relatório diodos

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE AUTOMAÇÃO E SISTEMAS

COORDENAÇÃO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

VICTOR SAID

RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL:

CIRCUITO RETIFICADOR: MEIA ONDA E ONDA COMPLETA

Salvador

2014

VICTOR SAID

RELATÓRIO DE PRÁTICA EXPERIMENTAL:

CIRCUITO RETIFICADOR: MEIA ONDA E ONDA COMPLETA

Relatório de prática experimental, solicitado pelo professor Edvaldo Sobral, como requisito de avaliação parcial da I Unidade da disciplina de Eletrônica Analógica Prática, no Instituto Federal Bahia – IFBA, Câmpus Salvador. Prática realizada sob orientação do Prof. Edvaldo Sobral.

Salvador

2014

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Simbologia dos diodos, gráfico das características de tensão e corrente .. 6

Figura 2 – Comportamento dos diodos: (a) diretamente polarizado; (b) inversamente

polarizado .................................................................................................................... 6

Figura 3 – (a) simbologia diodos; (b) gráfico das características de tensão e corrente

.................................................................................................................................... 7

Figura 4 – Curva característica do diodo ideal ............................................................ 8

Figura 5 – Gráfico da corrente alternada ..................................................................... 9

Figura 6 – (a) tensão senoidal do secundário; (b) circuito retificador de meia onda;

(c) forma de meia onda da tensão contínua pulsante na carga (saída) .................... 10

Figura 7 – (a) circuito retificador de onda completa; (b) circuito equivalente ao

retificador de meia onda para o semiciclo positivo; (c) circuito equivalente ao

retificador de meia onda para o semiciclo negativo; (d) forma de onda completa na

saída ......................................................................................................................... 11

Figura 8 – (a) circuito retificador de onda completa em ponte; (b) circuito equivalente

ao retificador de meia onda para o semiciclo positivo com dois diodos; (c) circuito

equivalente ao retificador de meia onda para o semiciclo negativo com dois diodos;

(d) forma de onda completa na saída ........................................................................ 11

Figura 9 – (a) material utilizado na montagem do circuito (b) Circuito retificador de

meia onda.................................................................................................................. 12

Figura 10 – Medição com o multímetro: (a) do secundário; (b) do diodo (b) da carga

.................................................................................................................................. 13

Figura 11 – Medição com o osciloscópio: (a) do diodo; (b) da carga ........................ 14

Figura 12 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) no diodo (b) na

carga ......................................................................................................................... 14

Figura 13 – Diagrama de montagem do circuito retificador de meia onda diretamente

polarizado .................................................................................................................. 15

Figura 14 – Medição com o osciloscópio: (a) do diodo inversamente polarizado; (b)

da carga .................................................................................................................... 16

Figura 15 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) do diodo inversamente polarizado;

(b) da carga ............................................................................................................... 16

Figura 16 – Diagrama de montagem do circuito retificador de meia onda

inversamente polarizado ........................................................................................... 17

Figura 17 – Circuito retificador de meia onda com filtragem capacitiva: (a) montado;

(b) Diagrama de montagem....................................................................................... 17

Figura 18 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) da tensão DC na carga; (b) do

ripple ......................................................................................................................... 18

Figura 19 – Circuito retificador de onda completa: (a) montado; (b) Diagrama de

montagem ................................................................................................................. 18

Figura 20 – Medição com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga ............... 19

Figura 21 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga [AC]

(b) na carga [DC] ....................................................................................................... 19

Figura 22 – Circuito retificador de onda completa com filtragem capacitiva: (a)

montado; (b) Diagrama de montagem ....................................................................... 20

Figura 23 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) da tensão DC na carga; (b) do

ripple ......................................................................................................................... 20

Figura 24 – Circuito retificador de onda completa em ponte: (a) montado; (b)

Diagrama de montagem ............................................................................................ 21

Figura 25 – Gráficos obtidos com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga

[AC] (b) na carga [DC] ............................................................................................... 21

Figura 26 – Circuito retificador de onda completa em ponte com filtragem capacitiva:

