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NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 1 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE CARATINGA – FUNEC CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA – UNEC NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA – NEAD PABLO FERREIRA CASTRO ENGENHARIA ELETRICA NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 2 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Relatório de práticas - Retificadores (Engenharia Elétrica) Prática Eletrônica Analógica (Engenha- ria Elétrica) Trabalho apresentado ao Centro Universitário de Cara- tinga – UNEC, como parte dos requisitos para a avaliação da Prática como componente Curricular do curso.... PROF: Gabriel de Oliveira Alves PRADO - BA DEZEMBRO – 2024 NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 3 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 1 - Conceitos Relacionados • Tensão alternada: Corrente elétrica que varia sua polaridade e amplitude em função do tempo. • Diodos: Componentes semicondutores que permitem a passagem de corrente em um único sentido, fundamentais para retificação. • Circuitos retificadores: Circuitos usados para converter tensão alternada (AC) em tensão contínua (DC). 2 - Objetivos • Medir e analisar a forma dos sinais elétricos em regime de corrente alternada aplicados a circuitos retificadores simples. • Avaliar o comportamento dos sinais de saída em diferentes topologias de retificadores. 3 - Método Utilizado • Aplicação de sinais elétricos de corrente alternada em diferentes circuitos retificado- res. • Medição das formas de onda com o auxílio de um osciloscópio e análise das caracte- rísticas dos sinais retificados. • Comparação dos resultados obtidos nos circuitos com e sem filtragem. 4 - Equipamentos Utilizados 1. Osciloscópio de 20 MHz com dois canais. 2. Multímetro digital. 3. Módulo transformador 127-220V/12+12V. 4. Módulo retificador de meia onda. 5. Módulo retificador de onda completa. 6. Módulo retificador em ponte de diodos. 7. Módulo retificador duplicador de tensão. 8. Capacitores: o 10 μF o 220 μF 9. Resistores: o 1 kΩ o 100 kΩ 10. Cabos: o 1 cabo de alimentação PB-plug. o 2 cabos BNC-jacaré. o 6 cabos PB-PB. Observação O experimento propõe a análise prática dos sinais de entrada e saída em diferentes configura- ções de retificação, permitindo visualizar no osciloscópio as formas de onda geradas por cada montagem. 5.1 – Diodo Retificador O diodo retificador é o componente essencial para converter sinais de corrente alternada (AC) em sinais de corrente contínua (DC). Este processo é chamado de retificação e é amplamente utilizado em fontes de alimentação e sistemas eletrônicos que requerem corrente contínua. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 4 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Princípios de Funcionamento • Polarização Direta: Quando a tensão aplicada no diodo está no sentido direto (o terminal positivo no anodo e o terminal negativo no catodo), ele permite a passagem de corrente elétrica. A corrente flui com alta intensidade, dependendo das características do diodo e do cir- cuito. • Polarização Reversa: Quando a tensão é aplicada no sentido inverso (o terminal positivo no catodo e o ter- minal negativo no anodo), o diodo bloqueia a passagem da corrente elétrica. Nesse estado, a corrente é praticamente nula, exceto por uma corrente de fuga mínima em diodos reais. Curva Característica Na Figura 1 (não exibida aqui, mas descrita), a curva característica de um diodo ideal mostra a relação entre a corrente elétrica (I) e a tensão aplicada (V): • No quadrante positivo, a corrente aumenta rapidamente após uma tensão limiar mí- nima ser atingida (chamada de tensão de condução). • No quadrante negativo, a corrente permanece praticamente nula, demonstrando a ca- pacidade do diodo de bloquear a condução no sentido inverso. Aplicação na Retificação O diodo é utilizado em circuitos retificadores para transformar sinais AC em DC: • Durante o semiciclo positivo da entrada AC, o diodo conduz, permitindo que a cor- rente passe para a carga. • Durante o semiciclo