CIRCUITOS ESPECIAIS Limitador (Ceifador) Positivo Negativo

ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
CIRCUITOS ESPECIAIS
 Limitador (Ceifador)
 Multiplicador
 Positivo
 Dobrador
 Negativo
 Triplicador
 Polarizado
 Quadriplicador
 Grampeador
 Positivo
 Negativo
 Detector de Pico a Pico
Autor: Eng° Darcy Ferraço Junior, MSc
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
LIMITADOR
O limitador (ceifador) retira uma parte do sinal de tensão
acima ou abaixo de um nível especificado. Ele é útil para a formação de
um sinal e para a proteção de circuitos que recebem sinais.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
LIMITADOR POSITIVO
É um circuito que corta uma parte da tensão positiva do sinal.
Conforme mostrado, a tensão de saída tem todos os semiciclos
positivos ceifados.
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LIMITADOR POSITIVO
Durante o semiciclo
positivo da tensão de entrada,
o diodo conduz. Idealmente, a
tensão na saída é zero; para
uma segunda aproximação,
ela é de aproximadamente 0,7
V.
Durante o semiciclo negativo, o diodo está reversamente
polarizado e aparece como uma chave aberta. Na maioria dos
limitadores, o resistor de carga RL é pelo menos 100 vezes maior que o
resistor em série, R. Por essa razão, a fonte é quase ideal e o semiciclo
negativo aparece na saída.
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LIMITADOR NEGATIVO
É um circuito que corta uma parte da tensão negativa do sinal.
Conforme mostrado, a tensão de saída tem todos os semiciclos
negativos ceifados.
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LIMITADOR POLARIZADO
Com o limitador polarizado podemos mover o nível de
ceifamento para um valor V + 0,7 ou – V – 0,7.
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LIMITADOR POSITIVO POLARIZADO
Quando a tensão de entrada for maior que V + 0,7, o diodo
conduz e a saída é mantida em V + 0,7. Quando a tensão de entrada
for menor que V + 0,7, o diodo abre e o circuito passa a ser um divisor
de tensão. Como antes, a resistência da carga deve ser muito maior
que a resistência em série, portanto, a fonte é quase ideal e toda a
tensão de entrada aparece na saída.
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LIMITADOR NEGATIVO POLARIZADO
Quando a tensão de entrada for menor que - V - 0,7, o diodo
conduz e a saída é mantida em - V - 0,7. Quando a tensão de entrada
for maior que - V - 0,7, o diodo abre e o circuito passa a ser um divisor
de tensão. Como antes, a resistência da carga deve ser muito maior
que a resistência em série, portanto, a fonte é quase ideal e toda a
tensão de entrada aparece na saída.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
LIMITADOR POLARIZADO
Podemos combinar limitadores positivos e negativos. O diodo
D1 conduz quando a tensão na entrada excede a V1 + 0,7, esse é o
nível de ceifamento positivo. De modo idêntico, o diodo D2 conduz
quando a entrada é menor que – V2 - 0,7, esse é o nível de ceifamento
negativo. Quando o sinal de entrada for maior, isto é, quando Vp for
muito maior que os níveis de ceifamento, o sinal de saída adquire a
aparência de uma onda quadrada.
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VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO
O uso de bateria para determinar o nível de ceifamento não é
prático. Uma solução é o uso de diodos em série, porque cada diodo
produz uma tensão de compensação de 0,7 V. Não há limite quanto ao
número de diodos que pode ser usado e é prático, porque ele não é
caro.
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VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO
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VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO
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GRAMPEADOR
Um Grampeador cc acrescenta uma tensão cc ao sinal. Por
exemplo, se o sinal que entra varia de -10 V a +10 V, um grampeador
cc positivo produzirá uma saída que excursiona idealmente de O a +20
V. Um grampeador cc negativo produziria uma saída entre O e -20 V.)
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GRAMPEADOR POSITIVO
No primeiro semiciclo negativo da tensão de entrada, o diodo conduz. No pico
negativo, o capacitor deve-se carregar com Vp com a polaridade mostrada.
Imediatamente após o pico negativo, o diodo corta. A constante de tempo RC é feita
deliberadamente muito maior que o período T do sinal de entrada. Por essa razão, o
capacitor permanece quase totalmente carregado durante o tempo em que o diodo fica
em corte. Para uma primeira aproximação, o capacitor age como uma bateria de Vp volts.
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GRAMPEADOR POSITIVO
Como a queda no diodo em condução é de 0,7 V, a tensão no
capacitor não é exatamente igual a Vp . Por isso, o grampeador cc não
é perfeito e os picos negativos são de -0,7 V.
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GRAMPEADOR NEGATIVO
O que ocorre se invertermos a posição do diodo no circuito
anterior? A polaridade do capacitor é invertida e o circuito passa a ser
um grampeador negativo. Tanto o grampeador positivo quanto o
negativo são muito usados. Os receptores de televisão, por exemplo,
usam um grampeador cc para acrescentar uma tensão cc ao sinal de
vídeo. Em se tratando de televisão, o grampeador cc geralmente é
chamado restaurador cc.