(a) montado; (b) Diagrama de montagem ................................................................. 22

Figura 27 – Ripple ..................................................................................................... 22

Figura 27 – Prática EXTRA: Circuito Integrado de retificador de onda completa em

ponte ......................................................................................................................... 22

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 5

2 TEORIA GERAL DOS DIODOS .............................................................................. 6

3 PRÁTICA EXPERIMENTAL .................................................................................. 12

3.1 CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA ....................................................... 12

3.2 CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA ............................................ 18

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 23

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 23

5

1 INTRODUÇÃO

Diodos são componentes eletrônicos, confeccionados com materiais

semicondutores, destinados à permitirem a passagem de corrente em um único

sentido, sendo conhecidos como chaves eletrônicas, devido à essa peculiaridade.

São elementos com polos, positivo e negativo, definidos. O fluxo de corrente ocorre

quando estão diretamente polarizados, do polo positivo ao polo negativo.

Por possuírem essa característica singular, é possível utilizar os diodos como

retificadores de sinal, transformando corrente alternada em corrente contínua

pulsante. Esse tipo de circuito recebe o nome de circuito retificador de meia onda,

quando possui apenas um diodo; circuito retificador de onda completa, quando

possui dois diodos com um transformador com center tape, ou quatro diodos ligados

em ponte com transformador simples.

A tensão conduzida nos diodos é contínua e pulsante. Por se tratar de um

valor que oscila no tempo, não sendo constante, utiliza-se filtragem capacitiva a fim

de propiciar um aumento na constância da forma de onda. A filtragem capacitiva dá-

se por meio da alocação de um capacitor em paralelo à carga do circuito, fazendo

com que o capacitor carregue-se com a tensão de pico e descarregue-se com a

mesma tensão nos intervalos em que o pulso de tensão está descendendo.

Este trabalho tem por objetivo realizar a apresentação dos resultados de um

conjunto de práticas experimentais a respeito dos circuitos retificadores de meia

onda, com e sem filtro capacitivo, bem como os resultados obtidos com circuitos

retificadores de onda completa, seja com dois diodos ou em ponte, seja com

filtragem capacitiva ou não.

Pretende-se com esse relatório apresentar o princípio de funcionamento dos

diodos, tanto diretamente, quanto reversamente polarizados; abordando a sua

construção e material de confecção, além dos métodos de medição das tensões em

ambas as disposições. A fim de fundamentar a elaboração deste relatório, as

metodologias empregadas foram: a revisão bibliográfica, a qual foi realizada

utilizando livros, websites, apostilas virtuais; e a prática de laboratório, realizada com

base nos roteiros da prática disponibilizados pelo docente ou nas solicitações deste.

6

2 TEORIA GERAL DOS DIODOS

Diodos, representados na Figura 1, são dispositivos eletrônicos destinados a

condução de corrente em um único sentido. Esses dispositivos atuam como chaves

eletrônicas, que de acordo com Boylestad e Nashelsky (2004, p. 1), possuem como

características ideais “as de uma chave que teria a capacidade de conduzir corrente

em um único sentido”. Estes atuam como circuito aberto quando busca-se passar

corrente em sentido oposto, àquela que ele está configurado.

Figura 1 – Simbologia dos diodos, gráfico das características de tensão e corrente

Fonte: BOYLESTAD e NASHELSKY, 2004, P. 1.

Analisando a Figura 1, no eixo das abscissas, eixo x, horizontal, dispõe-se os

valores de tensão, enquanto no eixo das ordenadas, eixo y, vertical, dispõe-se os

valores da corrente. A Figura 1 ilustra que o elemento possui duas extremidades:

ânodo, positivo; e cátodo, negativo.

Há duas configurações, ambas são apresentadas na Figura 2, possíveis para

os diodos: configurado como chave fechada, possibilitando a passagem de corrente,

quando diretamente polarizado, portanto, a corrente flui do ânodo para o cátodo, da

extremidade positiva, para a negativa; ou configurado como chave aberta, impedindo

a passagem de corrente, nesse caso o polo positivo conecta-se ao cátodo e o polo

negativo no ânodo, estando assim inversamente polarizado.