negativo, o diodo bloqueia a corrente, impedindo a passagem para a carga. Esse comportamento faz com que apenas os semiciclos positivos do sinal sejam transmitidos à saída, resultando em uma forma de onda retificada. Figura 1 - Curva característica tensão-corrente de um retificador ideal NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 5 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica A descrição apresentada sobre o diodo retificador ideal ressalta suas propriedades teóricas: • Resistência nula em polarização direta: Quando a tensão é aplicada no sentido direto (anodo positivo e catodo negativo), o diodo ideal conduz corrente sem apresentar qualquer resistência elétrica, permitindo a máxima transferência de corrente sem dissipação de energia. • Resistência infinita em polarização reversa: Quando a tensão é aplicada no sentido inverso (anodo negativo e catodo positivo), o diodo ideal não conduz corrente, comportando-se como um circuito aberto, com resis- tência infinita. Diodo de Junção p-n O diodo de junção p-n, amplamente utilizado em circuitos eletrônicos, é o dispositivo semi- condutor que melhor se aproxima das características de um retificador ideal. Sua estrutura é composta por: 1. Camada tipo-P: Dopada com átomos trivalentes, cria um excesso de lacunas (porta- dores majoritários). 2. Camada tipo-N: Dopada com átomos pentavalentes, cria um excesso de elétrons li- vres (portadores majoritários). Zona de Depleção Na junção entre as duas camadas (tipo-P e tipo-N), forma-se uma zona de depleção, onde ocorre uma redistribuição de portadores de carga: • Os elétrons da região tipo-N difundem-se para a região tipo-P, preenchendo lacunas. • Isso cria uma barreira de potencial que impede o fluxo de corrente em condições nor- mais, até que a tensão aplicada seja suficiente para superar essa barreira. Características do Silício e Germânio Os materiais mais comumente utilizados na fabricação de diodos de junção p-n são: • Silício: Possui uma tensão de condução de aproximadamente 0,7V e é mais resistente a altas temperaturas. • Germânio: Possui uma tensão de condução menor, cerca de 0,3V, mas é menos está- vel termicamente. A estrutura do diodo e o funcionamento descrito na Figura 2 ilustram como o dispositivo é projetado para apresentar o comportamento necessário à retificação em circuitos elétricos. Figura 2 - Representação de um diodo de junção. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 6 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Semicondutor Tipo-N e Tipo-P 1. Tipo-N (excesso de elétrons): o O material dopado tipo-N tem como portadores majoritários elétrons livres,resultantes da introdução de dopantes pentavalentes. o Elétrons são as cargas móveis negativas predominantes. 2. Tipo-P (excesso de lacunas): o O material dopado tipo-P tem como portadores majoritários lacunas, que fun- cionam como cargas móveis positivas. o Isso ocorre devido à introdução de dopantes trivalentes. Polarização Direta no Diodo A polarização direta é o estado em que o diodo conduz corrente elétrica. Isso acontece quando: • Anodo (lado P): Está conectado ao terminal positivo da fonte. • Catodo (lado N): Está conectado ao terminal negativo da fonte. Neste cenário: • A barreira da zona de depleção é reduzida. • O fluxo de corrente ocorre devido à migração de elétrons do lado N para o lado P e la- cunas em direção contrária. Curvas Características dos Diodos de Germânio e Silício As curvas características de um diodo retificador de germânio e de silício mostram a relação entre a corrente que passa pelo diodo (I) e a tensão aplicada aos seus terminais (V): 1. Diodo de Germânio: o Tensão de condução: Cerca de 0,3V. o Ideal para aplicações em que se deseja baixa queda de tensão direta. o Mais sensível a variações de temperatura. 