Relatório_Exp3_Diodos e Aplicações_Fundamentos de eletrônica_Trim3.2

7/31/2019 Relatório_Exp3_Diodos e Aplicações_Fundamentos de eletrônica_Trim3.2

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Experimento 3:Diodos e Aplicações.

Disciplina: EN2701 – Fundamentos de Eletrônica.

Discentes:Fernando Henrique Gomes ZucatelliPedro Caetano de Oliveira

Turma: A/Noturno

Prof º. Dr. Roberto Jacobe Rodrigues.

Santo André, 08 de Junho 2011.



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1. INTRODUÇÃO

Com apenas dois elementos de circuito, diodos e capacitores, é possível alterar

de diversas formas um sinal de entrada alternado, usando-se de poucos

componentes e apenas modificando suas posições no circuito para criar variaçõesinteressantes no sinal de tensão transmitido em um circuito.

Inserindo-se um capacitor em um circuito retificador, baseado no comportamento

do diodo diante de uma polarização reversa, é possível transformar o sinal já

contínuo (retificação) em um sinal constante.

Invertendo-se apenas a posição desses dois componentes, o circuito passa a ser

chamado de grampeador, duplicando o sinal de entrada do circuito.

Tais aplicações são bastante exploradas em aparelhos eletrônicos, já que é

possível fazê-los trabalhar em regime constante e até mesmo duplicar (ou aumentarainda mais com o uso de mais diodos e capacitores devidamente posicionados) a

tensão fornecida pela sua fonte de energia.

2. OBJETIVOS

Analisar o funcionamento de um circuito retificador com filtro e de um circuito

grampeador, e como eles podem ser combinados para explorar as vantagens de

cada um.

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Circuito Retificador com filtro e com regulador simples

Foi montado o circuito da Figura 1, onde D1 é o diodo 1N4007 e D2 o diodo

zener 1N4728. O gerador de sinais foi ajustado para 10Vpp/60Hz e opção de saída

no modo “High Z ”.

Figura 1– Circuito RC com regulador simples.





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Figura 3 – Circuito duplicador de tensão.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. Circuito Retificador com filtro e com regulador simples

(circuit maker)

A Figura 4 e a Figura 5 mostram os valores de tensão com referência ao terra

da simulação do circuito da Figura 1 que seriam esperados para o experimento comos componentes reais. A tensão sobre o capacitor é de 3,976V e sobre o diodo

zener 3,142V.

Figura 4 – Valores simulados do circuito retificador com filtro e com reguladores simples.

Figura 5 – Valores simulados do circuito retificador com filtro e com reguladores simples.



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Esse resultado está de acordo com o esperado, pois o capacitor,

descarregando lentamente, quase não apresenta oscilação no seu sinal de

tensão, fazendo com que a sua tensão eficaz (RMS) seja bem próxima da tensão

do próprio capacitor, como se este estivesse em regime contínuo. De fato, a

diferença foi de apenas uma unidade, já que o capacitor é carregado com 5V e a

tensão RMS obtida foi de aproximadamente 4V.

O sinal no diodo D2 (numeração invertida na imagem da simulação)

apresentou-se contínuo, já que o diodo zener, reversamente polarizado, mantém

a tensão em seus terminais constante e com valor igual a sua tensão de

operação (neste caso, 3,142V).

Na realização prática do experimento, devido ao problema já citado na parte

experimental (sinal de entrada cortado), os valores obtidos foram um poucodiferentes dos da simulação.

A Figura 6 a seguir apresenta o sinal de tensão no capacitor (canal 2) e o

sinal de entrada (canal 1).

Figura 6 – Curva da tensão do capacitor de 1000µF (canal 2). Canal 1: sinal da fonte cortado.

Pode-se perceber claramente o problema do corte do sinal de entrada. Isso

ocorre, pois o circuito exige corrente excessiva do gerador, que, por segurança,

limita o sinal. Assim, a análise desse circuito será qualitativa e não quantitativa,

como já mencionado.

Na Figura 7 a seguir, é observada apenas a curva de tensão no capacitor

com uma escala ampliada para melhor visualização.



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Figura 7 – Curva da tensão do capacitor de 1000µF (divisão de 200mV). = 0,47s

A partir do osciloscópio, tem-se que a tensão RMS no capacitor foi de 2,47V,semelhante a do multímetro, que foi de 2,4V. O osciloscópio, no entanto, fornece

um valor mais preciso, com duas casas decimais.

No diodo D2, realizando-se o mesmo procedimento anterior, a tensão RMS

dada pelo multímetro foi 2,07V, havendo, novamente, uma pequena diferença

com relação ao valor fornecido pelo osciloscópio, apresentado a seguir, na Figura

8.

Figura 8 – Curva da tensão do diodo zener (divisão de 200mV).

A corrente média no diodo, obtida, com o multímetro foi 243,9µA.

Em teoria, e como foi observado na simulação, o sinal nesse segundo diodo

deveria estar constante, no entanto, devido ao sinal de entrada estar cortado,



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esse resultado não é obtido, provavelmente pela corrente fornecida ficar abaixo

da zona de trabalho do diodo zener (na região de ruptura).

