DE Relatorio 3 FINAL

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EN2719 - Dispositivos Eletrônicos
PRÁTICA 3
Aplicações do diodo: circuitos retificadores e dobrador de tensão 
 
Gabriel Ferreira Prodi 21017414
Gabriel Ferreira Viana 11028616
Vinicius de Paula Silva 1015014
Rodrigo José de Souza Leite 11049610
Santo André
2018
1. Introdução
Este experimento tem como objetivo a montagem e a análise de sinais de circuitos retificadores e dobradores de tensão utilizando os diodos 1N4007 e 1N4148.
2. Metodologia
2.1 Materiais
- 4 Diodos: 1N4007
- 2 Diodos: 1N4148
- 1 Resistor 100kΩ
- 1 Resistor 47kΩ
- 1 Resistor 10kΩ
- 1 Resistor 1kΩ
- 1 Resistor 10Ω
- 1 Capacitor eletrolítico 10µF
- 1 Capacitor 330nF
- 2 Capacitores 100nF
- 1 Transformador 127Vac – 12+12Vac
- 1 Gerador de sinais Tektronics AFG3021B
- 1 Osciloscópio Agilent DSO-X 2024ª
2.2 Procedimentos
1.Efetuamos a montagem do circuito retificador de meia onda da figura 1 e realizamos as seguintes medições:
Figura 1: Circuito retificador de meia onda
Registramos as formas de onda em ambos os terminais do diodo simultaneamente, a fim de conseguirmos verificar somente os semiciclos positivos em um canal do osciloscópio e a senóide completa no outro. Esse circuito funciona fazendo com que a parte positiva do sinal conduza até a carga (quando o diodo está diretamente polarizado, atuando como um curto-circuito) e fazendo com que a parte negativa seja cortada (quando o diodo está reversamente polarizado, atuando como um circuito aberto).
Sinal obtido no osciloscópio:
Conectamos um capacitor eletrolítico de 10µF em paralelo com o resistor. O sinal se tornou quase contínuo devido ao acúmulo de cargas no capacitor que compensava a diminuição da tensão de entrada do sinal retificado, fornecendo corrente ao resistor, deixando o circuito quase contínuo. 
Sinal obtido no osciloscópio:
Reduzimos o valor do resistor para 1kΩ e pudemos ver uma menor compensação do capacitor, deixando o sinal mais oscilante, o que ocorre por conta de que uma carga de menor valor submetida ao mesmo valor de tensão necessita de mais corrente, o que por sua vez, acaba consumindo a carga armazenada pelo capacitor mais rapidamente.
Sinal obtido no osciloscópio:
2. Efetuamos a montagem do circuito retificador de onda completa com tomada central da figura 2 e realizamos as seguintes medições:
Figura 2: Circuito retificador de onda completa com tomada central
Registramos as formas de onda nos dois terminais positivos dos diodos D1 e D2 e no terminal negativo do circuito. O circuito funciona de forma parecida com o anterior, mas enquanto o primeiro diodo está conduzindo, o segundo permanece cortado e, quando a polaridade do sinal é invertida, o outro diodo passa a conduzir enquanto o primeiro permanece cortado. Como ambos os diodos estão ligados ao mesmo ponto, o sinal visto no terminal negativo do diodo são apenas os semiciclos positivos.
Sinal obtido no osciloscópio:
Diodo 1:
Diodo 2:
Enquanto no circuito da figura 1 só existe sinal durante 50% do ciclo da senóide, este circuito possui a vantagem de permanecer positivo durante todo o tempo, necessitando de uma capacitância menor para obter um sinal filtrado e quase contínuo na saída. A desvantagem está na necessidade de usar um transformador com tomada central, encarecendo mais o projeto.
3. Efetuamos a montagem do circuito retificador de onda completa em ponte da figura 3 e realizamos as seguintes medições:
Figura 3: Circuito retificador de onda completa em ponte
Registramos as formas de onda sobre a resistência de carga (R).
Sinal obtido no osciloscópio:
Conectamos um capacitor eletrolítico de 10µF em paralelo com o resistor de carga e registramos às seguintes formas de onda nos terminais de carga. A função do capacitor, assim como no item 1, é a de filtrar o sinal na saída dos diodos, de modo a se obter um sinal quase contínuo na carga.
Sinal obtido no osciloscópio:
Substituímos o resistor de 100kΩ por um de 1kΩ e registramos as formas de onda obtidas no osciloscópio. Pelo fato da resistência ser menor, a corrente demandada para que se mantenha este nível de tensão é maior, fazendo com que o capacitor não aguente estabilizar a tensão e o sinal acabe sendo não contínuo.
Sinal obtido no osciloscópio:
A principal vantagem deste circuito, com relação ao da figura 1, é a de fornecer uma retificação de onda completa, facilitando na obtenção de um sinal contínuo através de um capacitor.
4. Efetuamos a montagem do circuito elevador de tensão da figura 4, aplicamos nele um sinal senoidal com 5Vp e 1kHz e fizemos as medidas em sua saída:
Figura 4: Circuito elevador de tensão
Durante o semiciclo negativo do sinal de entrada (gerador de funções), D está diretamente polarizado, carregando C. Durante o semiciclo positivo do sinal de entrada, as cargas do sinal de entrada adicionadas das cargas em C são dissipadas em R, o que provoca o efeito do aumento de tensão.
Sinal obtido no osciloscópio:
5. Efetuamos a montagem do circuito dobrador de tensão da figura 5, aplicamos um sinal senoidal com 5Vp e variamos a frequência por 1kHz, 10kHz, 100kHz para verificar sua influência no circuito:
Figura 5: Circuito dobrador de tensão
Durante o semiciclo negativo do sinal de entrada (gerador de funções), D1 está diretamente polarizado e D2 está inversamente polarizado, não permitindo o fluxo de cargas, sendo assim, o capacitor C1 é carregado. Durante o semiciclo positivo do sinal de entrada, D1 fica inversamente polarizado e D2 fica diretamente polarizado, permitindo o fluxo das cargas, assim, as cargas do sinal de entrada adicionadas das cargas em C1 são, em parte, dissipadas por R3 e a carga líquida excedente é armazenada em C2 e dissipada em R1, o que acaba dobrando a tensão em R1. Através das medidas com osciloscópio, pudemos observar que a frequência do sinal de entrada influi diretamente na amplitude da tensão na carga e na velocidade com que a carga é dissipada no resistor R1 (alteração no período do sinal medido).
 
