AULA 3 - Eletrônica Geral 1 - Técnico
Circuito b�asico
Nesta seção analisaremos o circuito a diodos mais elementar possível, mostrado na Figura 3.1, onde possuímos uma fonte de tensão (E) um diodo (D1) e um resistor (R).
Para compreender o circuito apresentado na Figura 3.1, levantamos a equação de balanço de tensão do
circuito:
E = VD + VR = VD + RID (3.1)
Considerando a tensão E = 10V (c.c.), a equação apresenta apenas duas variáveis (VD e ID), as quais são exatamente as mesmas variáveis que compõem os eixos da curva característica do diodo.
Assim sendo, podemos avaliar qual seria o comportamento do circuito:
ID = E − VD/R (3.2)
Observa-se que para o circuito em questão, a tensão VD = 0, 78V e a corrente ID =9, 22mA.
Outra forma de se analisar o circuito seria utilizar os modelos aproximados discutidos no capítulo anterior. Para a segunda aproximação, por exemplo, teríamos:
ID = (10V − 0, 7V)/1kΩ = 9, 3mA (3.3)
Nota-se que o erro obtido pela aproximação foi de aproximadamente 1%, algo irrisório,
uma vez que a tolerância de muitos componentes elétricos é muito maior do que isso. Esse
erro, no entanto, pode variar de diodo para diodo. Para que a análise simplificada seja
mais confiável, é importante verificar o datasheet do componente e buscar o valor de VD
mais condizente com a aplicação. Pode-se concluir, portanto, que a aplicação dos modelos
simplificados permite uma avaliação mais rápida do estado de um circuito eletrônico, tendo
em contrapartida uma perda de precisão na definição das grandezas elétricas. Assim sendo,
para as próximas análises iremos considerar apenas o modelo em primeira aproximação
do diodo.
Exemplos de circuitos a diodos simples
Para se realizar a análise de circuitos a diodos é importante determinar primeiramente o sentido da corrente que passa pelo diodo e então empregar o modelo em polarização direta ou reversa. A definição do sentido da corrente, contudo, pode não ser trivial àa primeira vista, de modo que muitas vezes o estudante deve fazer uma investigação sobre o estado do dispositivo. Iremos apresentar alguns exemplos de circuitos a diodos simples, de modo a podermos exemplificar formas de análise de circuitos a diodos.Figura 3.3: Circuito a diodos do Exemplo A Neste primeiro exemplo consideraremos o circuito mostrado na Figura 3.3. Para se realizar a análise do referido circuito, devemos, primeiramente, determinar qual o sentido da corrente que a fonte de tensão está tentando impor ao circuito e assim determinar qual o tipo de polarização que o diodo se encontra. Para definir este sentido, lançaaremos mão de um artifício: Substituiremos inicialmente o diodo por um resistor e observaremos qual o sentido da corrente no circuito, caso a corrente resultante esteja no mesmo sentido da ”seta”do diodo, ele estará em polarização direta, caso contrário, ele estará em polarização reversa. A Figura 3.4 exemplifica esse método.Notamos que, o sentido da corrente imposta pela fonte seria do catodo para o anodo do diodo, ou seja, estaria no sentido reverso àa seta do diodo. Assim, podemos concluir que o diodo no circuito acima entraria em corte (polarização reversa). Uma vez conhecido o sentido da corrente, aplicamos o modelo adequado para o diodo, neste caso o diodo seria representado por um circuito aberto, como ilustrado na Figura 3.5. Figura 3.5:Figura 3.5: Estado �nal do circuito do exemplo A. Perceba que a corrente no circuito seria de ID = 0A, uma vez que o diodo em polariza ção reversa bloqueia a circulação de corrente. Seguindo a lei de kirchhoff das tensões, teríamos: E − VD − R · ID = 0 (3.4) Substituindo o valor da corrente: E − VD = 0 ⇒ VD = E (3.5) Note que pela polaridade da tensão VD descrita na figura, a tensão entre anodo e catodo (VAK) seria VAK = −E.
Circuito 3.1.B
Realizando sobre o circuito apresentado na Figura 3.6 o mesmo artifício utilizado no exemplo anterior, para se descobrir o sentido da corrente, iremos verificar que o diodo se encontrará diretamente polarizado. Substituindo então o diodo pelo seu modelo em polarização direta (segunda aproximação), obteremos o circuito mostrado na Figura 3.7.Figura 3.6: Circuito do exemplo B. Figura 3.7: Circuito do exemplo B aproximado. Levantando a lei de kirchhoff das tensões, obteremos a seguinte expressão: E − VD − R · ID = 0 (3.6) A corrente do sistema será; ID = E − VD R (3.7) Substituindo valores, temos: ID = 0, 5V − 0, 7V 1, 2kΩ = −0, 17mA (3.8) Note que a corrente encontrada possui um sinal negativo, isto é, circula no sentido contrário ao definido no circuito. Isto implica em se dizer que o diodo estaria reversamente polarizado, o que estaria em desacordo com a nossa análise. Na realidade o que ocorreu foi o seguinte: O diodo está diretamente polarizado, no entanto, a tensão da fonte é inferior àa tensão limiar do diodo, o que indica que os portadores majoritários do diodo não conseguiram ainda vencer a barreira de potencial. Logo, o diodo encontra-se em corte, isto é, apesar de polarizado diretamente a corrente que o atravessa é igual a zero. Assim, ID = 0 e VAK = VD = 0, 5V .
