ELT313_Lab2r

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UNIFEI - IEE/DON Kazuo Nakashima & Egon Luiz Muller Jr 1
ELT313 – LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA ANALÓGICA I 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
LABORATÓRIO NO2: RETIFICADORES 
 
 AVALIAÇÃO 
Data Turma Bancada Pont/Org Estudos Res Exp Obs/Concl 
 
 
matricula nome assinatura 
 
 
 
 
OBJETIVO 
 
 O objetivo desta aula é observar e medir 
os valores de tensão nos circuitos retificado-
res e observar os efeitos do filtro capacitivo 
 
Material Utilizado 
 
Equipamentos: 
? Multímetro digital (2) 
? Osciloscópio de 2 canais 
 
Componentes: 
? Transformador CT (9+9V) 
? Diodo retificador 1N4001(4) 
? Resistor 5%, 1/3W 
1 kΩ (1) 
? Capacitor eletrolítico >25V 
10µF(1) 100 µF(1) 
 
1- REDE DE ALIMENTAÇÃO 
A rede de alimentação em corrente alter-
nada do laboratório é um sistema trifásico 
com neutro aterrado (127/220V/60Hz) e ma-
lha de terra. 
A tensão entre o NEUTRO e qualquer 
uma das três FASES é 127[V] (RMS) e a 
tensão entre as fases, denominada tensão 
de linha, é de 220[V]. 
 A tomada de três pinos, utilizada para ali-
mentação dos instrumentos em 127[V], pos-
sui dois pinos chatos (FASE e NEUTRO) e 
um pino redondo (TERRA). A tomada de dois 
pinos (FASE e NEUTRO) deve ser utilizada 
apenas para alimentação do transformador. 
O TERRA (fio verde com lista amarela) 
deve ser utilizada apenas para aterramento 
do chassis dos equipamentos e não deve ser 
utilizado como NEUTRO. 
? Verificar qual é o terminal FASE e qual é o 
terminal NEUTRO. 
A partir de agora todo cuidado é pouco. 
ATENÇÃO: Para evitar choque elétrico 
e/ou danos ao instrumento, NÃO conectar 
o terminal de entrada COMMON do mul-
tímetro em potencial maior que 500V, DC 
ou RMS, em relação ao TERRA. 
Todo aparelho e as pontas de prova de-
vem estar em perfeitas condições de uso. 
1) Verifique se a ponta de prova preta está 
conectada ao conector COMMON do mul-
tímetro e a ponta de prova vermelha está 
conectada ao conector (VΩ). 
2) Ajuste o multímetro para ACV:200 
3) Preste muita atenção no terminal do mul-
tímetro (V/Ω) e na escala utilizada 
(ACV:200) 
4) Conectar a outra extremidade da ponta 
de prova preta ao TERRA da tomada (pi-
no redondo). 
5) Conectar a extremidade da ponta de pro-
va vermelha em um dos pinos chatos da 
tomada. Se o Voltímetro indicar (aproxi-
madamente) 0V este pino é o NEUTRO. 
Este pino será provavelmente o pino da 
direita em relação ao pino redondo em 
baixo. 
6) Ao medir o outro pino chato, o multímetro 
indicará 127V com tolerância de ±10%. 
Este pino é a FASE (Hot Wire ou o Vivo). 
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Qualquer anormalidade, ou seja, tensão 
menor que 115V ou maior que 140V, co-
munique o instrutor imediatamente. 
 
F N
TERRA
 
Figura 1 – Tomada 
 
V (NEUTRO) = [V]rms 
 
V (FASE) = [V]rms 
OBS.: Numa tomada de 220V teríamos 127V 
nos dois pinos chatos em relação ao TERRA 
e 220V entre estes dois pinos chatos. 
 
