância C suficientemente elevada de forma que o capacitor deixe passar apenas a componente AC
de v(t), e (ii) que o diodo D se aproxima pelo modelo bateria+mais+resistência. Determine os circuitos
equivalentes AD e DC desse circuito. Calcule, de forma analítica, as componentes AC e DC de vD(t).
2. No circuito da Figura 2, determine a fórmula analítica da tensão de ripple Vr, que corresponde à queda
de tensão do capacitor durante o ciclo de descarga.
3. No circuito da Figura 3, determine as fórmulas analíticas das correntes pelo diodo Zener D2 e pela
resistência de carga Rc. Para o diodo D2, considere o modelo que inclui queda de tensão VZ0, resistência
interna rZ e diodo ideal.
Figura 1. Circuito de análise de pequenos sinais (R1=560Ω, R2=1KΩ, C=4,7uF/25V, D=1N4148).
Figura 2. Circuito retificador com filtro capacitivo
TRAFO=Transformador 220V(RMS) / 12V(RMS)).
e
carga
(D=1N4007,
C=1000uF/25V,
1
Figura 3. Teste de carga de fonte de alimentação com regulagem de tensão por diodo Zener
(D1=1N4007, C=1000uF/40V, TRAFO=Transformador 220V / 12V, D2=1N4739, R=270Ω)
Parte II - Roteiro de experiências
Material necessário:
1 Diodo retificador 1N4007.
1 Diodo Zener 1N4739 (VZK.= 9,1V , rz = 5 Ω).
1 Resistor 150 Ω / 0,25 W.
2 Resistores 270 Ω / 0,25 W.
1 Resistor 330 Ω / 0,25 W.
1 Resistor 560 Ω / 0,25 W.
1 Resistor 1 KΩ / 0,25 W.
1 Capacitor eletrolítico 4,7uF/25V.
1 Capacitor eletrolítico 1000uF/25V.
1 Transformador 220V / 12V.
Equipamento: osciloscópio de dois canais, gerador de funções, fonte de alimentação, voltímetro.
Experiência 1. Monte o circuito da Figura 1, com v(t) = sen(2000πt). O que acontece com a componente
AC de vD(t) quando VB = 1,5V? Ela não deveria apresentar uma forma senoidal uma vez que v(t) é
também senoidal? E o que acontece à medida que VB aumenta até 10V? Explique o que está sendo
observado.
Experiência 2. Monte o circuito da Figura 2. Observe as formas de onda nos terminais do diodo D
quando a resistência R não está presente. Usando R=450Ω, compare o valor de Vr obtido com o
esperado, de acordo com a teoria.
Experiência 3. Monte o circuito da Figura 3. Use um voltímetro para medir a componente DC de v(t),
VDC(Rc), que consideramos aqui como uma função apenas da resistência de carga Rc. Seja vacpp a
tensão pico-à-pico da componente AC de v(t). Seja vfacpp a tensão pico-à-pico da componente AC da
tensão no terminal positivo do capacitor, ou seja, o ripple do circuito de filtragem. Para diferentes valores
de Rc, complete a Tabela 1. Explique o que está acontecendo com as variáveis envolvidas com a
redução de Rc.
2
Tabela 1. Medidas obtidas na experiência 3.
Rc
∞
560Ω
330Ω
270Ω
150Ω
VDC(Rc)
VDC(∞)-VDC(Rc)
vfacpp
vacpp
Observação 1: Nas experiências 2 e 3, tomar cuidado com o risco de choque elétrico!
Observação 2: A organização e clareza na elaboração do relatório são pontos relevantes na avaliação.
Observação 3: Ao final da realização dos experimentos, os componentes devem ser devidamente guardados nas caixas plásticas
sobre a mesa ao lado do gaveteiro de componentes, as bancadas devem ser reorganizadas e os equipamentos desligados.
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