Relatorio 3 - CIRCUITOS GRAMPEADORES E MULTIPLICADORES DE TENSAO Corrigido

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NOMES: 
AMANDA CASSIOLATO BARALDI RA: 140498 
MARCUS WINICIUS DE OLIVEIRA RA: 141645 
ROGER NUNES DO NASCIMENTO RA: 141421 
TURMA: LA1PEN3/9438 
DATA DA EXPERIÊNCIA: 31/08/2015 
DATA DA ENTREGA: 14/09/2015 
 
3 CIRCUITOS GRAMPEADORES E MULTIPLICADORES DE TENSÃO 
 
3.1 OBJETIVOS 
 Verificar a ação dos circuitos grampeadores e multiplicadores de tensão. 
 
3.2 INTRODUÇÃO 
 Circuitos grampeadores são circuitos com diodos e capacitores que têm 
por função fixar um novo valor médio à tensão de saída sem, contudo alterar o 
valor pico a pico da tensão da entrada. Os circuitos multiplicadores de tensão 
utilizam grampeadores de tensão para se obter tensões contínuas de valores 
elevados. A tensão de entrada é multiplicada pelo número de grampeadores 
existentes no circuito, podendo assim obter-se elevadas tensões de saída. 
 
3.2.1 Análise Do Grampeador 
 O circuito da figura 3.1 é um circuito grampeador negativo de tensão. 
 
Figura 3.1 - Circuito grampeador negativo de tensão 
 
 
 Considerando o diodo ideal, verifica-se que durante o semiciclo positivo 
da tensão de entrada, conduz, pois se comporta como uma chave fechada. 
Com o diodo conduzindo o capacitor carrega-se de tal modo que a tensão entre 
seus terminais atinge o valor máximo da tensão de entrada, durante o semiciclo 
positivo. A tensão de saída nessa condição será igual à zero. 
 Invertendo subitamente a polaridade da tensão de entrada, o diodo fica 
reversamente polarizado, comportando-se como chave aberta. Como o 
capacitor carregou-se durante o semiciclo anterior, a tensão entre seus 
terminais é somada a tensão da fonte. 
VVoVoVV 20 
 
 
 O sinal negativo resulta do fato da polaridade de 2V ser oposta a 
polaridade definida para 
O
V
a partir da referência. A forma de onda resultante 
na saída aparece na figura acima com o sinal de entrada. O sinal de saída é 
grampeado em 0V para o intervalo de 0 à 
2
T , mas mantém a mesma tensão 
pico à pico total (2V), como na entrada. Fazendo com que a constante de 
tempo do circuito 
CR.
 seja elevada, não há condições do capacitor perder 
de modo significativo sua carga. Deve-se impor ao projeto, para que o 
grampeador funcione com garantia uma condição de: 
CR
T
..5
2

ou seja: a 
frequência do sinal de entrada deve ser tal que não haja condição do capacitor 
descarregar-se. 
 Caso a condição acima não seja respeitada, o grampeador não 
funcionará corretamente deformando o sinal de saída como mostrado na figura 
3.2. 
 
Figura 3.2 - Grampeador com sinal de saída deformado 
 
 
 
3.2.2 Análise Do Multiplicador De Tensão 
 Valores elevados de tensão contínua podem ser produzidos por este tipo 
de circuito, visto na figura 3.3. 
 
Figura 3.3 - Circuito multiplicador de tensão 
 
 
 No primeiro semiciclo negativo da tensão de entrada, 
1D
 conduz e 
carrega 
1C
 que atinge 
Vmáx
. No semiciclo positivo 
1D
 estará cortado, mas 
2D
 conduzirá e carregará 
2C
 que atingirá 
Vmáx.2
. 
 No próximo semiciclo negativo 
3D
 conduzirá. A tensão em 
2C
 
carregará 
3C
 que atingirá 
Vmáx.2
. 
 Em sequência, no próximo semiciclo positivo 
2D
 e 
4D
 conduzirão e 
3C
 carregará 
4C
, que atingirá 
Vmáx.2
. 
 Se mais circuitos com diodos e capacitores são incluídos, cada capacitor 
atingirá 
Vmáx.2
. 
3.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
3.3.1 Materiais Necessários 
1 multilab; 
1 osciloscópio de dois canais; 
2 pontas de prova; 
1 placa experimental nº1; 
2 cabos de ligação banana-bananinha; 
1 gerador de funções. 
 
3.3.2 Circuito grampeador 
1-Monte o circuito grampeador visto na figura 3.4, conectando J12 e J13 a 
saída do gerador de funções do multilab. 
 