2- TRANSFORMADOR 
 O transformador é necessário para duas 
funções: 
a) Adequar a tensão disponível (AC:127V) 
às necessidades da tensão retificada 
(DC:6, 12, 15, 24V) 
b) Para proporcionar uma isolação galvâni-
ca entre a rede de alimentação e a carga. 
O transformador utilizado nesta aula pos-
sui dois enrolamentos primários para possi-
bilitar a ligação em 127V e 220V. Para liga-
ção em 220V os dois enrolamentos são co-
nectados em série como mostra a Figura 
2(a) enquanto que para ligação em 110V ou 
127V os dois enrolamentos são conectados 
em paralelo como mostra a Figura 2(b). 
Desta forma circulará a mesma corrente 
em cada enrolamento primário mantendo a 
mesma potência para as duas ligações (Obs. 
A potência do transformador depende a área 
da seção transversal do núcleo de ferro). 
Poderíamos conectar os dois enrolamen-
tos primário em série e ligar em 110[V] ou 
220[V] como mostra a Figura2(c). Como e-
xiste limitação de corrente, a potência ficaria 
limitada pela metade em 127V. 
ATENÇÃO: NUNCA aplicar tensão mai-
or que o especificado em qualquer enro-
lamento do transformador. 
Se você ligar 220V no enrolamento de 
110V, o transformador entrará em saturação 
provocando grande “consumo” de corrente 
danificando-o irremediavelmente. 
O contrário é possível de ser feito. Aplicar 
127V no enrolamento de 220V não traz 
grandes problemas. A tensão de saída será 
menor e não poderemos utilizar toda potên-
cia para o qual o transformador foi projetado. 
ATENÇÃO: Aplicar tensão acima do espe-
cificado pelo fabricante certamente danifica-
rá qualquer equipamento porém alguns e-
quipamentos podem ser danificados também 
com a subtensão (menor que o limite mínimo 
especificado). 
L11
L12
CT
V22
V21110V
L11
L12
CT
V22
V21
220V
L11
L12
CT
V22
V21
220V
110V
0V
A)
B)
C)
 
Figura 2- Transformador 
OBS.: O sinal de um ponto (ou um sinal +) 
indica a polaridade do enrolamento do trans-
formador. Se tudo estiver correto, a tensão 
do secundário V21 terá a mesma fase que a 
tensão do primário V1. 
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Isolação galvânica 
Ao ligar o GND do osciloscópio (aterrado 
através do terceiro pino do cabo de alimen-
tação) em qualquer parte do circuito, você 
estará aterrando este ponto do circuito atra-
vés do osciloscópio, via cabo de alimentação 
de três pinos. Se outro ponto do circuito já 
estiver aterrado estaremos provocando um 
curto-circuito que certamente danificará o 
circuito e provavelmente o osciloscópio. 
Para evitar este risco é comum utilizar 
uma prática não recomendada: isolar o ter-
ceiro pino. Nesta situação o chassis do osci-
loscópio ficará energizado colocando o ope-
rador em risco de choque elétrico. Se possí-
vel utilize o osciloscópio no modo diferencial. 
? Ligar o primário do transformador na to-
mada de 127V conforme a Figura 3. Utili-
ze cabos com pino banana conectando 
primeiro no transformador e por último na 
rede de alimentação. CUIDADO. 
? Medir a tensão eficaz no primário do 
transformador através de multímetro na 
escala ACV200. 
L1
V21
V22
127V
CT
GNDL21
L22
.
.
.
NEUTRO
FASE
CH1
CH2
 
Figura 3- Transformador com CT 
 
VFN = VFASE = [V]rms 
? Medir a tensão eficaz no secundário do 
transformador, entre o tap central e ter-
minal 1 e entre o tap central e o terminal 
2. 
Para melhor precisão mude a escala para 
ACV20. A polaridade do multímetro não alte-
ra o resultado porém é recomendável ligar o 
conector COMMON (ponta de prova preta) 
ao GND ou TERRA. 
V21 = [V]rms 
 
