Relatorio Experimento 02 Circuitos Retificadores final

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIANGULO MINEIRO – UFTM 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS E EXATAS - ICTE 
 
 
 
 ALVARO DA COSTA JUNIOR – 201611169 
BRUNNO SILVA MARTINS – 201611170 
ISABELLA JABUR BARBAR CURY - 201610511 
 
 
 
Experimento 02 – Circuitos Retificadores 
 
 
 
Professor: Rooney Ribeiro Albuquerque Coelho 
Disciplina: Circuitos Eletrônicos 
 
 
 
 
Uberaba - MG 
20/04/2018 
1. INTRODUÇÃO 
 O mundo contemporâneo não seria o mesmo que se conhece e se vive a cada dia, se 
não fosse pelos avanços e confortos que o desenvolvimento da eletrônica analógica nos 
trouxe. Tais descobertas aconteceram em meados do século passado e propiciaram à 
humanidade diversos dispositivos que seriam cruciais para a criação e aperfeiçoamento de 
equipamentos mais avançados nos anos que viriam a seguir. Dentre estes, certamente um dos 
mais notáveis é o diodo semicondutor. 
 Trata-se de um dispositivo formado por uma junção de dois semicondutores diferentes 
– um do tipo P e outro do tipo N. Os materiais base mais comuns em sua construção são o 
Silício, o Germânio e, mais recentemente, o Arseneto de Gálio. Utilizado em inúmeras 
aplicações diferentes, o diodo semicondutor é extremamente versátil – e um de seus usos será 
abordado neste experimento. 
 Para que equipamentos mais delicados possam ser utilizados de forma segura, sua 
alimentação não pode ser feita na tensão alternada nominal que a rede elétrica fornece – ela 
necessita, previamente, ser convertida em uma tensão contínua estável. Para que isso seja 
feito, é necessário um retificador. Este é um dispositivo que é construído a base de diodos 
semicondutores e outros componentes (como exemplo, tiristores) e atua de modo a 
transformar uma tensão ou corrente alternada em suas contrapartes contínuas que são, por sua 
vez, usadas na alimentação de diversas cargas. 
 Este experimento visa analisar os princípios básicos que norteiam a construção de um 
circuito retificador, usando, para tal, um diodo semicondutor. Serão abordados diferentes tipos 
de retificadores (meia onda, onda completa) e configurações que também utilizam capacitores 
para melhorar o desempenho do circuito. Também serão abordados os principais parâmetros 
encontrados em circuitos retificadores, como a tensão média e a tensão de ripple – com o 
objetivo de nortear o trabalho de construção de uma fonte de corrente contínua. 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1 MATERIAIS 
 Os materiais utilizados para este experimento estão listados abaixo: 
 4 diodos 1N4007; 
 1 resistor de 100Ω e 1 de 10 kΩ; 
 1 capacitor eletrolítico de 10 μF, 1 de 100 μF e 1 de 1000 μF; 
 1 Matriz de contatos (protoboard) MP-1680; 
 1 Osciloscópio digital DSO-X 2002A; 
 1 Gerador de função 
 2 Cabos de força 
 2 ponteiras de osciloscópio; 
 1 ponteira de gerador de função; 
 Fios diversos para as conexões na matriz de contatos; 
 1 Pen drive. 
2.2. MÉTODOS 
2.2.1. Etapa 1 
 Nesta primeira etapa monta-se na matriz de contatos o circuito retificador de meia 
onda, com um dos diodos descritos nos materiais em série com o resistor de 100Ω, que são 
submetidos a uma tensão senoidal de 6VRMS com 60Hz de frequência. Está tensão sai do 
gerador, previamente configurado com a ajuda do osciloscópio. 
 Após montado o circuito conectou-se as ponteiras do osciloscópio nele. Uma delas 
(Vin) entre o positivo da fonte e a referência (GND) e a outra (Vout) entre o resistor e a 
referencia (GND). Utilizando as funções de medição do osciloscópio obtém-se a tensão RMS 
e a frequência de entrada e as tensões máxima e media de saída. 
 Em seguida insere-se um capacitor de 10 μF em série com o resistor, mantendo a 
mesma configuração de tensão anterior e verifica-se as novas formas de onda através do 
osciloscópio. 
2.2.2. Etapa 2 
 Na protoboard monta-se um circuito retificador de onda completa em ponte 
(demonstrado na figura 1). Como na etapa anterior conecta-se ao circuito uma tensão senoidal 
de 6Vrms e frequência de 60Hz. Conecta-se as ponteiras do osciloscópio entre o Vin+ e Vin- e 
mede-se a tensão RMS e a frequência de entrada do gerador. 
 Retira-se as ponteiras do osciloscópio conforme dito anteriormente e as conectam 
agora entre Vout e GND medindo então as tensões máxima e média da carga. Decorrido isso, 
pega-se todas as formas de onda através do osciloscópio. 
 
