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M 1

EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett

Aula 3-B Circuitos com Diodos e suas Aplicações

• Retificadores de meia onda e de onda completa• Limitadores• Restauradores• Dobradores de tensão• Modelos• Exemplos de circuitos com diodos ideais

2

Visão Geral de uma Fonte de Tensão ccatravés do seu Diagrama de Blocos

Fonte: Sedra & Smith Fig. 3.36

2

3

Retificador de meia onda

vO = RR + rD

vS − VD 0R

R + rD v S ≥ VD0

Circuito equivalente

Característica de transferênciaFormas de onda de entrada e saída

Fonte: Sedra & Smith Fig. 3.36

4

Retificador de onda completa usando transformador com derivação central

D1 diretoD2 reverso

D1

reversoD2 direto

Característica de transferência

3

M 5

Retificador de onda completa usando Ponte de diodos

Função de transferência do retificador em ponte

M 6

4

M 7

Retificador em Ponte

M 8

Retificador em Ponte

5

M 9

Capacitor de filtro

Formas de onda de entradae de saída, supondo um

diodo ideal

10

Situação prática

iL = vO /R

iD = iC + iL

ID L

di C i

dt= +v

Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.41

6

11Fonte: Sedra/Smith Fig. 3.41

Condução e corte

Carga e descarga

Carga

Descarga

iD = iC + iL

C Li i− =

/T CRO p p rV e V V−= −≃v

Vr =Vp

f CR

Saída do retificador para diversos valores de capacitor

12

Como se comporta a saída se RL variar?

7

13

Forma de onda do retificador de pico de

onda completa

Vr =Vp

2 fCR

14

LimitadoresCaracterística de transferência genérica

8

15

Limitadores

Limitador Rígido Limitador Suave

16

Circuitos limitadoresbásicos

9

Circuito Limitador Genérico

17

18

Circuito restaurador c.c. ou grampeadorOBS: Analisaremos os circuitos considerando diodo ideal

Grampeador com o diodo invertido:

10

19

Situação com uma resistência de carga R

tVa

vI

Va /2

Capacitor se descarrega por R

Diodo entra em condução e

Carrega o capacitor

Análise do circuito grampeador supondo entrada senoidal simétrica

20

11

21

Dobrador de tensão

Grampeador Retif. Pico

M 22

Dobrador de tensão

v1

v2

v3

Ref: Sedra/Smith Ex. 3.33

12

Dobrador de tensão com diodos em sentido contrário

23

A saída incrementa por Vp, Vp/2, Vp/4 em cada ciclo, eventualmente chegando a 2Vp.

24

Modelo de grandes sinais para o diodo

iD = IS (ev D / nVT − 1)

CD =τ T

VTISev D / nVT

+ Cj 0 /(1 − vD

V0)m

Corrente de saturação IS Coeficiente de emissão n Resistência ôhmica RS Tensão interna V0 Capacitância de junção para polarização zero Cj0 Coeficiente de graduação da junção m Tempo de trânsito τT

13

M 25

Modelo de pequenos sinais (revisão)

0

0

0

( )

( )

D D D d

D D d d

D D d d d

D d d

V i r

V I i r

V I r i r

V i r

= += + += + += +

v

rd = nVT / ID

Cd = (τ T /VT )ID

C j = Cj 0/ 1 −VD

V0

m

para VD < 0

C j ≅ 2Cj 0, para VD > 0

Ponto de polarização: ID, VD

M 26

Parâmetro do modelo SPICE para o diodo

Nome do Parâmetro Símbolo Nome no

SPICE

Unidade Valor

Default

Corrente de saturação IS IS A 1 × 10-14 Coeficiente de emissão n N — 1 Resistência ôhmica RS RS Ω 0 Tensão interna V0 VJ V 1 Capacitância de junção para polarização zero Cj0 CJ0 F 0 Coeficiente de graduação da junção m M — 0,5 Tempo de trânsito τT TT s 0 Tensão de ruptura VZK BV V ∞ Corrente reversa em VZK IZK IBV A 1 × 10-10

14

M 27

Modelo para o diodo zener

OBS: D1 é ideal

M 28

Sugestão de estudo

• Razavi, Cap 3, seção 3.5

• Sedra/Smith Cap. 3 seções 3.7, 3.8 e 3.10– Exercícios e problemas correspondentes

15

29

Exercício M1Projete um quadruplicador de tensão para ser utilizado em um transponder que a partir de um sinal , gerado através de um excitador eletromagnético, gere um sinal contínuo com amplitude de +4Vp.

( )sinpV tω

30

Exercício K1Utilize o modelo de queda de tensão constante (0.7 V) for

cada diodo.

a) Ache i1 e iL em função de vI

b) Para qual faixa de valores de vI os 4 diodos conduzirão? Ache a função de transferência para esta condição.

IvOv

1i

Li

16

31

Exercício K2

No circuito mostrado a seguir, I é uma corrente D.C.e vs é um sinal senoidal. Considere o capacitor Csuficientemente grande. Use o modelo de pequenossinais do diodo para calcular a componente de sinalda tensão de saída. Ache a expressão literal para acapacitância associada ao modelo de pequenossinais deste diodo.

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Exemplos de Circuitos com Diodos Ideais

• Ceifador– Série simples

– Série polarizado

– Paralelo simples

– Paralelo polarizado

• Grampeador

• Multiplicador

Fonte: R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos

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M 33

Ceifador em série simples (diodo ideal)

− −

+ +R

iv ov

Fonte: Boylestad 8° Edição p. 62

− −

+ +R

iv ov

Positivo

Negativo

M 34

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador série polarizado (diodo ideal)Positivo


18

M 35

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador série polarizado (diodo ideal)Positivo


M 36

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador série polarizado (diodo ideal)Negativo


19

M 37

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador série polarizado (diodo ideal)Negativo


M 38

− −

+ +R

iv ov

Ceifador paralelo (diodo ideal)


− −

+ +R

iv ov

positivo

negativo

20

M 39

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)Positivo


M 40

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)


21

M 41

− −

+ +R

iv ov1V 2V

Ceifador paralelo com polarização dupla(diodo ideal)


M 42

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)Negativo


22

M 43

− −

+ +R

iv ovV

Ceifador paralelo polarizado (diodo ideal)Negativo


M 44

− −

+ +R

iv ov

C

Grampeador


23

M 45

− −

+ +R

iv ov

C

1V

Grampeador


M 46

− −

+ +R

iv ov

C

1V

Grampeador


24

M 47

− −

+ +R

iv ov

C

Grampeador


M 48

− −

+ +R

iv ov

C

1V

Grampeador


25

M 49

− −

+ +R

iv ov

C

1V

Grampeador


M 50

−

−

−

+ +

+10V

Riv ov

C

Grampeador com entrada senoidal


26

M 51

mTriplicador ( 3V )

mDuplicador ( 2V )

mQuadruplicador ( 4V )

mV

mVm2V

m2Vm2V

1C

2C

3C

4C4D1D

2D 3D+

+ +

+ +−

− −

−−

Multiplicador de Tensão


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