Aula 3B aplicacoes de diodos

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M 1
EE530 Eletrônica Básica I
Prof. Fabiano Fruett
Aula 3-B Circuitos com Diodos e suas Aplicações
• Retificadores de meia onda e de onda completa
• Limitadores
• Restauradores
• Dobradores de tensão
• Modelos
• Exemplos de circuitos com diodos ideais
2
Visão Geral de uma Fonte de Tensão cc
através do seu Diagrama de Blocos
Fonte: Sedra & Smith Fig. 3.36
2
3
Retificador de meia onda
 
vO =
R
R + rD
vS − VD 0
R
R + rD
 v S ≥ VD0
Circuito 
equivalente
Característica de transferência
Formas de onda de entrada e saída
Fonte: Sedra & Smith Fig. 3.36
4
Retificador de onda completa usando 
transformador com derivação central
D1 direto
D2 reverso
D1
reverso
D2 direto
Característica de transferência
3
M 5
Retificador de onda completa usando 
Ponte de diodos
Função de transferência do retificador em ponte
M 6
4
M 7
Retificador em Ponte
M 8
Retificador em Ponte
5
M 9
Capacitor de filtro
Formas de onda de entrada
e de saída, supondo um 
diodo ideal
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Situação prática
 
iL = vO /R
iD = iC + iL
 ID L
d
i C i
dt
= +v
Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.41
6
11Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.41
Condução e corte
Carga e descarga
Carga
Descarga
iD = iC + iL
C Li i− =
/T CR
O p p rV e V V
−= −≃v
Vr =
Vp
f CR
Saída do retificador para diversos valores 
de capacitor
12
Como se comporta a saída se RL variar?
7
13
Forma de onda do retificador de pico de 
onda completa
Vr =
Vp
2 fCR
14
Limitadores
Característica de transferência genérica
8
15
Limitadores
Limitador Rígido Limitador Suave
16
Circuitos 
limitadores
básicos
9
Circuito Limitador Genérico
17
18
Circuito restaurador c.c. ou grampeador
OBS: Analisaremos os circuitos considerando diodo ideal
Grampeador com o diodo invertido:
10
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Situação com uma resistência de carga R
t
Va
vI
Va /2
Capacitor se 
descarrega por R
Diodo entra 
em condução e 
Carrega o capacitor 
Análise do circuito grampeador supondo 
entrada senoidal simétrica
20
11
21
Dobrador de tensão
Grampeador Retif. Pico
M 22
Dobrador de tensão
v1
v2
v3
Ref: Sedra/Smith Ex. 3.33
12
Dobrador de tensão com diodos em sentido contrário
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A saída incrementa por Vp, Vp/2, Vp/4 em cada ciclo, 
eventualmente chegando a 2Vp. 
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Modelo de grandes sinais para o diodo
 
iD = IS (e
v D / nVT − 1)
CD =
τ T
VT
ISe
v D / nVT
+ Cj 0 /(1 −
vD
V0
)m
Corrente de saturação IS 
Coeficiente de emissão n 
Resistência ôhmica RS 
Tensão interna V0 
Capacitância de junção para polarização zero Cj0 
Coeficiente de graduação da junção m 
Tempo de trânsito τT 
 
13
M 25
Modelo de pequenos sinais (revisão)
0
0
0
 ( )
 ( )
 
D D D d
D D d d
D D d d d
D d d
V i r
V I i r
V I r i r
V i r
= +
= + +
= + +
= +
v
rd = nVT / ID
Cd = (τ T /VT )ID
C j = Cj 0/ 1 −
VD
V0
 
 
 