 Figura 1 – Circuito Retificador de onda completa em ponte 
Logo após insere-se um capacitor de 100 μF em paralelo com o resistor e registra-se 
novamente as formas de onda como no caso anterior. Posicionando as ponteiras novamente 
entre Vout e GND registra-se as tensões máxima e media e também a frequência de ondulação 
da carga. 
 
 Figura 2 – Circuito Retificador de onda completa em ponte com filtro 
Por fim substitui-se o capacitor por outro de capacitância maior (1000 μF) e repete-se 
os procedimentos descritos anteriormente. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
3.1 ETAPA 1 
Após a montagem do circuito com descrito anteriormente, os seguintes valores foram 
registrados (com auxilio da função Measure do osciloscópio): 
Entrada 
(gerador) 
Tensão RMS [V] 5,14 
Frequência [Hz] 60,46 
Saída 
(carga) 
Tensão máxima [V] 4,66 
Tensão média [V] 1,34 
 
Fazendo uma análise dos valores registrados, percebeu-se que há proximidade com os 
valores esperados. Todos os valores experimentais, tanto na entrada, quanto na saída, foram 
próximos aos teóricos. 
Utilizando a relação teórica do retificador de meia onda: 
VAV = 0,318(Vm − VF) 
Onde Vm é a tensão máxima e VF é a tensão de joelho do diodo (por definição, 0,7V), 
calculou-se a tensão média (VAV), e obteve-se o valor de 1,3038 – muito próximo do valor 
encontrado experimentalmente (1,34). 
As formas das tensões Vin e Vout se encontram a seguir: 
 
Figura 3 – Forma de onda do circuito retificador de meia onda 
Por meio das figuras, observou-se que o diodo interfere na forma de onda senoidal 
eliminando a parcela negativa da onda. 
Após a inserção do capacitor no circuito, analisou-se a forma de onda gerada, que está 
exposta a seguir: 
 
 Figura 4 – Forma de onda do circuito retificador de meia onda com capacitor em série 
Pela imagem, é possível observar que ao acrescentar o capacitor em série ao circuito 
não há passagem de corrente na carga. Isto ocorre porque o capacitor se carrega com uma 
tensão maior que a da fonte, e com isso aplica uma tensão no sentido reverso do diodo, 
impedindo assim a passagem de corrente em ambos os sentidos. Isso faz com que não haja 
queda de tensão sobre o resistor, e por isso uma linha constante igual à zero. 
3.2 ETAPA 2 
Nesta segunda etapa, montou-se o circuito como descrito nos procedimentos e através 
do osciloscópio obteve-se os seguintes resultados: 
Entrada 
(gerador) 
Tensão RMS [V] 4,36 
Frequência [Hz] 60,48 
Saída Tensão máxima [V] 4,4 
(carga) Tensão média [V] 2,36 
 
 Assim como na primeira etapa, os valores obtidos experimentalmente foram próximos aos 
valores teóricos. A tensão média de saída (VAV) para este caso também foi calculada, porém agora, 
considerando a onda completa, com a seguinte relação: 
VAV = 0,637(Vm − 2. VF) 
 
Com isso, obteve-se o valor de 2,8V, com pouco desvio do valor experimental 
(2,36V). 
A forma de onda obtida com o circuito retificador de onda completa em ponte pode ser 
vista a seguir: 
 
Figura 5 – Forma de onda circuito retificador de onda completa em ponte 
Analisando esta onda, pode-se observar que o circuito transforma o semiciclo negativo 
da onda em positivo, desse modo, retificando a onda completa. 
Ao inseriro capacitor, observou-se a onda formada. Esta, está exposta a seguir: 
 