Frequência 1kHz:
Frequência 10kHz:
Frequência 100kHz:
6. Efetuamos a montagem do circuito da figura 6 e observamos o comportamento da corrente no diodo D nos instantes de subida e descida do sinal aplicado de 2Vpp, offset=0V, onda quadrada, para ambos os diodos:
Figura 6: Circuito para observar as transições de corte e de condução de um diodo
As duas formas de ondas são parecidas, sendo que a do Diodo 1N4007 tendo um pico um pouco mais alto. Pudemos perceber que nelas o diodo respondeu bem à onda quadrada, tendo um comportamento esperado, mesmo com um chaveamento de tensão muito rápido.
Diodo 1N4007:
Diodo 1N4148:
3. Conclusão
Pudemos observar que os retificadores de meia onda feitos através de diodos funcionaram conforme o esperado, filtrando a parte negativa do sinal e, ao colocar capacitores, tornamos o sinal praticamente contínuo, isso se deu pelo fato de o capacitor estar compensando as partes retificadas da onda enquanto se carrega nos semiciclos positivos. O retificador de onda completa teve um comportamento parecido com o do de meia onda, porém, alternando a condução entre os diodos D1 e D2, no caso do retificador com 2 diodos, e entre os diodos D1, D2, D3 e D4 no caso com 4 diodos. Por fim, foi montado o circuito dobrador de tensão que usou os capacitores e resistores para dobrar a tensão de saída em relação à de entrada e que funcionou conforme o esperado para três valores de frequência diferentes. De modo geral, os experimentos tiveram um comportamento tal qual o obtido na literatura.