ELT313_Lab3r

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UNIFEI - IEE/DON Kazuo Nakashima & Egon Luiz Muller Jr 1
ELT313 – LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA ANALÓGICA I 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
LABORATÓRIO NO 3: CIRCUITOS COM DIODOS RETIFICADORES E DIODO ZENER 
 AVALIAÇÃO 
Data Turma Bancada Pont/Org Estudos Res Exp Obs/Concl 
 
 
matricula nome assinatura 
 
 
 
 
Objetivos 
 
 O objetivo desta aula é verificar experi-
mentalmente o funcionamento de alguns cir-
cuitos com diodo retificador e diodo zener. 
 
• Limitadores (clippers) 
• Grampeadores (clampers) 
• Dobrador e multiplicador de tensão 
• Regulador zener 
 
Lista de material 
 
• Osciloscópio de dois canais 
• Multímetro digital 
• Fonte +15VDC ajustável 
• Gerador de funções 
 
• Diodo retificador 1N4148 (4) 
• Diodo Zener 1N751A, 5V1/400mW (2) 
• Capacitores 100nF/250V~ (2) 
 
• Resistores 1/3W, 5% 
1k (2) 2k(2) 10k (1) 
200k (1) 1M (1) 200(1) 
 
1. Retorno DC (opcional) 
 
 Uma carga desbalanceada, como é o ca-
so de alguns circuitos com diodos, pode pro-
vocar desequilíbrios em geradores de sinais 
que tenham acoplamento capacitivo na saí-
da. Carga desbalanceada é qualquer carga 
que ofereça resistência diferente para o se-
mi-ciclo positivo e para o semi-ciclo negativo. 
 A Figura 1a mostra um simples retificador 
de meia onda alimentado por um gerador de 
onda senoidal. O resultado deste circuito é 
conhecido. 
 Se o gerador de funções tiver acoplamen-
to capacitivo como mostra a Figura 1b, tere-
mos uma grande surpresa. O sinal de saída 
Vo será quase zero. Isto se deve ao carre-
gamento do capacitor Ci devido à carga 
desbalanceada. 
 Para evitar os efeitos deste “grampea-
mento”, devemos instalar uma resistência Ri 
para permitir o “retorno dc” e assim descar-
regar o capacitor. Esta resistência deve ser 
menor que a resistência da carga, Ri<10% 
de RL. 
a)
b)
c)
+ Ci 1uF 
Vi Vo
Ri=1k 
200k
 
 
Figura 1- Retorno DC. 
 
ATENÇÃO: Mesmo que o gerador de fun-
ções seja acoplado diretamente, recomen-
damos a instalação deste resistor para, pelo 
menos, servir como suporte para garra jaca-
ré das pontas de prova. 
 
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2. GRAMPEADOR 
 
Vi VoC1=100nF
RL
200k 1k
GND / GF Isolado
 
 
ATENÇÂO: ISOLAR o GND do gerador de 
funções. 
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:0.5mSEC/DIV
0V?
SENO 10Vp 1kHz
 
Figura 2- Grampeador. CH1:Vi, CH2:Vo 
 
? Medir a tensão média utilizando multíme-
tro e a tensão de pico através do oscilos-
cópio. 
? Verificar se a componente contínua em Vi 
altera o resultado em Vo 
? Verificar se a componente contínua em Vi 
altera o resultado em VC1 
Vi pico 5 5 10 
Vi DC 0 5 0 
VO pico 
VO av 
VC1 av 
 
 
[V] 
 
Atenção: Não desmonte este circuito. Com-
plete o circuito conforme o diagrama esque-
mático do dobrador de tensão. 
 
 
3. DOBRADOR DE TENSÃO DE 1/2 ONDA 
 
Vi Vo
C1 100nF
RL
200k 1k
C2
100nF
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:0.5mSEC/DIV
0V?
SENO 10Vp 1kHz
 
Figura 3- Dobrador de tensão. 
 
Vi pico 5 5 10 
Vi dc 0 5 0 
VO pico 
VO av 
VC2 av 
Vo ripple pp 
 
 
 
[V] 
 
Vo ripple pp * 
 
Freq da ondulação= [Hz] 
 
? *Calcular o valor teórico da tensão de on-
dulação. Ver Anexo 1 no final deste rotei-
ro. 
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4. DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA 
Vi Vo
RL
200k
 1k C1
C2
D1
D2
D1
D2 +
C2
+
C1
Vo
+ Vi -
200k
GND/GF: ISOLADO
C1=C2=100nF 
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:0.5mSEC/DIV 
0V? 
10Vp 1kHz 
 
Figura 4- Dobrador de tensão de onda com-
pleta. 
 
Vi pico 5 5 10 
Vi dc 0 5 0 
Vo pico 
Vo av 
Vc av 
Vo ripple pp 
 
 
 
[V] 
 
Vo ripple pp * 
 
 Vo C2 
Freq. da ondulação [Hz] 
5. MULTIPLICADOR DE TENSÃO (OPCIONAL) 
 
C1
Vi
1k
A C3
B
C E
DC2 C4
C1=C2=C3=C4=1uF
F
 
Figura 5- Multiplicador de tensão 
Atenção: Provavelmente o GND do osci-
loscópio estará ligado ao GND do gerador de 
funções através do cabo de força de três pi-
nos. 
Para multiplicadores de ordem par o GND 
do gerador de funções (garra jacaré preta) é 
conectado no ponto B. Para multiplicadores 
de ordem impar o GND do gerador de fun-
ções é conectado no ponto A. 
 
