Retificação e filtragem

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LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA ANALÓGICA I 
EXP 06 – RETIFICAÇÃO E FILTRAGEM 
Caio César Chagas Frederico 
4.2.a/b/c/d) Montagem do circuito e dimensionamento do capacitor. O cálculo do 
capacitor foi realizado seguindo a fórmula, 𝐶 > 
2,4𝑉𝑐𝑐
𝑅𝐿𝑉𝑟𝑖𝑝(𝑟𝑚𝑠)
, e os parâmetros desejados, 
Vcc=12V, RL= 2,2kΩ e 𝑉𝑟𝑖𝑝(𝑟𝑚𝑠)=10mV. Desta forma o capacitor encontrado foi de 
1309µF. 
 
Figura 1: Primeiro circuito montado para realizar as medições. 
 Para completar a tabela 1 deve-se realizar as medições de acordo com as figuras 
2, 3 e 4. Para obter-se a tensão Vcc no osciloscópio sem filtro deve-se seguir a fórmula 
seguinte: 𝑉𝑐𝑐 =
𝑉𝐶𝐴𝑚á𝑥
𝜋
. 
 Formas de onda Vcc (osciloscópio) Vcc (multímetro) 
Sem filtro Vmáx= 12,317V Vcc = 3,916V Vcc = 3,836V 
Com filtro Vrpp = 63,5mV Vcc= 12,118V Vcc = 12,134V 
Tabela 1: Dados do primeiro circuito. 
 
 
Figura 2: Medição do Vmáx sem filtro capacitivo no osciloscópio. 
 
Figura 2: Medição de Vcc sem filtro capacitivo no multímetro. 
 
Figura 3: Medição de Vrpp e Vmáx (Linha azul). 
 
 
Figura 4: Medição de Vcc no multímetro. 
 
 
 
 
 
4.2.e/f/g/) Montagem do circuito agora funcionando com um retificador de onda completa 
e utilizar um capacitor de 2200µF para realizar a filtragem do sinal. O circuito foi 
montado conforme a figura 5. Com o retificador de onda completa não haverá o semiciclo 
negativo igual a zero, haverá somente ciclos positivos, desta forma também dizemos que 
a frequência da onda retificada completa tem o dobro da frequência. 
 
Figura 5: Circuito montado com retificação de onda completa usando 2 diodos 1N4007. 
 
 De forma semelhante para completar a tabela serão utilizados os dados obtidos de 
acordo com as figuras 6, 7 e 8. No entanto para o caso da retificação de onda completa a 
fórmula a ser usada para obter a tensão Vcc no osciloscópio será: 𝑉𝑐𝑐 =
2𝑉𝐶𝐴𝑚á𝑥
𝜋
. 
 
 Formas de onda Vcc (osciloscópio) Vcc (multímetro) 
Sem filtro Vmáx= 12,315V Vcc = 7,718V Vcc = 7,663V 
Com filtro Vrpp = 17,1mV Vcc= 12,183V Vcc = 12,18V 
Tabela 2: Dados do segundo circuito. 
 
Figura 6: Medição do Vmáx sem filtro capacitivo no osciloscópio. 
 
 
Figura 7: Medição de Vcc sem filtro capacitivo no multímetro. 
 
Figura 8: Medição de Vrpp e Vmáx (Linha azul). 
 
 
Figura 7: Medição de Vcc com filtro capacitivo no multímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
4.2.h/i) Nesta parte do experimento deve-se montar um circuito com um retificador de 
onda completa utilizando os diodos em ponte, o circuito utilizado nas simulações está 
disposto na figura 9. 
 
Figura 9: Circuito montado com retificação de onda completa usando ponte com diodos 1N4007. 
 
 Os dados para este circuito serão obtidos da mesma forma como para o circuito 
anterior além de utilizar a mesma fórmula para o cálculo de Vcc no osciloscópio, já que 
este circuito também é de onda retificada completa. Os consolidados na tabela 3 foram 
obtidos a partir das medidas encontradas nas imagens 10, 11 e 12. 
 
 Formas de onda Vcc (osciloscópio) Vcc (multímetro) 
Sem filtro Vmáx= 11,691V Vcc = 7,435V Vcc = 7,107V 
Com filtro Vrpp = 16,4mV Vcc= 11,444V Vcc = 11,444V 
Tabela 3: Dados do terceiro circuito com retificação de diodos em ponte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10: Medição do Vmáx sem filtro capacitivo no osciloscópio. 
 
