ELETRÔNICA CIRCUITOS ESPECIAIS CAPÍTULO

(1)

Autor: Eng° Darcy Ferraço Junior, MSc 1

 Limitador (Ceifador)



Positivo



Negativo

 Polarizado



Grampeador



Positivo

 Negativo

 Detector de Pico a Pico



Multiplicador

 Dobrador



Triplicador

(2)

Autor: Eng° Darcy Ferraço Junior, MSc

LIMITADOR

2 O limitador (ceifador) retira uma parte do sinal de tensão acima ou abaixo de um nível especificado. Ele é útil para a formação de um sinal e para a proteção de circuitos que recebem sinais.

(3)

LIMITADOR POSITIVO

3 É um circuito que corta uma parte da tensão positiva do sinal. Conforme mostrado, a tensão de saída tem todos os semiciclos positivos ceifados.

(4)

LIMITADOR POSITIVO

4 Durante o semiciclo

positivo da tensão de entrada, o diodo conduz. Idealmente, a tensão na saída é zero; para uma segunda aproximação, ela é de aproximadamente 0,7 V.

Durante o semiciclo negativo, o diodo está reversamente polarizado e aparece como uma chave aberta. Na maioria dos limitadores, o resistor de carga RL é pelo menos 100 vezes maior que o resistor em série, R. Por essa razão, a fonte é quase ideal e o semiciclo negativo aparece na saída.

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LIMITADOR NEGATIVO

5 É um circuito que corta uma parte da tensão negativa do sinal. Conforme mostrado, a tensão de saída tem todos os semiciclos negativos ceifados.

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LIMITADOR POLARIZADO

6 Com o limitador polarizado podemos mover o nível de ceifamento para um valor V + 0,7 ou – V – 0,7.

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LIMITADOR POSITIVO POLARIZADO

7 Quando a tensão de entrada for maior que V + 0,7, o diodo conduz e a saída é mantida em V + 0,7. Quando a tensão de entrada for menor que V + 0,7, o diodo abre e o circuito passa a ser um divisor de tensão. Como antes, a resistência da carga deve ser muito maior que a resistência em série, portanto, a fonte é quase ideal e toda a tensão de entrada aparece na saída.

(8)

LIMITADOR NEGATIVO POLARIZADO

8 Quando a tensão de entrada for menor que - V - 0,7, o diodo conduz e a saída é mantida em - V - 0,7. Quando a tensão de entrada for maior que - V - 0,7, o diodo abre e o circuito passa a ser um divisor de tensão. Como antes, a resistência da carga deve ser muito maior que a resistência em série, portanto, a fonte é quase ideal e toda a tensão de entrada aparece na saída.

(9)

LIMITADOR POLARIZADO

9 Podemos combinar limitadores positivos e negativos. O diodo D₁ conduz quando a tensão na entrada excede a V₁ + 0,7, esse é o nível de ceifamento positivo. De modo idêntico, o diodo D₂ conduz quando a entrada é menor que – V₂ - 0,7, esse é o nível de ceifamento negativo. Quando o sinal de entrada for maior, isto é, quando V_p for muito maior que os níveis de ceifamento, o sinal de saída adquire a aparência de uma onda quadrada.

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VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

10 O uso de bateria para determinar o nível de ceifamento não é prático. Uma solução é o uso de diodos em série, porque cada diodo produz uma tensão de compensação de 0,7 V. Não há limite quanto ao número de diodos que pode ser usado e é prático, porque ele não é caro.

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VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

(12)

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

(13)

GRAMPEADOR

13 Um Grampeador cc acrescenta uma tensão cc ao sinal. Por exemplo, se o sinal que entra varia de -10 V a +10 V, um grampeador cc positivo produzirá uma saída que excursiona idealmente de O a +20 V. Um grampeador cc negativo produziria uma saída entre O e -20 V.)

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GRAMPEADOR POSITIVO

14

No primeiro semiciclo negativo da tensão de entrada, o diodo conduz. No pico negativo, o capacitor deve-se carregar com V_p com a polaridade mostrada. Imediatamente após o pico negativo, o diodo corta. A constante de tempo RC é feita deliberadamente muito maior que o período T do sinal de entrada. Por essa razão, o capacitor permanece quase totalmente carregado durante o tempo em que o diodo fica em corte. Para uma primeira aproximação, o capacitor age como uma bateria de V_p volts.

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GRAMPEADOR POSITIVO

15 Como a queda no diodo em condução é de 0,7 V, a tensão no capacitor não é exatamente igual a V_p . Por isso, o grampeador cc não é perfeito e os picos negativos são de -0,7 V.

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GRAMPEADOR NEGATIVO

16 O que ocorre se invertermos a posição do diodo no circuito anterior? A polaridade do capacitor é invertida e o circuito passa a ser um grampeador negativo. Tanto o grampeador positivo quanto o negativo são muito usados. Os receptores de televisão, por exemplo, usam um grampeador cc para acrescentar uma tensão cc ao sinal de vídeo. Em se tratando de televisão, o grampeador cc geralmente é chamado restaurador cc.

(17)

GRAMPEADOR NEGATIVO

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MULTIPLICADOR

18 O multiplicador de

tensão é um circuito com dois ou mais diodos

retificadores que

produzem uma tensão média igual a um múltiplo do valor da tensão de pico (2Vp, 3Vp, 4Vp, etc.).

(19)

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

19 No pico do semiciclo negativo, D₁ fica diretamente polarizado e D₂, reversamente polarizado. Idealmente, isso carrega o capacitor C₁ com tensão de pico, V_p e com a polaridade mostrada na figura. No pico do semiciclo positivo, D₁ fica reversamente polarizado e D₂, diretamente polarizado. Como a fonte ca e C₁ estão em série, C2 tentará carregar até uma tensão de 2Vp. Depois de vários ciclos, a tensão em C2 será igual a 2Vp.