Figura 2 – Comportamento dos diodos: (a) diretamente polarizado; (b) inversamente polarizado

Fonte: BOYLESTAD e NASHELSKY, 2004, P. 2.

7

Desse modo, Boylestad e Nashelsky (2004, p. 2), concluem que a polarização

do diodo ideal ocorrerá: “como um curto-circuito na região de condução” ou “como

um circuito aberto na região de não-condução”. Entretanto, diferente de um curto-

circuito, ao permitirem a passagem de corrente, os diodos gerarão uma queda de

tensão constante, com valor fixo e definido, que variará de acordo com o material de

confecção desses.

Grosso modo, os diodos funcionam a partir do princípio da dopagem, que

consiste em um método de despurificação dos cristais confeccionados a partir de

material semicondutor. Esses elementos são constituídos de uma ligação PN, isto é,

metade do diodo é confeccionado com um material semicondutor com excesso de

lacunas (elétrons faltando na camada de valência do cristal), P; enquanto a outra

metade é confeccionado com material semicondutor sem lacunas (com excesso de

elétrons), N.

A ligação PN, ilustrada na Figura 3 (a), consiste, portanto, naquela em que os

elétrons em excesso da camada N migram para a camada P, que possui menos

elétrons. O ponto de interseção, e o local onde ocorre essa migração é a zona de

junção, que após o processo de migração desencadeará na formação da camada de

depleção. O fluxo de elétrons se dá através da ruptura da barreira potencial, para

isso a tensão submetida ao diodo deve superior à 0,3 V para diodos confeccionados

em Germânio e 0,7 V para diodos de Silício, valores que correspondem à queda de

tensão gerada, estando o mesmo diretamente polarizado, Figura 3 (b).

Figura 3 – (a) simbologia diodos; (b) gráfico das características de tensão e corrente

(a) (b)

Fonte: MALVINO e BATES, 2011, P. 39-40.

A figura 4 apresenta a curva característica do diodo. De acordo com o gráfico,

o diodo possui os seguintes pontos fundamentais: região direta, joelho, região

inversa, corrente inversa e ponto de ruptura.

8

Figura 4 – Curva característica do diodo ideal

Fonte: MALVINO e BATES, 2011, P. 61.

A região direta é aquela em que o diodo trabalha diretamente polarizado,

portanto, é aquela em que há o fluxo de corrente. O joelho, aproximadamente 0,7 V

para diodos de Silício, é o ponto em que inicia-se a condução de corrente com

intensidade. De acordo com Malvino e Bates (2011, P. 61), “a tensão de joelho é

igual a barreira potencial. [...] Se for maior, o diodo conduz intensamente. Se for

menor, o diodo conduz fracamente”.

A região reversa é aquela em que o diodo está inversamente polarizado,

portanto, não conduzindo corrente. Observa-se no gráfico da Figura 4, que corrente

inversa tende à zero, da esquerda para a direita; contudo no ponto de ruptura há o

fluxo de corrente negativa. O ponto de ruptura é a tensão máxima suportada pelo

diodo quando inversamente polarizado, caso essa tensão seja alcançada o

componente é danificado. De acordo com Malvino e Bates (2011, P. 62), além dessa

tensão, há ainda a corrente contínua máxima, que é definida como sendo a corrente

cujos valores são muitos altos e podem desencadear “calor excessivo [que] pode

destruí-lo”.

Como nas práticas realizadas com diodos utilizou-se a tensão da rede

elétrica, que, por padrão, é alternada; há algumas propriedades físicas específicas

desse tipo de corrente que devem ser apresentadas. Inicialmente, salienta-se que o

gráfico da corrente alternada possui natureza senoidal, alterna-se periodicamente ao

decorrer do tempo e possui como unidade de medida ampère [A] apresentado na

Figura 2.

9

Figura 5 – Gráfico da corrente alternada

Fonte: Regô, 2013.

