Circuitos Básicos a Diodos

Apresentação em tema: "Circuitos Básicos a Diodos"— Transcrição da apresentação:

1 Circuitos Básicos a Diodos
Prof. Jader A. De Lima

2 característica I-V do diodo

3 Aplicações – Circuitos Retificadores
Retificador de Meia-Onda

4 Carregador de bateria

5 Retificador de meia-onda com filtro a capacitor (AC/DC)

6 Retificador de onda-completa com filtro a capacitor (AC/DC)

7 Portas Lógicas(RTL) AND gate

8 Portas Lógicas(RTL) ?

9 Modulação FM varactor modulador FM com varactor

10 Sinal superposto a um nível DC (operação linear)

11 1/rD

12 AC ex: n =1, ID0 = 5mA e VT = 25mV → rD = 5W
modelo equivalente diodo para pequenos sinais (baixas e médias frequências) ex: n =1, ID0 = 5mA e VT = 25mV → rD = 5W

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14 Ex: adotando VD = 0.7V, determinar V1, V2 e I
I = 2.07mA; V1 = 9.73V, V2 = 4.55V

15 Operação na região reversa – Diodo Zener
Mínima corrente necessária para operação na região de ruptura Máxima corrente em função da dissipação no diodo (Pdiss = VZ x IZ)

16 Operação na região reversa – Diodo Zener
intervalo de operação 1.2V < |Vz| <100V

17 Aplicação de diodos Zener: circuitos limitadores
Batteries replaced by Zener diodes

18 Exemplo de aplicação diodo Zener
Referência de tensão para um circuito integrado

19 ? Exercício: Detector de polaridade
Adotando VDG (diodo verde) = VDR (diodo vermelho) = 2V e │VBREAK │ = 3V, determinar R para garantir 20mA no diodo ligado R = 300W Considerar agora VDB (diodo azul) = 5V, VDR = 2V e │VBREAK │ = 3V, determinar R para garantir 20mA no diodo ligado ? R = 150W 5V > │VBREAK │ = 3V

20 possível solução

21 Circuitos limitadores a diodos
oferecem a circuitos sensíveis proteção a sobre-tensões

22 Limita a ampitude do sinal à entrada do receptor

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24 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin

25 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin b) DA on e DB ? VDA = 0V → Vout = 6V → VDB = -15V → DB off → IDB = 0A *No ponto de comutação VDA = 0V e IDA = 0 → IR = 0 → Vin = Vout = 6V

26 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin b) DA on e DB ? VDA = 0V → Vout = 6V → VDB = -15V → DB off → IDB = 0A *No ponto de comutação VDA = 0V e IDA = 0 → IR = 0 → Vin = Vout = 6V c) DB on e DA ? VDB = 0V → Vout = -9V → VDA = -15V → DA off → IDA = 0A *No ponto de comutação VDB = 0V e IDB = 0 → IR = 0 → Vin = Vout = -9V

27 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin b) DA on e DB ? VDA = 0V → Vout = 6V → VDB = -15V → DB off → IDB = 0A *No ponto de comutação VDA = 0V e IDA = 0 → IR = 0 → Vin = Vout = 6V c) DB on e DA ? VDB = 0V → Vout = -9V → VDA = -15V → DA off → IDA = 0A *No ponto de comutação VDB = 0V e IDB = 0 → IR = 0 → Vin = Vout = -9V d) DB on e DA on Não é possível, visto b) e c)

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29 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin

30 exemplo: admitindo VD0 = 0V (diodos ideais), determinar Vo x Vi
DA off e DB off IDA = 0A e IDB = 0A → IR = 0A → Vout = Vin Se Vin = Vout = 0, DA off e DB off b) DB on e DA ? VDB = 0V → Vout = 5V + (10K IDB) *No ponto de comutação VDB = 0V e IDB = 0A → Vout = 5V → Vout = -VDA -5V – (10k IDA) = 5V Se DA on, VDA = 0 → (10k IDA) = 10V → corrente no sentido reverso de DA → DA off Sendo então DA off, IDA = 0; Assim, no ponto de comutação IR = 0 e Vin = Vout = 5V Para Vin > 5V → Vout = 5V + Vin/2 (divisor de tensão devido aos resistores de 10KW)

