UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Relatrio da disciplina Dispositivos Eletrnicos

Circuitos com Diodo

Joao Geraldo Courel de Souza RA: 11068910

Johanna Moyses Baptista RA: 21025212

Mackson Heyhashiro Fonteles MizumachI RA: 11088911

Professora: Dr Marcelo Perotoni

Santo Andr

2015

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Parte 1: Diodo como retificador de meia onda + capacitor + zener

O diodo D1 corta a entrada, deixando passar apenas o semiciclo positivo, o

capacitor C1 se carrega enquanto o semiciclo sobe. Num determinado ponto, o

D3 comea a funcionar deixando passar a onda com carter senoidal medida

que a senide cresce. Quando comea a decrescer, o C1 inicia o

descarregamento e a onda senoidal perde seu formato ficando ligeiramente

puxada para o prximo ciclo. O R1 serve para controlar a corrente que vai para

o D3 enquanto que o R2 serve como carga.

As Figuras 1 e 2 mostram respectivamente as formas de onda nos pontos

de sada do retificador e da fonte utilizando o capacitor de 47 F, enquanto que

as Figuras 3 e 4 mostram as sadas utilizando o capacitor de 470 F.

Figura 1: Formas de onda do na sada do retificador utilizando o capacitor

de 47 F

3

Figura 2: Formas de onda do na sada da fonte utilizando o capacitor de

47 F

Figura 3: Formas de onda do na sada do retificador utilizando o capacitor

de 470 F

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Figura 4: Formas de onda do na sada da fonte utilizando o capacitor de

470 F

A partir das figuras acima, podemos observar que o aumento da

capacitncia provoca um melhor ajuste na queda de carga no capacitor,

formando uma onda mais horizontal possvel de modo a se tornar uma tenso

DC.

Para determinar os limites de Input (tenso de entrada) mnimo que liga o

diodo zener e o Input mximo que o queima, necessrio primeiramente

determinar a corrente mxima suportada pelo mesmo, por meio da equao

(1). Posteriormente foi calculada a tenso mxima e mnima que o zenner

suporta atravs das equaes (2) e (3) respectivamente. Vale lembrar que para

a realizao dos clculos foram utilizados os valores de potncia (1 W) e

tenso (3,3 V) do zener fornecidos pelo fabricante.

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Parte 2: Limites de operao do zener

A Tabela 1 e o Figura 5 abaixo, mostram os dados de tenso obtidos na

sada do circuito em funo da variao da tenso de entrada, inicialmente a

0 V que acrescida em intervalos de 0,5 V at chegar em 7,0 V.

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Tabela 1: Dados da tenso de sada em funo da de entrada

Input Sada

0 0

0,5 0,542

1,0 0,952

1,5 1,408

2,0 1,835

2,5 2,160

3,0 2,390

3,5 2,578

4,0 2,733

4,5 2,837

5,0 2,932

5,5 3,001

6,0 3,065

6,5 3,125

7,0 3,165

Figura 5: Grfico de tenso de sada x tenso de entrada

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Ten

so

de

en

trad

a (V

)

Tenso de sada (V)

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Na parte 1 deste experimento foram calculados os limites mnimo (3,63

V) e mximo (14,29 V) de tenso de entrada necessria para que o zener

entrasse em funcionamento ou queimasse respectivamente. Esses valores

estabelecidos implicam que para baixas tenses de entrada, a sada

permaneceu similar a inicial, uma vez que o zener encontra-se desligado.

Eventuais diferenas de tenses foram decorrentes das perdas ocasionados no

funcionamento do circuito.

A Figura 5, mostra exatamente o comportamento explicado acima, pois

para faixas de tenses superiores a 3,5 V a sada comea a apresentar uma

estabilidade tendendo a aproximadamente 3,2 V, sendo essa a funo do diodo

zener, que neste momento encontrasse ligado. Portanto, para tenses de

entrada inferiores a 3,63 V o diodo encontra-se deligado, enquanto que para

tenses superiores a 14,29 V ele queima.

Para determinar a mxima tenso que o resistor R1 de 1 W de potncia

pde suportar antes de queimar foi utilizada a equao (4).

