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Aula – Conversor A/D Eletrônica Embarcada Prof. Dr. Rodrigo Moraes Osciloscópio e retificador meia-onda Eletrônica Analógica Osciloscópio O osciloscópio é um instrumento de medição que permite visualizar graficamente sinais elétricos. Na maioria das aplicações, o osciloscópio mostra como é que um sinal elétrico varia no tempo. Neste caso, o eixo vertical (Y) representa a amplitude do sinal (tensão) e o eixo horizontal (X) representa o tempo. Osciloscópio Um gráfico deste tipo pode contribuir acerca de importantes parâmetros de um sinal elétrico: • Permite determinar valores de tensão e temporais de um sinal. • Permite determinar a frequência de um sinal periódico. • Permite determinar a componente contínua (CC) e alternada (CA) de um sinal. • Permite detectar a interferência de ruído num sinal e, por vezes, eliminá-lo. • Permite comparar dois sinais num dado circuito, nomeadamente a entrada e a saída, permitindo tirar as mais variadas conclusões, tais como se um dado componente está avariado. Osciloscópio Medição de tensão contínua: Uma tensão contínua aparece na tela do osciloscópio como uma linha contínua. Para medir seu valor, conta-se na tela o número de divisões, a partir da referência zero, e multiplica-se esse número por volts/divisão (escala ajustada no osciloscópio): Medida = nº de divisões . Volts/divisão Escolha uma escala vertical compatível com o valor a ser medido. Em geral, a tela tem oito divisões. Portanto, a máxima tensão que pode ser medida se a escala vertical for 1 V/div será 8 V; qualquer valor acima de 8 V fará com que o traço saia da tela (levando em conta que o zero está na primeira linha). Evite utilizar um valor muito pequeno, pois fica difícil ler o número de divisões. Osciloscópio Medição de tensão contínua: Medindo 5 V: (a) 1 V/div, (b) 5 V/div (c) 2 V/div Osciloscópio Medição de tensão alternada: A tensão alternada apresenta duas variáveis básicas que podem ser mensuradas: a tensão de pico a pico e o período. Osciloscópio Medição de tensão alternada: O procedimento para medir a tensão alternada é semelhante ao utilizado para medir a tensão contínua, ou seja, escolher adequadamente a escala vertical (V/div) e a base de tempo (ms/div). Três representações medindo uma tensão senoidal de 20 Vpp /1 kHz com escala vertical ajustada em: (a) 5 V/div, (b) 20 V/div e (c) 2 V/div. Osciloscópio Para a medida do período, ou seja, o inverso da frequência, a escolha da base de tempo é fundamental. Na figura abaixo, em todos os casos a escala vertical está fixada em 5 V/div e a base de tempo varia em 0,2 ms/div (a), 2 ms/div (b) e 50 μs/div (c). Observe que a escala 0,2 ms/div (a) permite melhor visualização para efetuar medidas de tempo. Três representações medindo período de senoide de 1 kHz com escala horizontal ajustada em: (a) 0,2 ms/div, (b) 2 ms/div e (c) 50 μs/div. Retificador meia-onda Retificador meia-onda No retificador meia-onda ocorre o bloqueio do semiciclo negativo da tensão de entrada pois o diodo está polarizado reversamente nesta situação. Já o semiciclo positivo é observado na saída pois o diodo está polarizado diretamente. 𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑐𝑐 = 𝑉𝑃 − 𝑉𝐷 π 𝑉𝑚 = 𝑉𝑝 𝑉𝐷 ≅ 0,7𝑉 Retificador meia-onda • Corrente no diodo e no resistor (IDR): 𝐼𝐷𝑅 = 𝐼𝐶𝐶 = 𝑉𝐶𝐶 𝑅 • Corrente de pico (Ip): 𝐼𝑃 = 𝑉𝑝 𝑜𝑢 𝑉𝑚 𝑅 Exercício 1 1) Considerando a figura abaixo, determine: a) Tensão de pico; b) Tensão de pico a pico; c) Período; d) Frequência; Exercício 1 a) Tensão de pico: 10V b) Tensão de pico a pico: 20V c) Período: 20 ms d) Frequência: 50 Hz 𝑓[𝐻𝑧] = 1 𝑇 [𝑠] Exercício 2 2) Considerando a figura abaixo, determine: a) Tensão de pico; b) Tensão de pico a pico; c) Período; d) Frequência; Escalas: Vertical = 0,5 V/div Horizontal = 100 μs/div Exercício 2 a) Tensão de pico: 1V b) Tensão de pico a pico: 2V c) Período: 400 us d) Frequência: 2500 Hz ou 2,5 kHz 𝑓[𝐻𝑧] = 1 𝑇 [𝑠] Exercício 3 3) Em um retificador meia onda. Sendo o valor eficaz da tensão de entrada VCA = 18 V e a carga RL = 470 ohms, determine: VCC, correntes no diodo e na carga (IDR) e a corrente de pico (IP). • Tensão de pico (Vp): 𝑉𝑃 = 𝑉𝑒𝑓 × 2 = 18 × 2 = 25,45 𝑉 • Tensão eficaz (VCA): 𝑉𝐶𝐴 = 𝑉𝑃 √2 𝑉𝑐𝑐 = 𝑉𝑃 − 𝑉𝐷 𝜋 = 25,45 − 0,7 𝜋 = 7,88 𝑉 • Corrente no diodo e no resistor (IDR): 𝐼𝐷𝑅 = 𝐼𝐶𝐶 = 𝑉𝐶𝐶 𝑅 = 7,88 470 = 16,76 𝑚𝐴 • Corrente de pico (Ip): 𝐼𝑃 = 𝑉𝑝 𝑅 = 25,45 470 = 54,14 𝑚𝐴 Exercícios propostos 4) Para a forma de onda que aparece na tela de um osciloscópio mostrada abaixo, determine: a) Tensão de pico; b) Tensão de pico a pico; c) Tensão eficaz; d) Período; e) Frequência; Escalas: Vertical = 100 mV/div Horizontal = 20 μs/div Exercícios Propostos 5) Para a forma de onda que aparece na tela de um osciloscópio mostrada abaixo, determine: a) Tensão de pico; b) Tensão de pico a pico; c) Tensão eficaz; d) Período; e) Frequência; Escalas: Vertical = 1,5 V/div Horizontal = 20 µs/div Exercícios propostos 6) Em um retificador meia onda. Sendo o valor eficaz da tensão de entrada VCA = 24 V e a carga RL = 1 kΩ, determine: VCC, correntes no diodo e na carga (IDR) e a corrente de pico (IP). Principais referências... MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. 4. ed. São Paulo: Pearson Education, 2004. v.1 e v.2 BOYLESTAD, Robert. Introdução à análise de circuitos. 10.ed. São Paulo (SP): Pearson. Prentice Hall, 2008/2010. MARKUS, Otávio. Circuitos Elétricos – Corrente Contínua e Corrente. Alternada. 8ª Ed. São Paulo: Érica, 2009 20
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