V22 = [V]rms 
 
V2 = [V]rms 
 Portanto a relação de transformação des-
te transformador é 
n1=V1/V21 = 
 
n2=V1/V22 = 
? Medir a tensão de pico no secundário do 
transformador através do osciloscópio. 
1) Ligar o GND do osciloscópio ao CT do 
transformador. 
2) Ligar CH1 (5V/DIV-DC-CAL) em V21. 
3) Ligar CH2 (5V/DIV-DC-CAL) em V22. 
4) VERTICAL MODE em BOTH ( DUAL), 
CHOPPER (se possível) 
5) HORIZONTAL: 2mSEC/DIV, X1 
6) TRIGGER: EXT-LINE, SLOPE+ 
7) Posicionar o 0V no centro da tela. Mude a 
chave AC-GND-DC dos dois canais para 
GND e posicione os traços atuando nos 
botões VERTICAL POSITION. Em segui-
da volte estas chaves para posição DC. 
8) Posicionar o traço horizontalmente atu-
ando no HORIZONTAL POSITION e no 
TRIGGER LEVEL. Se necessário altere 
para SLOPE(-). É possível que a fase 
que alimenta o transformador seja dife-
rente da fase que alimenta o osciloscó-
pio. 
Observeque as duas tensões V21 e V22 
possuem o mesmo valor eficaz, porém apre-
sentam fase invertida (180o). 
O oscilograma apresentado na Figura 4 
corresponde a um transformador de aproxi-
madamente 14V+14V (ou 28V com TAP cen-
tral). 
 
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V21 V22
5V 5V 2ms
0V
 
Figura 4 - Oscilograma 
V21 = [V]pico 
 
V22 = [V]pico 
 Estes valores deverão estar bem próxi-
mos de 
==
==
)(22)(22
)(21)(21
2
2
rmspico
rmspico
VV
VV
 
ATENÇÃO: Para desligar o transformador, 
retire os pinos banana da tomada. 
 
ATENÇÃO: Para medir tensões maiores 
que 20Vp com osciloscópio, utilize ponta 
de prova atenuadora X10. 
Leia o procedimento de ajuste da ponta 
de prova atenuadora no manual de ope-
ração do osciloscópio. 
 
3- RETIFICADOR DE ½ ONDA 
 A grande finalidade do diodo retificador é 
a conversão de corrente alternada para cor-
rente contínua. 
 Como a maior parte da energia elétrica é 
distribuída em corrente alternada (senoidal 
127/ 220V/ 60Hz) e como todos aparelhos 
eletrônicos como televisor, rádio, som, fax, 
microcomputador, etc. funcionam em corren-
te contínua, podemos avaliar o quanto um 
retificador é utilizado. 
 
ATENÇÃO: Mantenha o transformador 
desligado toda vez que for montar ou 
modificar o circuito. 
? Desligar o transformador da rede retiran-
do os pinos banana da tomada. 
? Montar o circuito (diodo e resistor) em um 
Proto Board. Espere a orientação do ins-
trutor. 
L1
D1
1k
Rc
V21
V22
127V
CT
Vo
CH1 CH2
GND
 
Figura 5 - Retificador de 1/2 onda. 
? Ligar o transformador ao retificador utili-
zando cabos com pino banana e garra 
jacaré. 
? Ligar o transformador na rede (127V). 
CH1: 5V/DIV CH2: 5V/DIV H:2mSEC/DIV
0V
Figura 6 - Oscilograma do retificador de 1/2 
onda. 
? Medir o valor de pico da tensão na carga 
através do canal 2 do osciloscópio 
CH2=5V/DIV-DC. Observe que é ligeira-
mente menor que a tensão de pico no 
secundário do transformador devido à 
queda de tensão no diodo. 
 
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Vo(pico) = [V]pico 
? Para medir o valor médio desta tensão 
retificada através do osciloscópio mude o 
acoplamento para AC e meça o desloca-
mento da forma de onda. Não esqueça 
de voltar o acoplamento de CH2 para DC 
depois. 
Vo(av) = [V]av OSCIL 
? Medir o valor médio da tensão retificada 
através de multímetros Average Sensing 
e True RMS na escala DCV-20. 
Vo(av) = [V] Av sens 
 