 
 
 
m
para VD < 0
C j ≅ 2Cj 0, para VD > 0
Ponto de polarização: ID, VD 
M 26
Parâmetro do modelo SPICE para o diodo
Nome do Parâmetro Símbolo Nome no 
SPICE 
Unidade Valor 
Default 
Corrente de saturação IS IS A 1 × 10
-14 
Coeficiente de emissão n N — 1 
Resistência ôhmica RS RS Ω 0 
Tensão interna V0 VJ V 1 
Capacitância de junção para polarização zero Cj0 CJ0 F 0 
Coeficiente de graduação da junção m M — 0,5 
Tempo de trânsito τT TT s 0 
Tensão de ruptura VZK BV V ∞ 
Corrente reversa em VZK IZK IBV A 1 × 10
-10 
 
14
M 27
Modelo para o diodo zener
OBS: D1 é ideal
M 28
Sugestão de estudo
• Razavi, Cap 3, seção 3.5
• Sedra/Smith Cap. 3 seções 3.7, 3.8 e 3.10
– Exercícios e problemas correspondentes
15
29
Exercício M1
Projete um quadruplicador de tensão para ser 
utilizado em um transponder que a partir de um 
sinal , gerado através de um excitador 
eletromagnético, gere um sinal contínuo com 
amplitude de +4Vp.
( )sinpV tω
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Exercício K1
Utilize o modelo de queda de tensão constante (0.7 V) for 
cada diodo.
a) Ache i1 e iL em função de vI
b) Para qual faixa de valores de vI os 4 diodos conduzirão? 
Ache a função de transferência para esta condição.
Iv
Ov
1i
Li
16
31
Exercício K2
No circuito mostrado a seguir, I é uma corrente D.C.
e vs é um sinal senoidal. Considere o capacitor C
suficientemente grande. Use o modelo de pequenos
sinais do diodo para calcular a componente de sinal
da tensão de saída. Ache a expressão literal para a
capacitância associada ao modelo de pequenos
sinais deste diodo.
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Exemplos de Circuitos com Diodos Ideais
• Ceifador
– Série simples
– Série polarizado
– Paralelo simples
– Paralelo polarizado
• Grampeador
• Multiplicador
Fonte: R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos
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M 33
Ceifador em série simples (diodo ideal)
− −
+ +
R
iv ov
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62
− −
+ +
R
iv ov
Positivo
Negativo
M 34
− −
+ +
R
iv ov
V
Ceifador série polarizado (diodo ideal)
Positivo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62
18
M 35
− −
+ +
R
iv ov
V
Ceifador série polarizado (diodo ideal)
Positivo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62
M 36
− −
+ +
R
iv ov
V
Ceifador série polarizado (diodo ideal)
Negativo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62
19
M 37
− −
+ +
R
iv ov
V
Ceifador série polarizado (diodo ideal)
Negativo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62
M 38
− −
+ +R
iv ov
Ceifador paralelo (diodo ideal)
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
− −
+ +R
iv ov
positivo
negativo
20
M 39
− −
+ +R
iv ov
V
Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)
Positivo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
M 40
− −
+ +R
iv ov
V
Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
21
M 41
− −
+ +
R
iv ov
1V
2V
Ceifador paralelo com polarização dupla
(diodo ideal)
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
M 42
− −
+ +R
iv ov
V
Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)
Negativo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
22
M 43
− −
+ +R
iv ov
V
Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)
Negativo
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
M 44
− −
+ +
R
iv ov
C
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 63
23
M 45
− −
+ +
R
iv ov
C
1V
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
M 46
− −
+ +
R
iv ov
C
1V
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
24
M 47
− −
+ +
R
iv ov
C
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
M 48
− −
+ +
R
iv ov
C
1V
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
25
M 49
− −
+ +
R
iv ov
C
1V
Grampeador
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
M 50
−
−
−
+ +
+
10V
R
iv ov
C
Grampeador com entrada senoidal
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 66
26
M 51
mTriplicador ( 3V )
mDuplicador ( 2V )
mQuadruplicador ( 4V )
mV
mV m2V
m2V m2V
1C
2C
3C
4C
4D
1D 2D 3D
+
+ +
+ +
−
− −
−−
Multiplicador de Tensão
Fonte: Boylestad 8° Edição p. 72