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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
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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