Vo(av) = [V] True rms 
Este valor deverá ser aproximadamente: 
== π
OP
avo
VV )( 
Considerando a queda de tensão no dio-
do - Vd 
drmsPO VVV −= )(21.2 
? Medir o valor eficaz da tensão retificada 
através de multímetros Average Sensing 
e True RMS na escala ACV-20. 
Vo(rms) = ? [V] ac Av sens 
 
Vo(rms) = [V] ac true rms 
Observe que esta forma de onda não é 
mais uma senoidal (ela é parcialmente se-
noidal). Portanto ela será medida correta-
mente através de um multímetro “True RMS” 
A leitura indicada por uma interrogação é 
uma leitura não confiável. 
OBS.: A maioria dos multímetros utiliza aco-
plamento AC na escala ACV e ACA, ou seja, 
a componente contínua é bloqueada. 
 O valor eficaz total (AC+DC), que é utili-
zado para o cálculo da potência média dissi-
pada em uma resistência, deve ser calculado 
da seguinte forma: 
 
22
acdcRMS VVV += Vac=Vo(rms) 
Vo(RMS) = [V] 
 Deve ser um valor próximo de: 
 == 2)(
OP
RMSo
VV 
? Desligue o transformador da rede 
? Não desmonte este circuito. 
 
4- RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA 
? Complete o circuito anterior adicionando 
o diodo D2 conforme o diagrama esque-
mático apresentado na Figura 7. 
Atenção: Preste muita atenção na pola-
ridade do diodo. Espere verificação do ins-
trutor. 
L1
D2
D1
1k
Rc
V21
V22
127V CT
Vo
GND
CH1
CH2
 
Figura 7 - Retificador de onda completa. 
Figura 8 - Oscilograma do retificador de onda 
completa. 
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? Medir o valor médio e eficaz da tensão 
retificada através de multímetro na escala 
DCV 20 e ACV20. 
Vo(av) = [V] Av sens 
 
Vo(av) = [V] True rms 
 
Vo(rms) = ? [V] ac Av sens 
 
Vo(rms) = [V] ac True rms 
 
Vo(RMS) = [V] 
 
 Este valor deverá ser aproximadamente: 
== π
OP
avo
VV .2)( 
==
2)(
OP
RMSo
VV 
drmsOP VVV −= )(21.2 
 
5- FILTRO CAPACITIVO 
 Para obtermos uma tensão mais contínua, 
com baixa ondulação (baixo ripple), deve-
mos filtrar a onda retificada. A solução mais 
empregada é a utilização de um capacitor na 
saída do retificador como mostra a Figura 9. 
? Complete o circuito com um capacitor ele-
trolítico de 10uF/40V. 
 
ATENÇÃO: O capacitor eletrolítico é pola-
rizado. 
Preste muita atenção na polaridade do 
capacitor. A inversão de polaridade ou a-
plicação de corrente alternada neste tipo 
de capacitor provocará a explosão do 
mesmo. 
L1
D2
D1
1k
Rc
V21
V22
127V CT
Vo
GND
CH1
CH2
+
 
Figura 9- Filtro capacitivo 
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:2mSEC/DIV 
0V?
Trigger: LINE 
ID1
 
Figura 10- Oscilograma de um retificador de 
onda completa com filtro capacitivo. 
OBS.: No oscilograma apresentado na Fi-
gura 10 a forma de onda da corrente no dio-
do D1 foi adicionada artificialmente. 
? Medir a tensão de saída utilizando multí-
metros. 
Vo(av) = [V] Av sens 
 
Vo(av) = [V] True rms 
 
Vo(rms) = ? [V] ac Av sens 
 
Vo(rms) = [V] ac true rms 
 
Vo(RMS) = [V] 
 
Vo Ripple = [V]pp 
 
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Quanto menor for a taxa de ondulação ou 
fator de ondulação, ripple, melhor será a fon-
te cc. 
/ripple Vac Vdc= = Vrms/Vav 
? Troque o capacitor eletrolítico para 
100uF/40V. A ondulação ficou bem me-
nor. Observe que o diodo conduz uma 
corrente maior porém por menos tempo. 
? Para observar esta ondulação com mais 
detalhes, mude a escala de CH2 para 
1V/DIV. 
Será impossível posicionar este traço na 
tela do osciloscópio devido à presença de 
uma componente contínua muito alta para 
esta escala. 
OBS.: Esta é uma situação onde utiliza-
mos o acoplamento AC. Mude o acoplamen-
to de CH2 para AC e posicione o traço no 
centro da tela. 
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:2mSEC/DIV 
0V? 
Trigger: LINE 
ID1 
 