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GRAMPEADOR NEGATIVO
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MULTIPLICADOR
O multiplicador de
tensão é um circuito com
dois ou mais diodos
retificadores
que
produzem uma tensão
média igual a um múltiplo
do valor da tensão de pico
(2Vp, 3Vp, 4Vp, etc.).
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DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
No pico do semiciclo negativo, D1 fica diretamente polarizado e
D2, reversamente polarizado. Idealmente, isso carrega o capacitor C1
com tensão de pico, Vp e com a polaridade mostrada na figura. No pico
do semiciclo positivo, D1 fica reversamente polarizado e D2, diretamente
polarizado. Como a fonte ca e C1 estão em série, C2 tentará carregar
até uma tensão de 2Vp. Depois de vários ciclos, a tensão em C2 será
igual a 2Vp.
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DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
Redesenhando o circuito e conectando uma resistência de
carga, o capacitor descarrega pelo resistor de carga. Enquanto RL for de
alto valor, a tensão de saída será igual a 2Vp (idealmente). Isto é,
desde que a carga seja de baixo valor, ou alta resistência (uma alta
constante de tempo), a tensão de saída será o dobro da tensão de pico
da entrada. Essa tensão de entrada vem do enrolamento secundário de
um transformador.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
No pico do semiciclo negativo D1 será polarizado diretamente e
D2 polarizado reversamente. O capacitor C1 será carregado com a
tensão de pico da onda senoidal (Vp) menos a barreira de potencial do
diodo, ou seja, Vp – VD.
No pico do semiciclo positivo, D1 será polarizado reversamente
e D2 polarizado diretamente. Como a fonte ca e C1 estão em série, C2
será carregado até uma tensão de 2Vp – 2VD.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA
Durante o semiciclo positivo da fonte ca, o capacitor de cima
carrega até o valor de pico com a polaridade mostrada. No próximo
semiciclo, o capacitor de baixo carrega até o valor de pico com a
polaridade mostrada. Para cargas leves, a tensão final é de
aproximadamente 2Vp.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA
O circuito é chamado dobrador de tensão de onda completa
porque cada um dos capacitores de saída é carregado durante cada
semiciclo. Dizendo isso de modo diferente, a saída da ondulação é de
120 Hz. Essa freqüência de ondulação é uma vantagem porque isso
facilita a operação do filtro. Uma outra vantagem do dobrador de onda
completa é que a tensão reversa nominal, PIV, dos diodos pode ser
apenas maior que Vp.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
TRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
Pela conexão de outra seção no dobrador de meia onda,
obtemos o triplicador de tensão. Os dois primeiros retificadores de pico
funcionam como um dobrador. No pico do semiciclo negativo, D3 fica
diretamente polarizado. Isso carrega C3 com 2Vp. A saída do triplicador
aparece entre C1 e C3.
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QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
Um quadriplicador de tensão com quatro retificadores de pico em
cascata (um após o outro). Os três primeiros formam um triplicador e o quarto
completa o circuito quadriplicador. O primeiro capacitor carrega com Vp, todos
os outros carregam com 2Vp. A saída do quadriplicador é entre a conexão em
série de C2 e C4. Como sempre, uma resistência de saída alta (alta constante de
tempo) é necessária para que a saída se mantenha próxima de 4Vp.
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ELETRÔNICA – CIRCUITOS ESPECIAIS – CAPÍTULO 6
QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA
Teoricamente, podemos adicionar seções indefinidamente,
contudo, a ondulação piora a cada seção adicionada. É por isso que os
multiplicadores de tensão não são usados nas fontes de alimentação de
baixos valores, que são as mais encontradas. Os multiplicadores de
tensão são quase sempre usados para produzir alta tensão, de centenas
e até milhares de volts.
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DETECTOR DE PICO A PICO
Se você ligar um grampeador cc e um detector de pico em
cascata (o mesmo retificador de pico), obterá um detector de pico a
pico. A senóide de entrada é positivamente grampeada, logo, a entrada
do detector de pico tem um valor igual a 2Vp. É por isso que a saída do
detector de pico é igual a uma tensão média de 2Vp.
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DETECTOR DE PICO A PICO
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DETECTOR DE PICO A PICO
O circuito é parecido com o dobrador de tensão de meia onda,
exceto que a entrada não precisa ser obrigatoriamente senoidal. Por
exemplo, a entrada pode ter uma forma de onda triangular que varia
de -20 V a +50 V.
Como sempre, a constante de tempo de descarga RLC deve ser
muito maior que o período do sinal de entrada. Satisfazendo essa
condição, você obtém um bom funcionamento do grampeador, assim
como do detector de pico. A ondulação de saída será portanto
pequena.
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DETECTOR DE PICO A PICO
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DECTOR DE PICO A PICO
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