Substituindo o capacitor por um de 470 µF, observa-se que a tensão no

capacitor oscila mais do que no capacitor de 1000µF, o que é esperado, já que a

constante de tempo diminui e, portanto, seu descarregamento é mais rápido, já

que o valor da constante de tempo ( = R*C, sendo a constante de tempo, R a

resistência de carga e C a capacitância do capacitor), diminui e, portanto, o

descarregamento do capacitor é mais rápido.

A Figura 9 apresenta essa observação.

Figura 9 – Curva da tensão no capacitor de 470 µF (divisão de 200mV). = 0,2209s .

Em seguida, substituindo-se o resistor da carga por um de menor valor

(novamente com o capacitor de 1000µF), tem-se um efeito semelhante ao

anterior, já que a constante de tempo também depende do valor da resistência de

carga.

Figura 10 – Curva da tensão no capacitor de 1000 µF (resistor de 270Ω). = 0,27s



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4.2. Circuito Grampeador

Com o circuito grampeador verificou-se que a tensão no diodo era maior do

que a fornecida pelo gerador. A Figura 11 apresenta os resultados obtidos.

Figura 11 – Tensão de entrada (canal 1) e tensão no diodo (canal 2).

Com o multímetro, a tensão RMS foi de 3,752V. Esse valor não foi medido

com o osciloscópio, dando-se preferência a análise em relação ao valor de

tensão máximo.

O que se observou com esse circuito foi que ele deslocou em 5V o sinal de

entrada, fazendo com que a parte negativa ficasse positiva e duplicando a tensãomáxima.

O capacitor se carrega com a tensão máxima do sinal, que é de

aproximadamente 5V. Dessa forma, quando o sinal de entrada é positivo, ele é

somado com a tensão do capacitor, sendo que a tensão observada na saída é a

soma da tensão no capacitor e da tensão de entrada.

Quando o sinal se torna negativo, o diodo fica reversamente polarizado e

atua como uma abertura de circuito. O capacitor, no entanto, continua a liberar a

tensão, mantendo o sinal de tensão na região positiva.

Como seu descarregamento é lento e o carregamento rápido obtém-se um

sinal que varia uniformemente, como o observado na Figura 11. Caso contrário, o

sinal apresentaria alguma alteração referente ao carregamento do capacitor, o

que provavelmente ocorre no próximo item.



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4.3 - Circuito duplicador de tensão

O circuito montado nessa parte do experimento corresponde a um circuito

retificador e grampeador atuando em conjunto (cascata).

Inicialmente, com a presença da carga (R1), os sinais obtidos para a tensãode entrada e a tensão no segundo capacitor (C2), apresentaram-se distorcidos,

como é mostrado na Figura 12 a seguir:

Figura 12 – Tensão de entrada (canal 1) e tensão no capacitor C2 (canal 2).

A provável causa desse efeito foi a constante de tempo do capacitor não ser

grande o suficiente para que o seu carregamento e descarregamento pude-se ser

muito mais rápido do que o período do sinal, isso pelo fato da resistência de carganão ser tão elevada,. Dessa forma, seu tempo de descarregamento e carregamento

foi significativo e influenciaram no comportamento sinal.

Para contornar esse problema, o resistor de carga foi retirado, obtendo-se o

seguinte sinal:

Figura 13 – Tensão de entrada (canal 1) e tensão no capacitor C2 (canal 2) (sem carga).



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Assim o sinal no capacitor C2 apresentou-se constante, como era de se

esperar pela sua montagem igual à de um circuito retificador e, além disso, foi

deslocada 5V para cima em relação ao sinal de entrada, efeito do capacitor C1 que

age como em um circuito grampeador, somando sua tensão ao do sinal de entrada,

como se a duplicasse.

De fato, a curva de tensão medida em C1 foi idêntica à obtida no experimento

2.

Com o multímetro, a tensão RMS obtida foi de 9,12V no capacitor C2 e 4,55V

no capacitor C1, novamente próximas às fornecidas pelo osciloscópio.

5. CONCLUSÃO

A partir de dois circuitos relativamente simples (grampeador e retificador comfiltro), foi possível manipular um sinal de entrada alternado, transformado-o em

constante e também “duplicando” o pico da tensão por ele fornecida.

Facilmente combinando esses dois circuitos, foi possível obter um sinal

constante e dobrado em relação ao sinal de entrada, modificando-se de forma

relevante a entrada fornecida.

No entanto, alguns imprevistos ocorreram no experimento, mais notadamente

na parte 1 e 3, que alteraram os resultados com relação ao que era esperado na

teoria.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DÍODO Zener. Disponível em <http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/

72/37/>. Acesso em 13 de Jun. 2011.

MALVINO, Albert P. Eletrônica. 1.ed. São Paulo, McGraw-hill, 1987.

PORTNOI, Marcos. Retificador de onda completa com filtro. Disponível

em<http://www.cis.udel.edu/~portnoi/academic/academic-files/retificador-onda-

completa.html>. Acesso em 03 de Jun. 2011.

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