 CH2:0.5V~/DIV H:2mSEC/DIV
0V?
Trigger: LINE
 
Figura 11- Oscilograma de um retificador de 
onda completa com filtro capacitivo 
Vo(av) = [V] Av sens 
 
Vo(av) = [V] True rms 
 
Vo(rms) = ? [V] ac Av sens 
 
Vo(rms) = [V] ac true rms 
 
Vo(RMS) = [V] 
 
Vo Ripple = [V]pp 
 
/ripple Vac Vdc= = Vrms/Vav 
 
6- TENSÃO NO DIODO 
Medição diferencial 
Para medir uma tensão entre dois pontos 
não aterrados devemos operar o osciloscó-
pio no modo DIFERENCIAL. 
Observe que a parte positiva (acima da 
referência 0V) é de apenas 0.6 a 0.8V cor-
respondente à queda de tensão direta do di-
odo. A parte negativa é a tensão aplicada 
reversamente no diodo. Medir a tensão de 
pico reversa. 
PIV ou VRR = [V]pico 
CH1>5V/DIV -CH2>5V/DIV H:5mSEC/DIV
0V?
CH1-CH2 Trigger: LINEFigura 12- Tensão no diodo ( Medição dife-
rencial.) 
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 Neste modo de medição podemos obser-
var apenas uma forma de onda de cada vez. 
Para podermos verificar a relação de fase de 
cada uma delas, ou seja, a posição horizon-
tal de uma onda em relação à outra, deve-
mos utilizar o sincronismo externo (TRIG-
GER EXT LINE). 
Procedimento inseguro 
Para medir a tensão no diodo D1 ou D2, 
deveríamos mudar o GND do osciloscópio 
para o ponto Vo, uma condição perigosa e 
nem sempre possível. Se o GND do oscilos-
cópio estiver aterrado, via terceiro pino do 
cabo de força, estaremos aterrando o pólo 
positivo deste retificador. 
Se o pólo negativo do retificador estiver 
aterrado, provocaremos um curto-circuito na 
saída do retificador via GND do osciloscópio. 
Se isolarmos o GND do osciloscópio em 
relação ao TERRA, será possível conectar o 
GND do osciloscópio no pólo positivo do reti-
ficador. Nesta condição, a carcaça, toda par-
te metálica do osciloscópio, ficará energiza-
da com o potencial do pólo positivo do retifi-
cador, colocando o operador em risco de 
choque elétrico. 
 
7 - RETIFICADOR EM PONTE 
Em relação ao retificador de onda comple-
ta com transformador com tap central, o reti-
ficador em ponte utiliza mais semicondutor 
porém economiza cobre e ferro no transfor-
mador. 
D1
1k
Rc
L1
D3
D2 D4
V21
V22
Vo
127V CT
 
 
Figura 13 - Retificador em ponte 
 
Uma vez que o GND do osciloscópio está 
no polo negativo da ponte retificadora e não 
no tap central do transformador, não é pos-
sível observar a tensão V21 simultaneamen-
te com Vo, como mostra a Figura 14. Ela foi 
adicionada artificialmente nesta figura. 
 
 
Figura 14 - Oscilograma do retificador em 
ponte. 
 
 Vo(av) = [V] Av sens 
 
Vo(av) = [V] True rms 
 
Vo(rms) = ? [V] ac Av sens 
 
Vo(rms) = [V] ac true rms 
 
Vo(RMS) = [V] 
 
Vo Ripple = [V]pp 
 
== π
OP
avo
VV 2)( 
drmsOP VVV 2.2 )(21 −= 
 
 
 
Itajubá, MG 
 julho de 2005 
fevereiro de 2008