Como apresentado no gráfico, existem três tipos de tensão: a tensão eficaz

(Vrms), equação 1, tensão comercial cuja potência é a mesma, seja corrente

alternada ou contínua; tensão máxima ou tensão de pico, é a máxima tensão

alcançada pelo circuito; apresenta-se, ainda, a tensão média, não abordada nesse

trabalho. Há ainda a tensão de pico à pico (Vpp), equação 2. A unidade de tensão é

volt [V].

𝑉𝑟𝑚𝑠 =1

√2𝑉𝑚𝑎𝑥 (1)

𝑉𝑃𝑃 = 2𝑉𝑚𝑎𝑥 (2)

Do gráfico da figura 5, podemos extrair ainda o período, e consequentemente,

a frequência, equação 3, da tensão analisada. O eixo horizontal, representa o

tempo. O período consiste no tempo decorrido entre o início da onda senoidal, até o

seu fim. Ao fim do período, a onda senoidal passa a repetir-se ciclicamente. Obtém-

se a frequência, pois esta é o inverso do período. A frequência nada mais é do que a

quantidade de ciclos por segundo, medido em Hertz. A frequência padrão da rede

elétrica é 60 Hz. Onde: f = frequência [Hz]; T = Período [s]

𝑓 =1

𝑇 (3)

10

Foi utilizado um transformador abaixador, que possui como principal

característica a geração de uma redução na tensão de entrada do primário. A tensão

de saída do secundário é menor que tensão de entrada, contudo essa variação

ocorre sem alterar a potência e a frequência original.

Na prática realizada, utilizou-se os circuitos retificadores, os quais consistem

naqueles que utilizam um, dois ou quatro diodos, que podem estar em série, em

paralelo ou em série e em paralelo, de acordo com o tipo de transformador utilizado

e sua aplicação. Esses circuitos possuem como função converter a tensão senoidal,

em tensão contínua pulsante, podendo ser filtrada com o auxílio de um capacitor,

fazendo com que essa torne-se próxima de um sinal constante.

Os circuitos retificadores construídos com apenas um diodo, que encontra-se

imediatamente após a saída do secundário do transformador, em série com a carga

resistiva, denominam-se circuito retificadores de meia onda, Figura 6 (b), devido à

forma de onda, Figura 6 (a), característica dessa construção.

Figura 6 – (a) tensão senoidal do secundário; (b) circuito retificador de meia onda; (c) forma de meia

onda da tensão contínua pulsante na carga (saída)

Fonte: Adaptações de MALVINO e BATES, 2011, P. 90.

Devido a singular propriedade do diodo em conduzir em apenas um sentido,

quando a tensão está em seu semiciclo positivo o diodo conduz, havendo uma

queda de tensão de 0,7 V (VD), equação 4, contudo quando a tensão está em seu

semiciclo negativo, o diodo não conduz, Figura 6 (c). Nessa situação, o valor da

tensão média contínua na carga (VCC) pode ser calculado através da equação 5.

Onde: Vp = tensão de pico; Vs = tensão do secundário; VD = tensão do diodo; Vcc =

tensão média (contínua); π ≈ 3,14, sendo que todas as tensões são medidas em

Volts.

𝑉𝑝 = 𝑉𝑠 − 𝑉𝐷 (4)

𝑉𝑐𝑐 =𝑉𝑝

𝜋 ou 𝑉𝑐𝑐 ≈ 0,318𝑉𝑝 (5)

11

Para os retificadores de onda completa com transformador com derivação

central, tanto o funcionamento, quanto a forma de onda é a ilustrada na Figura 7. O

calcula da tensão média pode ser obtido através da equação 6. Sendo que nesse

tipo de circuito, a frequência de saída é o dobro da frequência de entrada, equação

7. O valor da tensão de pico, assim como o anterior, é a tensão do secundário

subtraído da queda de tensão do diodo, equação 8.