Figura 6 – Forma de onda circuito retificador de onda completa em ponte com filtro capacitivo 
Com o capacitor, a onda praticamente se tornou continua, com uma pequena variação 
chamada Ripple. Esse capacitor é chamado de filtro capacitivo, visto que ele faz a conversão 
de uma onda retificada para uma onda contínua. 
Para este novo circuito, foram obtidos novos valores de tensões máxima e média e 
frequência de ondulação na carga. Estes valores podem ser vistos a diante: 
Saída 
(carga) 
Tensão máxima [V] 3,59 
Tensão média [V] 2,97 
Frequência de ondulação [Hz] 60,58 
 
Esse dados comprovam que a adição do capacitor ao circuito não interferiu de forma 
relevante nas tensões e frequência da carga - atuando somente como filtro. 
 A tensão de ripple (Vr) também foi calculada, utilizando a seguinte relação: 
VR =
VAV
𝑓. RL. 𝐶
 
Onde f é a frequência de ondulação, R é a resistência da carga e C a capacitância do 
capacitor. Com este cálculo, teve-se o valor de 2,45V. 
Além disso, a constante de tempo do circuito (Ƭ) foi encontrada multiplicando o valor 
da resistência com o de capacitância. O valor obtido para esse circuito foi de 10ms. 
 Em seguida, trocou-se o capacitor por outro com capacitância dez vezes maior. As 
mesmas análises foram repetidas para este circuito. Os resultados e a forma de onda estão 
apresentados a seguir: 
Saída 
(carga) 
Vm [V] 0,056 
VAV [V] 2,93 
Fond [Hz] 120 
VR [V] 0,16 
Ƭ [ms] 0,1 
 
 
Figura 7– Forma de onda circuito retificador de onda completa em ponte com filtro capacitivo 10 vezes 
maior 
A partir destes dados, verificou-se que a tensão de ripple diminuiu de forma 
significativa com o aumento da capacitância e esse aumento também proporcionou uma onda 
mais próxima de uma onda contínua quando comparada com o circuito anterior. Portanto, 
conclui-se que a tensão de ripple é inversamente proporcional à capacitância. 
4. SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS 
Para todo o experimente realizado como descrito nos tópicos acima, foi realizada uma 
simulação computacional e feita toda a análise e buscando encontrar os mesmos dados 
descritos no resultados. A simulação foi realizada com o auxílio do software MultiSim. Todos 
os circuitos simulados foram enviados junto ao relatório. 
Primeiramente, na etapa 1 o circuito retificador de meia onda foi simulado e obteve-se 
os seguintes resultados e formas de onda: 
Entrada 
(Gerador) 
Tensão RMS [V] 6 
Frequência [Hz] 60 
Saída 
(Carga) 
Tensão máxima [V] 7,72 
Tensão média [V] 2,35 
 
 
 
 Figura 8 – Gráfico de Vin e Vout juntos 
 
 
 Figura 7 – Vout 
 
Utilizando a relação teórica do retificador de meia onda: 
VAV = 0,318(Vm − VF) 
Onde Vm é a tensão máxima e VF é a tensão de joelho do diodo (por definição, 0,7V), 
calculou-se a tensão média (VAV), e obteve-se o valor de 2,23 – muito próximo do valor 
encontrado na simulação que foi 2,35. Com isso podemos falar que a tensão de joelho do 
diodo na pratica (neste caso) é menor que a teórica, por isso a pequena diferença de VAV. 
Após a inserção do capacitor em serie no circuito, analisou-se a forma de onda gerada, 
que está exposta a seguir: 
 
 
Figura 8 – Vout com o capacitor em serie no circuito 
Pela imagem, é possível observar que ao acrescentar o capacitor em série ao circuito 
não há passagem de corrente na carga. Isto ocorre porque o capacitor se carrega com uma 
tensão maior que a da fonte, e com isso aplica uma tensão no sentido reverso do diodo, 
impedindo assim a passagem de corrente em ambos os sentidos. Isso faz com que não haja 
queda de tensão sobre o resistor, e por isso uma linha constante igual a zero. 
 Agora na etapa 2 o circuito retificador de onda completa em ponte foi simulado e 
obteve-se os seguintes resultados e formas de onda: 
Entrada 
(Gerador) 
Tensão RMS [V] 3,23 
Frequência [Hz] 60 
Saída 
(Carga) 
Tensão máxima [V] 6,97 
Tensão média [V] 4,04 
 
A tensão média de saída (VAV) para este caso também foi calculada, porém agora, 
considerando a onda completa, com a seguinte relação: 
VAV = 0,637(Vm − 2. VF) 
Com isso, obteve-se o valor de 3,55V, com pouco desvio do valor simulado 4,04. Com 
isso podemos falar que a tensão de joelho do diodo na pratica (neste caso) é menor que a 
teórica, por isso a pequena diferença de VAV. 
 