Parte 3: Diodo como limitador

As Figuras 6 e 7 representam as formas de onda do circuito na qual os

diodos atuam como limitadores. Quando estes se encontram polarizados

negativamente, no permitem a passagem do sinal (desde que esse no

ultrapasse a tenso de ruptura do diodo). Assim, quando o gerador de onda foi

conectado ao circuito e o polarizou, o diodo D1 deixou passar apenas a parte

positiva e o diodo D2 a parte negativa, fazendo com que na somatria do

circuito, os dois semiciclos fossem atenuados pelo funcionamento dos diodos,

tendo apenas uma pequena parte do sinal sendo transmitido (a corrente de

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saturao reversa). Isso significa, portanto, que os dois diodos retificam a onda,

uma vez que em algum semiciclo so polarizados reversamente.

Figura 6: Diodos com 1 Vpp

Figura 7: Diodos com 5 Vpp

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A partir da Figura acima pde-se observar que apesar de um aumento

significativo do valor pico a pico da entrada, o sinal no teve um aumento

expressivo em sua sada. Isso ocorre devido a atenuao do diodo e por esse

valor ser apenas pela corrente de saturao reversa de ambos os diodos.

Nas Figuras 8 e 9 temos o diodo Zener polarizado inversamente.

Diferentemente dos outros dois diodos que no permitem a conduo nesse

tipo de polarizao (at a tenso de ruptura), o diodo Zener ativado a partir

de uma determinada tenso, denominada de tenso de Zener, e comea a

permitir a passagem de corrente. A partir desse momento, a tenso do diodo

permanece constante independente do aumento da tenso da fonte.

Figura 8: Zener com polarizao inversa com 1 Vpp

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Figura 9: Zener com polarizao inversa com 5 Vpp

Podemos notar que na Figura 8 existe apenas uma corrente de fuga,

enquanto que na Figura 9 foi possvel observar que a tenso no diodo est em

1,5V, que corresponde ao valor da tenso de Zener especifica. Assim, o Zener

no apresentar grandes alteraes de tenso se modificarmos a tenso de

entrada.

O diodo zener polarizado diretamente, como mostra as Figuras 10 e 11,

deveria se comportar como um diodo retificador, entrando em conduo e

assumindo uma queda de tenso tpica.

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Figura 10: Zener com polarizao direta com 1 Vpp

Figura 11: Zener com polarizao direta com 5 Vpp

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Parte 4: Duplicador de tenso

Durante o meio ciclo de tenso negativa o diodo D2, que est polarizado

diretamente, conduz (curto circuito) enquanto que o diodo D1, que est

polarizado inversamente, cortado (circuito aberto), carregando assim o

capacitor C1 at a tenso de pico (1 Vp). No meio ciclo positivo o diodo D2

cortado enquanto que o D1 conduz, carregando assim o capacitor C2 at duas

vezes a tenso de pico (2 Vp). O resistor R1 serve como carga.

Esse tipo de multiplicador de tenso usado principalmente em circuito de

MAT (tenso muito alta) em TVs. A clula bsica so os dobradores de

tenso, a partir dos quais, possvel obter triplicadores, quaduplicadores, etc.

As Figuras 12 e 13 mostram respectivamente, um duplicador de tenso com

e sem resistor de carga.

Figura 12: Duplicador de tenso com resistor de carga

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Figura 13: Duplicador de tenso sem resistor de carga

Segundo a teoria, o formato da onda sem o resistor seria uma DC quase

perfeita, enquanto que a presena do resistor provocaria um pequeno efeito

ripple fazendo com que a forma DC ficasse ligeiramente deformada, no entanto

esse efeito no foi observado durante a realizao do experimento. Uma

possvel explicao para o problema ocorrido est no fato de que o resistor de

10k apresenta uma resistncia muito grande, fazendo com que imite um

circuito aberto, no modificando significativamente as formas de ondas

observadas.

Parte 5: Curva do diodo

A Figura 14 mostra a curva obtida no laboratrio utilizando o diodo

(DUT1N4007) no equipamento Elvis.

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Figura 14: Curva do diodo

Ao comparar a curva obtida com a terica possvel perceber a

compatibilidade entre as duas. Para determinar a linha de tendncia foi

utilizada a parte no negativa e movendo uma unidade para cima, para ajustar

na exponencial bsica do excel, como mostra a Figura 15.

Figura 15: Curva da parte positiva do diodo para obter a resistncia dinmica

A linha de tendncia obtida est representada pela equao (5) abaixo.

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A determinar alguns valores de resistncia dinmica foi necessrio

primeiramente derivar a equao da linha de tendncia, representada pela

equao (6) e depois substituir valores de tenso para x, como mostra a Tabela

2.

Tabela 2: Valores de resistncia dinmica para trs pontos

Valores de tenso para x Resistencia dinmica (

0,6 0V 22,40

0,65 V 30,32

0,70 V 41,06