31 I? c) DA on e DB ? VDA = 0V → Vout = -5V – (10K IDA) *No ponto de comutação VDA = 0V e IDA = 0A → Vout = -5V → Vout = VDB +5V + (10k IDB) = -5V Se DB on, VDB = 0 → (10k IDB) = -10V → corrente no sentido reverso de DB → DB off Sendo então DB off, IDB = 0; Assim, no ponto de comutação IR = 0 e Vin = Vout = -5V Para Vin < - 5V → Vout = -5V - Vi/2 (divisor de tensão devido aos resistores de 10KW) d) DB on e DA on Não é possível, visto b) e c)

32 Vo = Vi para -5V ≤ Vi ≤ 5V para Vi ≥ 5V; Vo = 5V + Vi/2 para Vi ≤ -5V; Vo = -5V - Vi/2

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35 Circuitos Retificadores

36 { Retificador de Meia-Onda vo (t) = 0, para vs(t) < VD0

37 { Para rD << R → R/(rD +R) ~1 , tem-se:
capacidade de corrente do diodo Parâmetros importantes do diodo: PIV - máxima tensão reversa (pico)

38 tensão média à saída (Vave):
Para Vs(t) = Vmsinwt e Vm >> VD0, corrente média na carga R: fator de ripple:

39 ripple% muito alto e indesejável !
exemplo: R = 50W conectado com carga de um retificador de meia-onda, sendo a tensão de fonte 60Hz. Determinar o valor médio de Vout, e o fator do valor pico-a-pico do ripple à saída e e o fator ripple. ripple% muito alto e indesejável ! pode ser reduzido com capacitor em paralelo com a carga !!!

40 Retificador de meia-onda com filtro a capacitor

41 em regime: D on D on

42 em regime: D off D off

43 No caso de um capacitor de valor alto (o que ocorre na prática):
valor DC à saída Cálculo de C: Carga removida do capacitor durante o tempo de descarga (t3-t2). Admitindo T >> t2-t1 } Carga reposta ao capacitor durante o tempo de carga (t2-t1).

44 exemplo: R = 50W conectado com carga de um retificador de meia-onda, sendo
a tensão de fonte 60Hz. C = 100mF. Determinar o valor médio de Vout, e o fator do valor pico-a-pico do ripple à saída e e o fator ripple. fr% reduzido, mas às custas de alto C !!

45 Retificador de onda-completa
Senóides idênticas defasadas de 180º

46 valor DC à saída

47 Retificador de onda-completa com filtro a capacitor

48 Retificador de onda-completa em ponte

49 PIV

50 queda em 2 diodos

51 PIV Durante semiciclo positivo, tensão reversa em D3:
VD3 (reversa) = Vo + VD2 (direta)

52 Retificador de onda-completa em ponte com filtro a capacitor
metade do valor em relação ao meia-onda com filtro C !

53 Detector de pico (detector de envoltória)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vm e diodo ideal com VD0 = 0V D on 0 < Vs < Vm Vo = Vs

54 Detector de pico (detector de envoltória)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vm e diodo ideal com VD0 = 0V D on → D off + Vs = Vm Vm Vo = Vm - diodo permanece cortado Vm

55 Demodulador AM Modulação digital ASK (amplitude-shift keying)
Modulação AM: informação contida na amplitude do sinal permite a descarga de C Modulação digital ASK (amplitude-shift keying) T RC

56 Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vm e diodo ideal com VD0 = 0V
ciclo inicial t = RC Detector de pico: similar ao retificador de meia-onda com filtro C

57 em regime Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vm e diodo ideal com VD0 = 0V t = RC Vm Detector de pico: similar ao retificador de meia-onda com filtro C

58 Deslocador de Nível (level-shifter)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vp e diodo ideal com VD0 = 0V D off

59 Deslocador de Nível (level-shifter)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vp e diodo ideal com VD0 = 0V D on

60 Deslocador de Nível (level-shifter)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vp e diodo ideal com VD0 = 0V D off

61 Deslocador de Nível (level-shifter)
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vp e diodo ideal com VD0 = 0V D off

62 Deslocador de Nível (level-shifter)

63 Dobrador de Tensão deslocador de nível + detector de pico
Admitindo onda senoidal com tensão de pico Vp e diodo ideal com VD0 = 0V deslocador de nível + detector de pico