Figura 7 – (a) circuito retificador de onda completa; (b) circuito equivalente ao retificador de meia

onda para o semiciclo positivo; (c) circuito equivalente ao retificador de meia onda para o semiciclo negativo; (d) forma de onda completa na saída


𝑉𝑐𝑐 =2𝑉𝑝

𝜋 ou 𝑉𝑐𝑐 ≈ 0,636𝑉𝑝 (6)

𝐹𝑠 = 2𝐹𝑒𝑛 (7)

𝑉𝑝 = 𝑉𝑠 − 𝑉𝐷 (8)

Para o circuito retificador de onda completa em ponte, as equações 6 e 7 são

as mesmas. Contudo, a tensão de pico é calculado com base na queda de tensão

de dois diodos, equação 9. A Figura 8 apresenta o circuito retificador de onda

completa em ponte.

𝑉𝑝 = 𝑉𝑠 − 2𝑉𝐷 (9)

Figura 8 – (a) circuito retificador de onda completa em ponte; (b) circuito equivalente ao retificador de meia onda para o semiciclo positivo com dois diodos; (c) circuito equivalente ao retificador de meia

onda para o semiciclo negativo com dois diodos; (d) forma de onda completa na saída


12

3 PRÁTICA EXPERIMENTAL

O procedimento experimental com circuitos retificadores, foi realizado em dias

distintos. A cada nova aula prática, realizou-se novos experimentos propostos pelo

professor. Todos os procedimentos foram iniciados com a entrega e leitura do roteiro

pelas equipes, pelo orientador do experimento o professor Edvaldo Sobral. As

práticas procederam-se em grupo de quatro pessoas, os quais foram os

responsáveis por realizar a montagem do circuito, medição e coleta de dados dos

experimentos. Para todos os casos, a tensão do primário foi da rede elétrica: 127 V.

Em todas as práticas, a equipe recebeu o material necessário para realiza-las,

nas situações, foram entregues, de acordo com as necessidades de cada uma das

práticas: multímetro digital, protoboard, transformador abaixador, tomada,

osciloscópio, ponta de prova, diodos, resistor, capacitor, alicate de corte e de bico.

Após a entrega do material, iniciou-se o procedimento experimental.

3.1 CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA

Na primeira etapa do procedimento, reuniu-se o material necessário para

montar o circuito, Figura 9 (a), em seguida montou-se o circuito do retificador de

meia onda. O circuito foi construído em uma protoboard, sendo constituído por um

transformador abaixador, com um diodo disposto imediatamente após a saída do

secundário, que está em série com uma carga resistiva, o diagrama é ilustrado na

figura 9 (b). O diodo encontra-se diretamente polarizado nesse circuito.

Figura 9 – (a) material utilizado na montagem do circuito (b) Circuito retificador de meia onda

(a) (b)

Fonte: Autoria própria.

13

Seguindo o procedimento experimental do roteiro, iniciou-se a medição da

tensão no secundário, no diodo e na carga, utilizando o multímetro digital, os

resultados da medição são apresentados na tabela 1. O procedimento de medição

com o multímetro iniciou-se com a verificação da calibração do multímetro, com o

teste sonoro. Verificando-se que, além do ruído, há indicação de leitura era zero,

iniciou-se o procedimento de medição.

Tabela 1 – Grandezas elétricas medidas com multímetro e calculadas

Componente VAC VDC Vcalculado Icalculada Pcalculado

Vsecundário 15,65 0 Vdiodo 6,85 Vcarga 6,85 7,00 2,5∙10-4 A 17,5∙10-4 W


A tensão VAC é rms, tanto no diodo, quanto na carga não há tensão alternada,

pois o papel do diodo é justamente retificar o sinal, fazendo com que esse torne-se

contínuo e pulsante. No secundário do transformador, a tensão contínua é zero,

tendo em vista que o secundário é alternado. Na carga, para o cálculo da corrente

utilizou a primeira lei de ohm, V = RI; e para o cálculo da potência utilizou: P = VI,

obtendo-se, assim, os valores calculados. O V calculado na carga, foi obtido através

da aplicação da equação 5, contudo desconsiderou-se a queda de tensão do diodo

de silício, 0,7 V.