Figura 9 – Tensões Vin+ e Vin- 
Analisando esta onda, pode-se observar que o circuito transforma o semiciclo negativo 
(Vin-) da onda em positivo, desse modo, retificando a onda completa. Isso será mostrado 
melhor na figura a seguir onde mostra-se a tensão em cima da carga. 
 
Figura 10 – Tensão na carga (Vout) 
 
Ao inserir um capacitor com capacitância de 100uF, observou-se a ondas formadas. 
Estas, estão expostas a seguir: 
 
 
Figura 11 – Tensões Vin+ e Vin- após filtro capacitivo 
Este gráfico está quase idêntico ao de Vin+ e Vin- anterior, a pequena mudança deve-
se a presença do capacitor. 
 
 
Figura 12 – Vout após filtro capacitivo 
Com o capacitor, a onda praticamente se tornou continua, com uma pequena variação 
chamada Ripple. Esse capacitor é chamado de filtro capacitivo, visto que ele faz a conversão 
de uma onda retificada para uma onda contínua. 
Para este novo circuito, foram obtidos novos valores de tensões máxima e média e 
frequência de ondulação na carga. Estes valores podem ser vistos adiante: 
Saída 
(Carga) 
Tensão máxima [V] 6,69 
Tensão média [V] 5,59 
Frequência de ondulação [Hz] 120 
 
Com estes dados percebe-se que o capacitor alterou algumas pequenas coisas no 
circuito mas a mais significante foi a tensão média pois este aproxima esta tensão da máxima 
pois ela está muito próxima de ser continua. 
A tensão de ripple (Vr) também foi calculada, utilizando a seguinte relação: 
VR =
VAV
𝑓. RL. 𝐶
 
Onde f é a frequência de ondulação, R é a resistência da carga e C a capacitância do 
capacitor. Com este cálculo, teve-se o valor de 4,66V. 
Além disso, a constante de tempo do circuito (Ƭ) foi encontrada multiplicando o valor 
da resistência com o de capacitância. O valor obtido para esse circuito foi de 10ms. 
Em seguida, trocou-se o capacitor por outro com capacitância dez vezes maior. As 
mesmas análises foram repetidas para este circuito, e os resultados estão na tabela a seguir 
bem como a forma de onda da carga: 
 
Saída 
(Carga) 
Vm [V] 6,83 
VAV [V] 6,62 
Fond [Hz] 120 
Vr [V] 0,552 
Ƭ [ms] 0,1 
 
 
 
Figura 13 – Vout com filtro capacitivo de maior capacitância. 
A partir destes dados, verificou-se que a tensão de ripple diminuiu de forma 
significativa com o aumento da capacitância e esse aumento também proporcionou uma onda 
mais próxima de uma onda contínua quando comparada com a circuito anterior. Portanto, 
conclui-se que a tensão de ripple é inversamente proporcional à capacitância. 
 
5. CONCLUSÃO 
Neste experimento foram montados dois tipos de circuitos retificadores: o de meia 
onda e o de onda completa em ponte. Foram feitas análises sobre o comportamento natural 
destes, e com adição de componentes capacitivos. Quanto ao primeiro tipo, foi observada uma 
onda com formato senoidal, porém, sem a parte negativa. Neste caso, quando colocado um 
capacitor em série, com o bloqueio à passagem de corrente em ambos os sentidos, a onda 
passa a se comportar como uma reta, porém com valor nulo. No segundo circuito, a parte 
negativa da onda sofre uma espelhamento para a parte positiva. Com o acréscimo do capacitor 
ao sistema, a onda se assemelha à uma tensão em corrente contínua. 
Além disso, os resultadosforam comparados com os das simulações e valores teóricos, 
onde esta comparação pode mostrar uma pequena diferença entre os resultados. Concluindo, 
dessa forma, que os valores obtidos experimentalmente estão de acordo com o esperado. 
6. REFERÊNCIAS 
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L., Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 
Tradução: Rafael Monteiro Simon. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. 
LIMA, Rodrigo Rimoldi de,. Prática de circuitos retificadores. (Roteiro da aula prática).