Unidade 2a - Aplicações do Diodo 1

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Unidade 2a 
Aplicações dos Diodos 1
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Circuito CC com Diodo (exemplo)
Circuito CC com polarização direta do diodo.
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Curva característica do diodo quando a polarização é direta
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Problema: Qual o ponto Q, de operação do diodo, em um circuito CC conhecido?
Solução Analítica: interseção entre a curva característica e a reta de carga (relação entre tensão e corrente baseada na Lei de Kirchoff)
Reta de Carga do ramo onde está o diodo 
Curva característica do diodo
Roteiro para definição do ponto “Q”, 
usando a Reta de Carga
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 Traçar Gráfico da carga, que é uma linha reta.
Traçar a curva característica do diodo.
 Marcar a interseção da reta de carga com a curva característica como o ponto Q, de operação do circuito.
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Determinação da Reta de Carga
 Lei de Kirchhoff para tensões:
E – VD – VR = 0 
E – VD – R.ID = 0
VD = E – R.ID ........(1)
As variáveis VD e ID são as mesmas dos eixos da curva característica do diodo.
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Determinação do Ponto de Operação (Q)
 Gráfico da equação (1) interceptando a curva do diodo
Pontos principais:
(VD = 0, ID = E/R) 
(ID = 0 , VD = E). 
Equação da Tensão:
 VD = E -R.ID
 Reta de Carga mostra todas as correntes (ID) para cada tensão aplicada ao diodo (VD), no circuito. 
 E/R é o valor máximo de ID e E é o valor máximo de tensão VD sobre o diodo. 
 Q é a interseção entre a Reta de Carga e a Curva Característica.
 Coordenadas de Q: Q (VDQ ,IDQ )
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Determinação do Ponto de Operação (Q)
Vantagem da Análise por Reta de Carga
 Ponto Q poderia ser obtido resolvendo o sistema de equações: VD = E – R.ID 
		 ID = IS (exp(k.VD/TK ) - 1)
 Só que a solução do sistema é complexa (presença de equação não linear).
 Logo, o melhor caminho é a análise por reta de carga.
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 Exemplo 1: Determine VDQ e IDQ do circuito abaixo.
Solução: Para VD = 0  ID = E/R = 10/1k =10mA
	 Para ID = 0  VD = E = 10V
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Determinação de Q - análise por reta de carga
 Exemplo 1: Reta de Carga Resultante
 VDQ = 0,78V e IDQ = 9,25mA
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Determinação de Q - análise por reta de carga
Análise por Reta de Carga e Modelo Aproximado
 Exemplo 2: Fazer Ex.1 com modelo simplificado do diodo.
 			 Solução: VDQ = 0,7V e IDQ = 9,25 mA
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Análise por Reta de Carga e Modelo Ideal
 Exemplo 3: Fazer Ex.1 com modelo ideal do diodo.
 			 Solução: VDQ = 0 V e IDQ = 10 mA
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 Circuito escolhido: modelo simplificado
 Diodo Diretamente Polarizado (LIGADO):
	Diodo de Silicio: VD = 0,7V
	Diodo de Germanio: VD = 0,3V 
 
 Diodo Reversamente Polarizado (DESLIGADO):
	(Atua como circuito aberto )
	VD = tensão da fonte e ID= 0A
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Uso de Aproximações para Diodos
 Circuito com Diodo ligado :
VD = 0,7 V (se E > 0,7V)
VR= E – VD
ID = IR = VR / R
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Uso de Aproximações para Diodos
 Circuito com Diodo desligado:
VD = E
VR= 0 V
ID = IR = 0A
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Uso de Aproximações para Diodos
Diodos em Série com Entrada CC
 Exemplo 1: Para a configuração do diodo em série da figura , determine VD, VR e ID .
Solução: 
diodo ligado  VD = 0,7V
VR= E –VD =8 - 0,7=7,3V
ID = IR = VR/R = 7,3/2,2k 
ID = 3,32 mA
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 Exemplo 2: Repetir o exemplo 1 com o diodo invertido.
Solução: 
O circuito equivalente é um circuito aberto.
ID = 0 A
VR = 0 V
VD = E - VR = 8 V
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Diodos em Série com Entrada CC
Exemplo 1: Calcule Vo, I1, ID1e ID2 na configuração dada.
Solução:
Os 2 diodos estão ligados  Vo = VD1 = VD2 = 0,7V
I1 = VR/R = (E – VD)/R = (10 - 0,7)/0,33k = 28,18mA
ID1 = ID2 = I1/2 = 14,09 mA
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Diodos em Paralelo com Entrada CC
Circuitos com entrada variante no tempo
	 Exemplos de funções variantes no tempo: 
	- ONDA SENOIDAL
	- ONDA QUADRADA
	- ONDA TRIANGULAR.
	 Principais Circuitos com entrada variante no tempo :
 - RETIFICADOR DE MEIA ONDA SENOIDAL
 - RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA SENOIDAL
 - CEIFADOR DE ONDA SENOIDAL/TRIANGULAR.
 - GRAMPEADOR DE ONDA SENOIDAL/QUADRADA
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Exemplo 1. ( Entrada Senoidal, Retificação de Meia-Onda )
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( neste exemplo: DIODO IDEAL )
T : período da função
vo
vi
= 30V
Exemplo 1: parte positiva de vi
 No intervalo = 0T/2 : vi gera corrente que liga o diodo.
 vo torna-se uma réplica de vi .
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30V
30V
T/2
vi
vo=vi
vi
vi
 No intervalo = T/2T : vi gera polaridade reversa no diodo.
 vo torna-se nulo neste intervalo.
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Exemplo 1 : parte negativa de vi
Vi
-30V
vo=0V
30V
vi
vi
vo
vo=0V
 Nível dc = valor médio
 Vdc na entrada = zero.
Vdc na saída:
 Vdc = 0,318.Vmáximo
No exemplo:
Vdc = 0,318. 30V
Vdc = 9,54 volts
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Exemplo 1: Nível dc na saída retificada de ½ onda
30V
30V
 Na parte negativa de Vi , o diodo é circuito aberto.
Para proteger o diodo: TPR deve ser ≥ a Vm .
PIVmáximo ≥ Vm
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Exemplo 1: Definição da TPR (PIV)
No exemplo: PIVmáximo ≥ 30 volts
	
Circuito
Aberto 
Vi
-30V
Retificação com Diodo de Silício: o efeito de VT
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Esboce a saída vo e determine o nível dc de saída. 
Repita (a) trocando o diodo ideal por diodo de silício. 
Exemplo 2: ( comparação entre o uso do modelo ideal e do modelo simplificado no retificador de ½ onda)
Fig. E2
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Exemplo 2: (a) uso do modelo ideal (diodo ideal)
Sinal negativo: indica que a polaridade da tensão dc de saída é oposta à definida no circuito da Fig. E2.
vo
-20V
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Exemplo 2: (b) uso do modelo simplificado (silício)
Diferença entre modelos (a) e (b): 
-6,14 – (-6,36) = 0,22 V [ 3,5%]
vo