A Figura 10 apresenta o procedimento de medição da tensão com o

multímetro, no secundário, no diodo e na carga. Para os três casos segue-se o

mesmo procedimento: a ponta de prova conectada ao COM do multímetro (de cor

preta), é posta sobre o polo negativo do componente, enquanto a ponta de prova

vermelha é posta sobre o polo positivo do dispositivo.

Figura 10 – Medição com o multímetro: (a) do secundário; (b) do diodo (b) da carga

(a) (b) (c)


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Após essa etapa, realizou-se a medição das tensões com o osciloscópio, o

procedimento é ilustrado na Figura 11. Antes de iniciar a medição, deve-se verificar

se o osciloscópio encontra-se devidamente calibrado, se está funcionando, observar

a linha de referência por meio da tecla GND, caso não coincida com o zero, deve-se

ajustá-la.

Figura 11 – Medição com o osciloscópio: (a) do diodo; (b) da carga

(a) (b)


O processo de medição se deu com a utilização da ponta de prova do

osciloscópio. O “jacaré” é posto no polo negativo e a ponta de prova no polo positivo.

No caso do diodo, o “jacaré” é posto no cátodo, e o a ponta de prova no ânodo. Os

resultados obtidos por meio dessa medição, as formas de onda das tensões em

cada componente do circuito, são ilustrados na Figura 12.

Figura 12 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) no diodo (b) na carga

(a) (b) (c)


15

Quando os gráficos são gerados deve-se ajustar as escalas, a fim de torná-la

totalmente inserida no visor (sem bordas fora deste), e relativamente constante. As

escalas utilizadas são: volts por divisão (V/div), para o eixo vertical; e a base de

tempo, em segundos por divisão (s/div), para o eixo horizontal. A primeira escala diz

respeito ao comprimento da onda, e a segunda a constância da imagem. Caso

apenas o ajuste da escala aferição apropriada, utiliza-se o fator de multiplicação da

ponta de prova do osciloscópio, que reduz a forma de onda em até dez vezes.

No contexto da prática utilizada, a base de tempo foi 5 ms/div e a base da

tensão foi 1 V/div, utilizando-se multiplicador de dez vezes. Os valores obtidos foram

22 volts para o secundário; e 21,3 V para o diodo e para a carga, que podem ser

obtidos teoricamente, também, através da aplicação da equação 4, representado na

equação 10.

𝑉𝑝 = 22 − 0,7 → 𝑉𝑝 = 21,3 𝑉 (10)

Observa-se, devido ao comprimento da onda, que na carga foi utilizada uma

voltagem por divisão diferente dos demais, nesse caso utilizou-se 5 V/div para

melhorar a leitura da grandeza medida, alcançando-se o valor de 21,3 V, assim

como no diodo. A Figura 13 apresenta o diagrama de montagem do circuito em

questão.

Figura 13 – Diagrama de montagem do circuito retificador de meia onda diretamente polarizado

Fonte: CORRADI, 2014.

16

Com a conclusão da primeira medição, e verificação da forma de onda, que

mostrou-se coerente em relação aos aspectos teóricos estudados, o próximo passo

foi utilizar o diodo inversamente polarizado. Nesse procedimento, apresentado na

Figura 14, o diodo foi invertido, e o circuito manteve-se o mesmo.

Figura 14 – Medição com o osciloscópio: (a) do diodo inversamente polarizado; (b) da carga

(a) (b)


Os resultados obtidos após essa medição são apresentados na Figura 15, a

intensidade das tensões são as mesmas. Contudo, se analisarmos o gráfico

observar-se-á que há uma inversão da forma de onda medida na carga e no diodo.

O gráfico da forma de onda do secundário é o mesmo do retificador de meia onda

diretamente polarizado, por isso o mesmo não foi apresentado. A base de tempo da

medição foram 5 ms/div e do eixo das ordenadas 5 V/div.