2. Diodo de Silício: o Tensão de condução: Cerca de 0,7V. o Amplamente utilizado por ser mais estável em condições extremas de tempera- tura. Essas curvas características representam a relação entre a corrente e a tensão nos estados de polarização direta (condução) e reversa (bloqueio). NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 7 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Corrente Direta (Polarização Direta) • Para ambos os diodos, a corrente começa a aumentar significativamente quando a ten- são direta atinge um determinado limiar. • Esse ponto é chamado de tensão de condução ou tensão de limiar, sendo o valor ne- cessário para superar a barreira da junção: o Germânio (Ge): Aproximadamente 0,6 V. o Silício (Si): Aproximadamente 0,7 V. Corrente Reversa (Polarização Reversa) • Quando a tensão é aplicada no sentido reverso: o A corrente é desprezível (muito baixa) para valores moderados de tensão. o Isso ocorre porque o diodo está "bloqueando" o fluxo de corrente elétrica. Conclusão • A curva mostra a não-linearidade do diodo, ou seja, sua resistência muda drastica- mente dependendo da polarização. • O diodo de Ge tem uma tensão de condução menor que o de Si, o que o torna mais sensível, porém menos eficiente em aplicações de alta potência ou temperatura ele- vada. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 8 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Figura 3 – Curva Característica dos Diodos de Germânio e Silício 1. Comportamento do Diodo de Germânio (Ge): o Tensão de condução: Aproximadamente 0,6 V. o Caracteriza-se por ser mais sensível, permitindo a condução com menor tensão direta. o Limitações: menor eficiência em altas temperaturas ou potências elevadas. 2. Comportamento do Diodo de Silício (Si): o Tensão de condução: Aproximadamente 0,7 V. o Mais estável em condições de alta potência ou temperatura, sendo amplamente utilizado em circuitos eletrônicos. 3. Polarização Direta e Reversa: o Em polarização direta, a corrente aumenta rapidamente ao exceder a tensão de condução. o Em polarização reversa, a corrente é quase nula, bloqueando o fluxo de cor- rente no sentido contrário. Figura 4 – Símbolos de Diodos 1. Anodo (Triângulo): o Indica o terminal positivo do diodo. o O sentido da corrente elétrica convencional (do positivo para o negativo) é in- dicado pela direção da seta. 2. Catodo (Barra Vertical): o Indica o terminal negativo do diodo. o É o ponto onde a corrente elétrica convencional não entra em polarização re- versa. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 9 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Resumo da Representação • O diodo é projetado para permitir a passagem da corrente em um sentido (anodo para catodo, polarização direta). • Em diagramas de circuitos, a seta (anodo) facilita a interpretação do fluxo de corrente e sua orientação no circuito. Figura 4 - Símbolos utilizados em diagramas de circuitos para representar um diodo semicondutor. Diagrama do Circuito (Figura 5): 1. Componentes Principais: o Fonte de Tensão Alternada (AC): Fornece a tensão senoidal de entrada. o Diodo: Permite a passagem da corrente elétrica apenas durante os semiciclos positivos da tensão de entrada. o Resistor de Carga (R): Consome a energia retificada e transforma-a em calor ou alimenta outros dispositivos. 2. Funcionamento: o Durante o semiciclo positivo, o diodo é polarizado diretamente, permitindo a passagem da corrente e fornecendo energia ao resistor de carga. o Durante o semiciclo negativo, o diodo é polarizado reversamente, bloqueando a corrente e, consequentemente, não há energia fornecida ao resistor. 3. Saída do Circuito: o A forma de onda na saída apresenta apenas os semiciclos positivos da tensão de entrada. o A frequência da saída é a mesma da entrada, mas a metade negativa é elimi- nada. Características do Circuito de Meia Onda: 1. Simples Construção: o Apenas um diodo é necessário, tornando o circuito barato e fácil de implemen- tar. 2. Eficiência Reduzida: o Apenas metade do sinal de entrada é utilizado, o que reduz a eficiência do cir- cuito. 3. Aplicações: o Utilizado em pequenos circuitos onde o custo e a simplicidade são mais impor- tantes do que a eficiência ou a suavidade da saída. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 10 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 4. Limitação: o A saída apresenta uma grande ondulação, necessitando de capacitores de filtra- gem para melhorar a qualidade do sinal contínuo. Esse circuito é a base para entender formas mais avançadas de retificação, como a retificação de onda completa e os multiplicadores de tensão. Figura 5 – Diagrama do circuito do retificador de meia onda. Figuras Explicativas 1. Figura 6a – Forma de Onda da Tensão na Entrada: o Exibe uma tensão senoidal alternada aplicada ao circuito, com semiciclos posi- tivos e negativos. 2. Figura 6b – Forma de Onda da Corrente no Diodo: o Exibe a corrente elétrica no circuito: ▪ Durante os semiciclos positivos, a corrente flui, resultando em picos correspondentes à tensão de entrada. ▪ Durante os semiciclos negativos, a corrente é zero, pois o diodo está bloqueado. Resumo • No retificador de meia onda, o diodo permite que apenas os semiciclos positivos contribuam para a tensão e a corrente na carga. • A forma de onda da saída tem a mesma frequência da entrada, mas é composta ape- nas pelos semiciclos positivos. • Esse circuito é eficaz para aplicações simples, mas possui limitações, como baixa efi- ciência e alta ondulação, que podem ser reduzidas com o uso de um capacitor de filtra- gem. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 11 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DECARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Figura 6 - a) Forma de onda da tensão aplicada e b) forma de onda da corrente que circula através do circuito retificador de meia onda. Figura 7 - Diagrama do circuito retificador de onda completa com derivação central Na Figura 8 é apresentado o diagrama do circuito retificador onda completa utilizando ponte de diodo. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 12 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Funcionamento do Circuito Retificador de Onda Completa O retificador de onda completa utiliza tanto o semiciclo positivo quanto o negativo da tensão de entrada, permitindo uma corrente contínua com menor ondulação na carga. Ele pode ser implementado de duas formas principais: 1. Com Transformador com Derivação Central: o Um transformador com derivação central alimenta o circuito, fornecendo ten- sões alternadas em seus terminais. o Dois diodos são utilizados: ▪ Um conduz durante o semiciclo positivo, enquanto o outro conduz du- rante o semiciclo negativo. o Isso resulta em uma corrente sempre no mesmo sentido na carga. 2. Com Ponte de Diodos: o Quatro diodos são organizados em configuração de ponte. o Durante o semiciclo positivo, dois diodos conduzem e permitem a passagem da corrente. o Durante o semiciclo negativo, os outros dois diodos conduzem, invertendo o sentido da tensão e garantindo a continuidade do fluxo de corrente na mesma direção na carga. Figuras Explicativas 1. Figura 9a – Forma de Onda da Tensão de Entrada: o Mostra uma tensão alternada senoidal, com semiciclos positivos e negativos. 2. Figura 9b – Forma de Onda da Corrente na Saída: o Exibe uma forma de onda pulsante com ambos os semiciclos "rebatidos" para o lado positivo. o Isso resulta em uma corrente contínua pulsada na saída. Resumo • O retificador de onda completa utiliza ambos os semiciclos da tensão de entrada. • A corrente na carga é pulsante, mas tem uma frequência dobrada em relação à frequên- cia de entrada. • Esse circuito é mais eficiente que o retificador de meia onda, pois aproveita toda a ener- gia disponível da fonte. • Quando combinado com um capacitor de filtragem, o circuito gera uma saída com me- nor ondulação e mais próxima de uma corrente contínua ideal. Figura 9 - a) Forma de onda da tensão aplicada e b) forma de onda da corrente que circula através do circuito retificador de onda completa. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 13 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Figura 10 – Diagrama do circuito retificador duplicador de tensão. Procedimento Experimental - Prática 1: Meia Onda Passo a Passo: 1. Identificação dos Componentes: o Certifique-se de identificar o transformador, módulo retificador de meia onda, resistores, capacitores e os cabos de conexão. 