(20)

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

20 Redesenhando o circuito e conectando uma resistência de carga, o capacitor descarrega pelo resistor de carga. Enquanto R_L for de alto valor, a tensão de saída será igual a 2Vp (idealmente). Isto é, desde que a carga seja de baixo valor, ou alta resistência (uma alta constante de tempo), a tensão de saída será o dobro da tensão de pico da entrada. Essa tensão de entrada vem do enrolamento secundário de um transformador.

(21)

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

21 No pico do semiciclo negativo D₁ será polarizado diretamente e D₂ polarizado reversamente. O capacitor C₁ será carregado com a tensão de pico da onda senoidal (V_p) menos a barreira de potencial do diodo, ou seja, V_p – V_D.

No pico do semiciclo positivo, D1 será polarizado reversamente e D2 polarizado diretamente. Como a fonte ca e C₁ estão em série, C₂ será carregado até uma tensão de 2V_p – 2V_D.

(22)

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

22 Durante o semiciclo positivo da fonte ca, o capacitor de cima carrega até o valor de pico com a polaridade mostrada. No próximo semiciclo, o capacitor de baixo carrega até o valor de pico com a polaridade mostrada. Para cargas leves, a tensão final é de aproximadamente 2Vp.

(23)

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

23 O circuito é chamado dobrador de tensão de onda completa porque cada um dos capacitores de saída é carregado durante cada semiciclo. Dizendo isso de modo diferente, a saída da ondulação é de 120 Hz. Essa freqüência de ondulação é uma vantagem porque isso facilita a operação do filtro. Uma outra vantagem do dobrador de onda completa é que a tensão reversa nominal, PIV, dos diodos pode ser apenas maior que Vp.

(24)

TRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

24 Pela conexão de outra seção no dobrador de meia onda, obtemos o triplicador de tensão. Os dois primeiros retificadores de pico funcionam como um dobrador. No pico do semiciclo negativo, D₃ fica diretamente polarizado. Isso carrega C₃ com 2Vp. A saída do triplicador aparece entre C₁ e C₃.

(25)

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

25

Um quadriplicador de tensão com quatro retificadores de pico em cascata (um após o outro). Os três primeiros formam um triplicador e o quarto completa o circuito quadriplicador. O primeiro capacitor carrega com V_p, todos os outros carregam com 2V_p. A saída do quadriplicador é entre a conexão em série de C₂ e C₄. Como sempre, uma resistência de saída alta (alta constante de tempo) é necessária para que a saída se mantenha próxima de 4V_p.

(26)

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

26 Teoricamente, podemos adicionar seções indefinidamente, contudo, a ondulação piora a cada seção adicionada. É por isso que os multiplicadores de tensão não são usados nas fontes de alimentação de baixos valores, que são as mais encontradas. Os multiplicadores de tensão são quase sempre usados para produzir alta tensão, de centenas e até milhares de volts.

(27)

DETECTOR DE PICO A PICO

27 Se você ligar um grampeador cc e um detector de pico em cascata (o mesmo retificador de pico), obterá um detector de pico a pico. A senóide de entrada é positivamente grampeada, logo, a entrada do detector de pico tem um valor igual a 2Vp. É por isso que a saída do detector de pico é igual a uma tensão média de 2Vp.

(28)

DETECTOR DE PICO A PICO

(29)

DETECTOR DE PICO A PICO

29 O circuito é parecido com o dobrador de tensão de meia onda, exceto que a entrada não precisa ser obrigatoriamente senoidal. Por exemplo, a entrada pode ter uma forma de onda triangular que varia de -20 V a +50 V.

Como sempre, a constante de tempo de descarga R_LC deve ser muito maior que o período do sinal de entrada. Satisfazendo essa condição, você obtém um bom funcionamento do grampeador, assim como do detector de pico. A ondulação de saída será portanto pequena.

ELETRÔNICA CIRCUITOS ESPECIAIS CAPÍTULO

 Limitador (Ceifador)



Positivo



Negativo

 Polarizado



Grampeador



Positivo

 Negativo

 Detector de Pico a Pico



Multiplicador

 Dobrador



Triplicador

LIMITADOR

LIMITADOR

LIMITADOR POSITIVO

LIMITADOR POSITIVO

LIMITADOR POSITIVO

LIMITADOR POSITIVO

LIMITADOR NEGATIVO

LIMITADOR NEGATIVO

LIMITADOR POLARIZADO

LIMITADOR POLARIZADO

LIMITADOR POSITIVO POLARIZADO

LIMITADOR POSITIVO POLARIZADO

LIMITADOR NEGATIVO POLARIZADO

LIMITADOR NEGATIVO POLARIZADO

LIMITADOR POLARIZADO

LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

VARIAÇÕES PARA O LIMITADOR POLARIZADO

GRAMPEADOR

GRAMPEADOR

GRAMPEADOR POSITIVO

GRAMPEADOR POSITIVO

GRAMPEADOR POSITIVO

GRAMPEADOR POSITIVO

GRAMPEADOR NEGATIVO

GRAMPEADOR NEGATIVO

GRAMPEADOR NEGATIVO

GRAMPEADOR NEGATIVO

MULTIPLICADOR

MULTIPLICADOR

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

TRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

TRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

QUADRIPLICADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DETECTOR DE PICO A PICO

DECTOR DE PICO A PICO

DECTOR DE PICO A PICO