Figura 15 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) do diodo inversamente polarizado; (b) da carga

(a) (b)


O roteiro do experimento solicitou que fosse construída nova tabela para

apresentar os resultados obtidos, porém por se tratar de mesma situação, com

17

mesmo valores, apenas com o sinal invertido, optou-se pro não construí-lo. A Figura

16 apresenta o diagrama de montagem desse circuito com diodo inversamente

polarizado.

Figura 16 – Diagrama de montagem do circuito retificador de meia onda inversamente polarizado

Fonte: CORRADI, 2014.

O último procedimento da prática com circuitos retificadores de meia onda,

consistiu na filtragem, por meio da utilização do capacitor, do sinal retificado.

Adicionou-se o capacitor em paralelo à carga, obtendo-se uma forma de onda DC

mais ou menos constante. O diagrama de montagem é apresentado na figura 17.

Figura 17 – Circuito retificador de meia onda com filtragem capacitiva: (a) montado; (b) Diagrama de

montagem

(a) (b)

Fonte: (a) Autoria própria; (b) CORRADI, 2014.

A filtragem capacitiva se dá por meio do carregamento do capacitor com a

tensão de pico do circuito, enquanto o diodo está retificando. Com a conclusão da

retificação, devido a inversão do semiciclo, o capacitor já carregado, começa a

descarregar a tensão diminuindo, assim, a diferença entre os semiciclos, Figura 18

(a). O elemento da descarga, que é a ondulação de saída AC, responsável pela

redução da diferença entre os elementos denomina-se ripple e é apresentado na

figura 18 (b). O valor DC medido foi aproximadamente 20 V.

18

Figura 18 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) da tensão DC na carga; (b) do ripple

(a) (b)


3.2 CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA

O circuito retificador de onda completa é aquele em que a retificação de onda

ocorre tanto no semiciclo positivo, quanto no negativo. Para isso, há dois métodos:

com dois diodos e transformador com derivação central; ou em ponte. Em ambos os

casos, a forma de onda é a mesma, a frequência é o dobro da frequência de

entrada. Contudo há uma diferença notável no valor da tensão retificada entre os

dois tipos, com dois diodos a queda de tensão gerada pelo diodo é 0,7 V; enquanto

no segundo tipo a queda de tensão é a referente à dois diodos em série: 1,4 V.

A prática primeira prática realizada utilizou dois diodos, uma carga resistiva de

27 Ω, um multímetro, um osciloscópio, um protoboard, e um transformador abaixador

com derivação central. O circuito foi montado como na Figura 19 (a) e possui o

diagrama de montagem da figura 19 (b).

Figura 19 – Circuito retificador de onda completa: (a) montado; (b) Diagrama de montagem

(a) (b)

Fonte: (a) Autoria própria; (b) CORRADI, 2014.

19

O procedimento de medição deu-se justamente como no circuito retificador de

meia onda, ponta de prova negativa no cátodo, ponta de prova positiva no ânodo,

para o diodo; ponta de prova positiva no polo positivo, e o inverso também, no

resistor. Mediu-se a forma de onda no secundário, na carga e nos diodos, a Figura

20 apresenta a medição no secundário e na carga.

Figura 20 – Medição com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga

(a) (b)


Seguindo o procedimento experimental, mediu-se a tensão do secundário,

verificando que esta era igual a 22 V. Com a medição das tensões, gerou-se os

gráficos da Figura 21. Observa-se que ao medir a tensão DC na carga com o

osciloscópio a forma de onda assumida pelo mesmo é de tensão contínua pulsante.

Utilizou-se 5 volts por divisão como escala.

Figura 21 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga [AC] (b) na carga [DC]

(a) (b) (c)


Seguindo o procedimento experimental, mediu-se a tensão do secundário,

verificando que esta era igual a 22 V. Com a medição das tensões, gerou-se os

gráficos da Figura 21. Observa-se que ao medir a tensão DC na carga com o

20

osciloscópio a forma de onda assumida pelo mesmo é de tensão contínua pulsante.

Utilizou-se 5 volts por divisão como escala. O Valor VDC medido com o osciloscópio

foi igual a aproximadamente 7,0 V.