2. Conexão do Transformador: o Ligue a entrada de 127V do transformador à rede elétrica. o Conecte a saída de 12V do transformador ao módulo retificador de meia onda. 3. Configuração do Osciloscópio: o Posicione o seletor de entrada em GND e alinhe o traço dos canais no centro da tela para zerar os sinais. o Em seguida, mude o seletor para DC nos dois canais. 4. Medição da Tensão (Pontos a-b): o Utilize o canal 1 do osciloscópio e o multímetro para medir a tensão entre os pontos a-b (saída do transformador). o Registre o valor e faça um esboço da forma de onda obtida. 5. Medição da Tensão (Pontos c-d): o Utilize o canal 2 do osciloscópio e o multímetro para medir a tensão entre os pontos c-d (saída do retificador de meia onda). o Registre o valor e esboce a forma de onda. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 14 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 6. Inserção de Capacitor de 1μF: o Conecte um capacitor de 1μF em paralelo ao resistor de carga. o Meça novamente a tensão entre os pontos c-d com o canal 2 do osciloscópio e o multímetro. o Registre os valores e esboce a nova forma de onda. 7. Inserção de Capacitor de 100μF: o Substitua o capacitor de 1μF por um de 100μF em paralelo ao resistor de carga. o Meça a tensão entre os pontos c-d com o canal 2 do osciloscópio e o multíme- tro. o Registre os valores e esboce a forma de onda. Observações e Resultados Esperados: 1. Tensão entre Pontos a-b: o Forma de onda senoidal representando a saída do transformador. o Valor de pico igual à saída secundária do transformador. 2. Tensão entre Pontos c-d (Sem Capacitor): o Forma de onda pulsante correspondente aos semiciclos positivos. o Valor médio da tensão reduzido em comparação à entrada. 3. Tensão com Capacitor de 1μF: o Forma de onda suavizada devido à filtragem parcial do capacitor. o Redução da ondulação na tensão de saída. 4. Tensão com Capacitor de 100μF: o Forma de onda ainda mais suavizada, aproximando-se de uma tensão contínua. o Diminuição significativa da ondulação na saída. Essas etapas demonstram a evolução do sinal ao longo do circuito retificador e a importância do capacitor na filtragem. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 15 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Figura 11 - Diagrama da montagem experimental para avaliar o circuito retificador de meia onda. Prática 2 – Onda completa com derivação central 1. Repetir os procedimentos de 1 até o 9 da Prática 1, no módulo retificador de onda completa com derivação central. Figura 12 - Diagrama do circuito retificador de onda completa com derivação central. Prática 3: Onda Completa com Ponte de Diodo Passo a Passo: 1. Identificação dos Componentes: o Certifique-se de que os componentes necessários para a prática estão à disposição: transformador, módulo retificador de onda completa, ponte de diodos, resistores, capacitores, osciloscópio, e multímetro. 2. Conexão do Transformador: o Conecte a entrada de 127V do transformador à rede elétrica. o Conecte a saída de 12V do transformador ao módulo retificador de onda completa (utilizando a ponte de diodos). NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 16 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 3. Configuração do Osciloscópio: o Posicione o seletor de entrada do osciloscópio em GND e alinhe o traço de ambos os canais no centro da tela. o Em seguida, mude o seletor para DC nos dois canais para medir a tensão contínua corretamente. 4. Medição da Tensão (Pontos a-b): o Com o canal 1 do osciloscópio e o multímetro, meça a tensão entre os pon- tos a-b (saída do transformador). o Registre o valor da tensão e faça um esboço da forma de onda senoidal. 5. Medição da Tensão (Pontos c-d): o Com o canal 2 do osciloscópio e o multímetro, meça a tensão entre os pon- tos c-d (saída do retificador de onda completa). o Registre o valor da tensão e faça um esboço da forma de onda. 6. Inserção de Capacitor de 1μF: o Conecte um capacitor de 1μF em paralelo com o resistor de carga. o Meça novamente a tensão entre os pontos c-d com o canal 2 do osciloscó- pio e o multímetro.o Registre os valores e desenhe a nova forma de onda, que deverá estar mais suavizada. 