? Instalar uma carga de 1MΩ entre os pon-
tos B e F. 
? Medir a tensão nos capacitores e comple-
tar a Tabela 4. 
? Medir a freqüência de ondulação. 
? Verificar se a componente contínua em Vi 
altera o resultado em Vo 
 
Freq da ondulação= [Hz] 
 
 Sem considerar a queda de tensão nos 
diodos e sem carga, teremos as seguintes 
tensões: 
 
Tabela 4 - Vi(t)=Vm. sem(ωt) 
B-D 2Vm C1 1Vm 
B-F 4Vm C2 2Vm 
A-C 1Vm C3 2Vm 
A-E 3Vm C4 2Vm 
 
 
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6. LIMITADORES 
Vi VoRs 1k
RL 
200k 1k
Zeners back to back
Vi VoRs 1k
 1k
Diodos em anti-paralelo
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:X-Y
0V?
Y:Vo
X:Vi
 
CH1:5V/DIV CH2:5V/DIV H:0.2mSEC/DIV
0V?
10Vp 1kHz
 
Figura 6- Limitadores. 
 
? Medir o valor de tensão limite superior e 
inferior através do osciloscópio. 
circuito 1 2 
Limite superior 
Limite inferior 
[V] 
7. DIODO ZENER 
7.1 CURVA CARACTERÍSTICA – 1N751 (5V) 
 
Vi VzRs 1k
K
A
 
Figura 7 - Regulador zener 
 Tabela 6 Iz = Ii = (Vi - Vz) / Rs 
 Vi Vz Iz Pz rz 
0 0 0 - 
1 - 
2 - 
4 - 
5 - 
 0,1 - 
 0,2 - 
 0,5 
 1,0 - 
 2,0 - 
 5,0 
 10,0 - 
[V] [V] [mA] [Ω] 
 
 
 
Figura 8 – Curva característica do diodo ze-
ner 
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7.2 EFEITO DA CARGA 
Vi VzRs 1k
Ro
2k
Iz
IoIi
 
Figura 9 – Regulador zener com carga. 
 
? Medir Vo e Vz e calcular Ii, Io e Iz 
 
Ii = (Vi - Vz) / Rs 
Iz = Ii - Io 
Io = Vz / Ro 
 
? **Determinar a menor tensão de entrada 
que mantém a tensão de saída regulada 
para uma carga fixa de 2kΩ 
 
Vi Vz Iz Ii Io 
** 2mA 
10 
15 
 
? Calcular o valor da resistência de carga 
mínima para tensão de entrada variando 
entre 10 e 15[V], 
 
 
7.3 RIPPLE 
Vi VzRs 200
 
 
CH1:2V/DIV CH2:2V/DIV H:0.5mSEC/DIV 
Vi: SENO, 1kHz, 2Vpp, 9Vdc 
0V 
Vo 
Vi 
 
CH2:10mV~/DIV H:0.5mSEC/DIV 
Vi: SENO, 1kHz, 2Vpp, 9Vdc 
0V 
 
Figura 9 - Ripple 
 
 A ondulação de tensão na saída depende 
da relação entre a resistência intrínseca do 
diodo zener rz e a resistência série Rs. 
 Neste ensaio é importante manter Iz mai-
or que IZmin . 
Vi > Vz+(Rs*Izmin) sem carga 
Com Rs=200Ω devemos manter Vi maior 
que 6V para garantir Iz maior que 5mA. 
 
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? Ajuste a amplitude da onda senoidal em 
2[V]pp e o Off Set em 9[V]. 
Se não for possível, ligue o gerador de 
funções em série com a fonte DC. 
( ) 1
.( )
RsRz
Vipp Vopp
Rs Vopp Vi pp
= −
≅
 
Atenção: observe as escalas utilizadas nos 
oscilogramas. 
 
Vipp (ac)= 2 [V] 
 
Vi off set (dc)= 9 [V] 
 
Vz ripple pp= [mV] 
 
Vz off set (dc)= [V] 
 
Rz= [Ω] 
 
? Diminua o Off Setde Vi para 7[V]. 
 
Vi off set (dc)= 7 [V] 
 
Vz ripple pp= [mV] 
 
Vz off set (dc)= [V] 
 
Rz= [Ω] 
 
? Responda: A resistência dinâmica aumen-
ta ou diminui com o aumento da corrente 
no zener? 
ANEXO 1 
? Em um circuito RC a ondulação, ripple, 
depende da relação entre constante de 
tempo τ=RC e o tempo de descarga do 
capacitor ∆t. Quanto menor a relação ∆t 
/τ menor será a ondulação. 
 
/
( ) ( )
(1 )
m
t
iv t V sen t
Voripple pp Vop e τ
ω
−∆
=
= −
 
 
completaondapara2f/1
ondameiaparaf /1
capacitordodescargadetempo∆t
RCτ
≅
≅
=
=
 
 
t
τ
∆ Voripple pp
Vop
 
0,01 1 % 
0,02 2 % 
0,05 5 % 
0,1 9 % 
0,2 18 % 
 
? Considerando corrente constante 
 
I VopVo ripple pp = ∆t I =
C R
 
 
? Nos circuitos onde existem dois ou mais 
capacitores em série, utilize o valor da 
capacitância equivalente série. 
EQ 1 2 3
1 1 1 1
C C C C= + + 
 
 
 
 
 
Itajubá, MG, fevereiro de 2008 
Vipp (ac)= 2 [V]