Com a conclusão dessa etapa, adicionou-se o capacitor em paralelo à carga,

a fim de realizar a filtragem capacitiva, figura 22. Após a nova montagem, realizou-

se a medição das tensões na carga e de ripple. Os novos gráficos da forma de onda

da tensão são apresentados na figura 23.

Figura 22 – Circuito retificador de onda completa com filtragem capacitiva: (a) montado; (b) Diagrama

de montagem

(a) (b)

Fonte: (a) Autoria própria; (b) adaptações de CORRADI, 2014.

Figura 23 – Gráfico obtido com o osciloscópio: (a) da tensão DC na carga; (b) do ripple


Observa-se nos gráficos que ocorreu uma queda no valor do ripple em

relação a retificação de meia onda. O gráficos da tensão DC após a filtragem

capacitiva mostra-se como uma constante. O valor VDC na carga medido após a

filtragem foi igual à 11 V. O valor calculado em sala laboratório foi 10,5 V. O valor do

ripple foi de 3 mV.

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O segundo circuito retificador de onda completa construído foi o em ponte. O

circuito foi montado como na Figura 24. Os gráficos obtidos são como apresentados

na Figura 25.

Figura 24 – Circuito retificador de onda completa em ponte: (a) montado; (b) Diagrama de montagem

(a) (b)


Figura 25 – Gráficos obtidos com o osciloscópio: (a) no secundário; (b) na carga [AC] (b) na carga [DC]

(a) (b) (c)


A tensão medida no secundário do transformador foi igual a 22,0 V de pico

AC. A tensão VDC calculada na carga sem o capacitor, aplicando a equação 6, e

obtendo a equação 11, foi 14,01 V. Quando aferiu-se a tensão no osciloscópio

obteve-se o mesmo valor, coincidindo com a tensão medida.

𝑉𝐷𝐶 =2∙22

3,14→ 𝑉𝐷𝐶 = 14,0 𝑉 (11)

A continuação desse experimento deu-se com a filtragem capacitiva do sinal

retificado. O circuito montado e o diagrama de montagem são apresentados na

22

figura 26. Com a medição obteve-se os gráficos do ripple, figura 27, e o valor VDC da

carga. O valor VDC medido foi igual a 22 V.

Figura 26 – Circuito retificador de onda completa em ponte com filtragem capacitiva: (a) montado; (b) Diagrama de montagem

(a) (b)


Figura 27 – Ripple


Figura 28 – Prática EXTRA: Circuito Integrado de retificador de onda completa em ponte


23

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com a prática sobre os circuitos retificadores de meia onda, onda completa,

seja em ponte ou com transformador com derivação central, com filtragem capacitiva

ou não, foi possível compreender a importância, as possíveis aplicações e o

princípio de funcionamento dos diodos.

Foi possível compreender a natureza da tensão conduzida nos diodos, que é

contínua e pulsante. Concebendo que este valor é variável no decorrer do tempo,

não possuindo a característica de ser constante, apesar de ser contínuo. Nas

práticas realizadas, utilizou-se o capacitor para aumentar a constância da forma de

onda, efetuando o procedimento da filtragem capacitiva com sucesso.

Apresentou-se o princípio de funcionamento dos diodos, tanto diretamente,

quanto reversamente polarizados; abordando os métodos de medição das tensões

em ambas as disposições. Além de apresentar os resultados da prática, verificando

que os gráficos gerados são coerentes com os conteúdos estudados e com a

abordagem teórica proposta.

REFERÊNCIAS

BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. Tradução Rafael Monteiro Simon. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004.

MALVINO, A.; BATES, D. J. Eletrônica: Volume 1. Tradução Romeu Abdo. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011.

CORRADI. Circuitos Retificadores. In: Informações Elementares: projetos práticos. [S.l]: UNIP, [S. A].

PINTO, L. F. T.; ALBUQUERQUE, R. O. Eletrônica: eletrônica analógica. São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 2011.

relatório diodos

Engineering