7. Inserção de Capacitor de 100μF: o Substitua o capacitor de 1μF por um capacitor de 100μF em paralelo com o resistor de carga. o Meça a tensão novamente entre os pontos c-d com o canal 2 do osciloscó- pio e o multímetro. o Registre os valores e desenhe a forma de onda mais suavizada. A tensão de saída deve estar com ondulação ainda menor, aproximando-se de uma forma contínua. Observações e Resultados Esperados: 1. Tensão entre Pontos a-b: o Forma de onda senoidal correspondente à tensão de saída do transforma- dor. o A tensão de pico será igual à saída do transformador (aproximadamente 12V no secundário). NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 17 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 2. Tensão entre Pontos c-d (Sem Capacitor): o Forma de onda pulsante, mas com corrente nos semiciclos positivos e ne- gativos, o que gera uma ondulação com uma frequência do dobro da en- trada. o A tensão média será maior em comparação ao retificador de meia onda devido ao uso da onda completa. 3. Tensão com Capacitor de 1μF: o A forma de onda será suavizada, mas ainda apresentará uma ondulação visível na saída. o O valor da ondulação será reduzido em comparação à situação sem o ca- pacitor. 4. Tensão com Capacitor de 100μF: o A forma de onda estará significativamente mais suavizada, com a ondulação reduzida a um valor mínimo. o A tensão de saída tende a se aproximar de um valor contínuo, mais estável. Este procedimento ajuda a demonstrar as diferenças na filtragem entre os retificadores de meia onda e onda completa, bem como a importância do valor do capacitor na redução da on- dulação e na obtenção de uma tensão mais estável na carga. Prática 4: Duplicador de Tensão Passo a Passo: 1. Identificação dos Componentes: o Certifique-se de que os componentes necessários para a prática estão disponí- veis: transformador, módulo retificador de onda completa com ponte de diodo, resistores, capacitores, osciloscópio e multímetro. 2. Conexão do Transformador: o Conecte a entrada de 127V do transformador à rede elétrica. o Conecte a saída de 12V do transformador ao módulo retificador de onda completa com ponte de diodo. 3. Configuração do Osciloscópio: o Posicione o seletor de entrada do osciloscópio em GND e alinhe o traço de am- bos os canais no centro da tela. o Em seguida, mude o seletor para DC no canal 1 do osciloscópio, que será utili- zado para medir a tensão. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 18 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 4. Medição da Tensão (Pontos a-b): o Meça a tensão entre os pontos a-b (saída do transformador) com o canal 1 do osciloscópio e o multímetro. o Registre os valores da tensão e faça um esboço da forma de onda senoidal de entrada. 5. Medição da Tensão (Pontos c-d): o Meça a tensão entre os pontos c-d (saída do retificador de onda completa com ponte de diodo) utilizando o canal 1 do osciloscópio e o multímetro. o Registre a tensão de pico e a forma de onda observada na saída do retificador. 6. Observação e Registros: o Durante as medições, observe a tensão de pico que é obtida na saída. No caso de um duplicador de tensão, espera-se que a tensão de pico na saída seja apro- ximadamente o dobro da tensão de pico da fonte de entrada. 7. Resultado Esperado: o Com o uso do módulo de onda completa com ponte de diodo, a tensão de pico na saída deverá ser dobrada em relação à entrada (por exemplo, se a ten- são do transformador é de 12V, a tensão de pico na saída será de aproximada- mente 24V). o A forma de onda será similar à de um retificador de onda completa, mas com o aumento na amplitude da tensão de pico devido à duplicação. Resultados Esperados: • Tensão entre Pontos a-b (Entrada do Transformador): Uma forma de onda senoidal com a tensão de pico igual à tensão da saída do transfor- mador (12V). • Tensão entre Pontos c-d (Saída do Retificador): Uma forma de onda pulsante com a tensão de pico duplicada em relação à entrada (aproximadamente 24V). NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 19 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica • Observações Importantes: o No duplicador de tensão, a tensão de pico na saída é efetivamente o dobro da tensão de pico da fonte de entrada. o O filtro capacitivo (se utilizado) pode ajudar a suavizar a ondulação na saída, mas a principal característica será a duplicação da tensão de pico. Esta prática demonstra como um circuito retificador pode ser usado para não apenas converter AC em DC, mas também para alterar a amplitude da tensão DC, usando circuitos como o du- plicador de tensão. Figura 14 - Diagrama do circuito retificador de onda completa com duplicador de tensão. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 20 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Desenhar o Diagrama do Circuito e o Esboço das Formas de Onda O circuito utilizado provavelmente envolve uma fonte de tensão alternada (AC), seguida de um retificador e um filtro para converter a tensão AC em uma forma de onda DC. • Diagrama do Circuito: Um circuito típico de retificação pode ter os seguintes com- ponentes: o Fonte de tensão AC o Diodo(s) para retificação o Capacitor para filtragem o Resistores ou carga para medir a tensão de saída O diagrama pode se parecer com isso: scss Copiar código Fonte AC ----> Diodo(s) ---> Carga | Capacitor (Filtragem) • Esboço das Formas de Onda: o Forma de onda de Tensão AC: Uma onda senoidal. o Forma de onda Retificada (Antes do Filtro): Após retificação, a forma de onda será uma onda pulsante, com a metade negativa cortada. o Forma de onda Filtrada: Após a filtragem, a forma de onda se aproxima de uma constante, com pequenas variações (ripple) dependendo da capacidade do filtro. Para as formas de onda: o Tensão de pico da AC: A máxima variação positiva da onda senoidal. o Tensão DC: A média da tensão após retificação e filtragem. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 21 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica 2. Calcular a Tensão Eficaz (Vef) e Sua Incerteza 3. Comparar o Valor da Tensão Eficaz Calculada com a Medida com o Multímetro Depois de calcular a tensão eficaz, use um multímetro para medir a tensão eficaz real da fonte AC. Compare o valor medido com o calculado, verificando possíveis diferenças devido à pre- cisão do multímetro, forma de onda não ideal, ou outras fontes de erro. 4. Comparar o Esboço das Formas de Onda em Tensão Alternada, Retificada Antes de Ser Filtrada e Após Filtrada • Antes de Filtragem (Tensão Retificada): A forma de onda será uma onda pulsante, com o ciclo negativo da AC removido. A amplitude será igual à da tensão de pico da onda AC. • Após Filtragem (Tensão DC): A forma de onda será mais suave, com pequenas flu- tuações chamadas de ripple, dependendo da capacidade do filtro. O valor médio dessa onda será a tensão DC. Comentários Relevantes: • A retificação apenas elimina a parte negativa da onda,mas a filtragem suaviza as flu- tuações. • A eficiência do filtro depende do valor do capacitor: quanto maior a capacitância, mais suave será a tensão DC. • A comparação entre as formas de onda (AC, retificada e filtrada) ilustra o processo de conversão de energia de AC para DC. Repetir os Procedimentos de Análise para Outras Práticas Para as outras práticas realizadas, o procedimento será semelhante: • Analisar as formas de onda do circuito. • Calcular a tensão eficaz. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 22 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica • Comparar com medições práticas. • Fazer a comparação e análise das formas de onda antes e após filtragem. NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 23 secretariaead@funec.br GRADUAÇÃO UNEC / EAD CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA DISCIPLINA: Eletrônica Analógica Referências Bibliográficas 1. Duarte, J.L., et al. (2002): Apostila que provavelmente descreve conceitos de física e eletrônica relacionados a circuitos de corrente alternada e retificação. 2. Brophy, J.J. (1978): Um livro sobre eletrônica básica, que pode ter detalhes sobre cir- cuitos retificadores e seus comportamentos. 3. Millman e Halkias (1981): Um texto clássico sobre eletrônica, que inclui informa- ções detalhadas sobre o comportamento de circuitos eletrônicos. Esses materiais podem ser consultados para mais detalhes sobre os conceitos e cálculos utili- zados nas práticas de laboratório.