Figura 11: Medição da Vcc sem filtro no multímetro. 
 
 
 
Figura 11: Medição de Vrpp e Vmáx (Linha azul). 
 
Figura 11: Medição da Vcc com filtro no multímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Resultados Experimentais Adicionais 
A) Comparação teoria x prática, circuitos retificadores sem filtro. 
 Quando utilizamos as fórmulas que mais aproximam uma situação real, 
𝑉𝑚á𝑥 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑉𝑚á𝑥 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝐷 e 𝑉𝑐𝑐 = 0,318 ∙ 𝑉𝑚á𝑥 𝑟𝑒𝑎𝑙, mesmo assim haverão diferenças 
nas medidas, para o caso do retificador de meia onda a tensão Vcc de saída teórica é de 
3,88V, enquanto foi constatado que na prática a saída foi de 3,83V. A diferença se deve 
aos elementos não possuírem valores de queda de tensão sempre constante e devido ao 
fato de o transformador não entregar a diminuição de tensão precisa. 
 Para o caso do retificador de onda completa com dois diodos somente altera-se a 
segunda equação 𝑉𝑐𝑐 = 0,636 ∙ 𝑉𝑚á𝑥 𝑟𝑒𝑎𝑙, obtém-se então uma tensão Vcc= 7,75V, 
enquanto na tabela 2 podemos verificar que foi obtido 7,66V. 
 Para o caso do retificador de onda completa com ponte de diodos devemos alterar 
também a primeira equação, uma vez que para cada ciclo de oscilação da corrente 
alternada a corrente irá atravessar 2 diodos retificadores, 𝑉𝑚á𝑥 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑉𝑚á𝑥 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 − 2𝑉𝐷. 
Obtendo-se então 7,42V, enquanto na simulação foi obtido 7,1V. 
B) Comparação de circuitos sem filtro e circuitos com filtro. 
 O capacitor atua como um filtro para o sinal, elevando o valor mínimo de tensão 
a partir da sua carga e descarga, portanto ele eleva a tensão Vcc na carga. Quando 
comparamos um circuito sem filtro iremos obter um valor muito mais baixo em relação 
ao valor de pico da onda, porém quando se analisa um circuito com filtro obtém-se um 
valor muito mais próximo da tensão de pico. Isto é facilmente observado nas tabelas 1, 2 
e 3, nos quais os valores sem filtro ficaram bastante distantes do desejado. 
C) Descrever o funcionamento do circuito abaixo: 
 
 O transformador irá diminuir a tensão proveniente da rede, a ponte de diodos então 
irá retificar o sinal, impedindo tensões negativas na carga, os capacitores então vão atuar 
como filtros do sinal, acarretando pequenas oscilações no sinal (Tensão de ripple) que 
sejam baixas o suficiente para a carga aplicada, fornecendo então uma tensão 
praticamente constante. O tap central ligado diretamente ao meio da ligação dos 
capacitores serve para que caso seja desejada uma tensão na carga próxima do valor de 
pico de 𝑉𝐸1pode-se conectar o fio indicado como positivo e a ligação com o tap central. 
Porém caso a tensão desejada seja o dobro desta, pode-se simplesmente colocar a carga 
ligando os pontos indicados pelo positivo e negativo da carga. 
 
 
D) Dimensionamento de um circuito com corrente máxima na carga: 
Deve-se construir um circuito retificador de onda completa com uma corrente 
máxima na carga de 2A, uma tensão Vcc=12V e uma tensão de ripple Vrip= 10mV(rms), 
devemos então dimensionar o capacitor e a carga mínima para este circuito. Fazendo 
manipulações algébricas na fórmula para dimensionamento do capacitor, 𝐶 >
 
2,4𝑉𝑐𝑐
𝑅𝐿𝑉𝑟𝑖𝑝(𝑟𝑚𝑠)
, obtém-se: 𝐶 > 
𝐼𝑐𝑐
4√3𝑓𝑉𝑟𝑖𝑝(𝑟𝑚𝑠)
. Como já citado, a frequência quando temos 
uma onda completamente retificada é o dobro da frequência original, ou seja, 120Hz. 
Realizando os cálculos vamos obter um capacitor de pelo menos 240µF. Sabendo que a 
Tensão na carga deve ser de 12V e a corrente deve ser no máximo 2A, temos que o resistor 
por lei de Ohm deve ser no mínimo 6Ω. Sendo então os valores comerciais mais próximos 
um capacitor de 470µF e um resistor de 10Ω.