Figura 3.4 - Layout grampeador da placa experimental nº1 
 
 
2-Ajuste o gerador para fornecer um sinal de onda quadrada com amplitude de 
5Vpp e frequência de aproximadamente 1kHz. 
3-Observe a tensão de saída conectando a ponta de prova do canal 2 do 
osciloscópio com o tempo ligado ao ponto J14. O ponto J15 deverá ser a 
referência do osciloscópio. 
4-Conecte a ponta de prova do canal 1 ao ponto J12. O acoplamento do 
osciloscópio ao circuito deve ser CC. 
5-Com o tempo do osciloscópio ligado, observe, meça e copie as formas de 
onda de entrada e saída. 
 
Figura 3.5 – Formas de onda de entrada e saída 
 
 
6- Diminua a frequência aproximadamente de 100Hz em 100Hz até o valor 
mínimo de 10Hz observando sempre o que ocorre com a tensão de saída. 
 
3.3.3 Circuito multiplicador de tensão 
1-Monte o circuito do multiplicador de tensão descrito na figura 3.5, conectando 
aos pontos J16 e J17 a fonte CA ajustável do multilab, ajustada em 12 volts 
eficazes (RMS). 
 
Figura 3.6 - Layout multiplicador da placa experimental nº1 
 
 
2-Observe a tensão em cada ponto: A=J16, B=J18, C=J20, D=J21 e E=J22 
com o osciloscópio com o tempo ligado, utilizando a ponta de prova do canal 1. 
O modo de acoplamento do osciloscópio deverá ser CC. A referência do 
instrumento deverá ser conectada ao ponto J17. 
3-Anote as formas de onda da tensão de saída e seus valores máximos. 
 
Figura 3.7 – Tensão no ponto A (J16) 
 
 
Figura 3.8 – Tensão no ponto B (J18) 
 
Figura 3.9 – Tensão no ponto C (J20) 
 
 
Figura 3.10 – Tensão no ponto D (J21) 
 
 
Figura 3.11 – Tensão no ponto E (J22) 
 
 
3.3.4 Responda as questões 
 
a) Explique como é possível minimizar a distorção do sinal de saída do 
circuito grampeador caso isso ocorra. 
 O tempo da mudança de polaridade da tensão senoidal de entrada deve 
ser muito menor do que a estabilização do circuito. Ou seja, aumentando os 
valores do resistor e do capacitor do circuito grampeador, ou, aumentando o 
valor da frequência da tensão de entrada. 
 
b) Por que não é possível realizar a multiplicação da tensão aplicando 
tensão constante na entrada do circuito multiplicador? 
Isso não é possível porque os circuitos multiplicadores de tensão dependem de 
um processo de retificação e filtragem com diodos e capacitores, e para que 
isso ocorra a tensão de entrada deverá ser alternada. 
 
Luiz Fernando Vieira
Luiz Fernando Vieira
pois com tensão constante os capacitores iriam carregar e interromperiam a circulação de corrente. 
c) Imagine e descreva três situações onde pode ser aplicado o circuito 
grampeador. 
Podemos encontrar os circuitos de grampeadores em pistolas Taser, 
secadores de cabelo e em cercas elétricas. 
 
d) Imagine e descreva três situações onde pode ser aplicado o circuito 
multiplicador de tensão 
 
No dia-a-dia encontra-se o uso de circuitos multiplicadores de tensão em 
cercas elétricas, ionizadores de ar e fontes de alta tensão. 
 
3.3.4 Faça a conclusão sobre o experimento 
 Os circuitos grampeadores, são aqueles que, ao receber um sinal 
alternado de entrada, produzem um sinal de saída com um novo valor médio, 
pois apenas o semiciclo negativo, no caso do grampeador negativo, ou o 
semiciclo positivo, no caso do grampeador positivo, são representados na 
saída, mas sem alterar o valor pico a pico da entrada. 
 Os circuitos multiplicadores, são associações de “n” circuitos 
grampeadores, pois a cada passagem por um grampeador, a tensão média é 
dobrada, mantendo sempre o mesmo valor de tensão média. 
 Por meio do experimento realizado, observou-se os comportamentos de 
um grampeador individualmente, ao inserir no circuito uma tensão alternada de 
entrada, verificou-se a mesma tensão pico a pico, com um novo valor médio, 
em uma onda contínua pulsante.Observou-se também por meio de experimento com um circuito 
multiplicador composto por 4 circuitos grampeadores, o processo da 
multiplicação das tensões máximas a cada passagem por uma composição de 
resistores e capacitores. 
 Com os resultados obtidos, principalmente por meio das formas de onda 
e medições, foi possível compreender as aplicações dos diodos e capacitores 
em circuitos grampeadores e multiplicadores de tensão. 
Luiz Fernando Vieira