Circuito 3.1.C
Neste exemplo, ao invés de um diodo apenas, possuímos uma associação de dois diodos em série: um de Silício (VD = 0, 7V ) e um de Germânio (VD = 0, 3V ). Para avaliar oFigura 3.8: Circuito do exemplo C. sentido da corrente utilizamos o mesmo artifício empregado nos exemplos anteriores. Ao fazer isso, notaremos que ambos os diodos estarão diretamente polarizados. Substituindo então o símbolo dos diodos pelo seu modelo aproximado, obteremos o circuito da Figura 3.9.Figura 3.9: Circuito do exemplo C com os modelos aproximados. Levantando a lei de kirchhoff das tensões, encontramos: 12V − 0, 7 − 0, 3 − 5, 6kΩ · ID = 0 (3.9) Desta forma, podemos calcular o valor da corrente ID: ID = 12V − 0, 7V − 0, 3V 5, 6kΩ = 1, 96mA (3.10) Para se definir a tensão Vo devemos observar que a corrente ID passará toda pelo resistor de 5,6kΩ, gerando uma tensão Vr = ID · 5, 6kΩ. Essa tensão Vr possui a mesma diferençaa de potencial que a tensão Vo, de modo que Vr = Vo, assim; Vo = 1, 96mA · 5, 6kΩ = 11V (3.11) Outro caminho seria substituir a equação de Vo descrita anteriormente na equação da lei de kirchhoff de tensões: 12V − 0, 7 − 0, 3 − Vo = 0 → Vo = 12 − 0, 7 − 0, 3 = 11V (3.12) Nota-se que para se definir as grandezas elétricas do circuito é necessário considerar as quedas de tensão em ambos os diodos.Circuito 3.1.D Neste exemplo temos um circuito com duas fontes de tensão, como mostrado na Figura 3.10. Nesse caso, poderíamos utilizar o artifício de substituir o diodo por um elemento resistivo e resolver o circuito como vínhamos fazendo até então, contudo, outro método de análise poderia ser utilizado com a mesma eficácia: Assumiremos inicialmente que o diodo está em condução (sentido da corrente igual ao sentido da seta) e resolveremos o circuito. Se esta consideração estiver equivocada, ou seja, se o diodo na realidade estiver em corte, isso será indicado por incoerências nos valores de tensão e corrente encontrados. Figura 3.10: Circuito do exemplo D. Caso o diodo estivesse em condução, o sentido das correntes seria igual ao indicado na figura do exemplo, a equação da malha neste caso seria: 10V − R1ID − VD − R2I1 − 25V = 0 (3.13) Lembrando que, se o diodo conduz: I1 = ID e VD = 0, 7V . Assim, teríamos: ID = 10V − 25V − 0, 7V 4, 7kΩ + 1, 5kΩ = −15, 1mA (3.14) Novamente encontramos uma corrente com sentido inverso ao determinado no início da análise. Isso significa que o diodo encontra-se na realidade em corte, ou seja, ID = 0A. Logo, necessitamos refazer os nossos cálculos e modificar o modelo do diodo empregado. Considerando que o diodo está inversamente polarizado, o circuito final ficaria da seguinte forma: Figura 3.11: Circuito do exemplo D com o diodo em seu estado correto.Notamos então que a corrente ID = I1 = 0A. A tensão VO = 25V . e a tensão sobre o diodo será: VD = (10V − R1ID) − (R2I1 + 25V ) = 10V − 25V = −15V (3.15)
Circuito 3.1.E
Figura 3.12: Circuito do exemplo E. Neste exemplo, existem dois diodos em paralelo no caminho da corrente. Neste caso, a tensão entre os terminais dos diodos deve ser a mesma. Isso indica que o diodo que possuir a menor tensão limiar irá impor esta tensão sobre o outro diodo. Na prática, como não existem dois diodos com as mesmas características, a disposi ção de dispositivos em paralelo fará como que a corrente vista por cada diodo seja diferente (mesmo que minimamente), gerando o que chamamos de desequilíbrio de corrente. O cálculo exato desse desequilíbrio é muito complicado de ser realizado, uma vez que não sabemos a priori as características exatas de um diodo específico (OBS: o datasheet de um diodo indica faixas de valores para um mesmo lote de componentes), por isso consideraremos para análise que todos os diodos de um mesmo tipo possuem características iguais. No exemplo em questão temos um diodo de Silício e outro de Germânio em paralelo. Utilizando o artifício do elemento resistivo verificamos que ambos os diodos estão diretamente polarizados, contudo, como a tensão limiar do diodo de Germânio é menor do que a do de Silício, o diodo de Germânio estará conduzindo e o de Silício estará em corte. A Figura 3.13 abaixo exemplifica essa situação: Assim, a corrente ID;Si = 0 e a corrente ID;Ge será: ID;Ge = 12V − 0, 3V 2, 2kΩ = 5, 32mA (3.16) A tensão sobre a carga será: VO = 12V − 0, 3V = 11, 7V (3.17)
Aplica�ções de Diodos em c.a.
Sinais
Um sinal é um meio de representar as informaçaões contidas em fato ou fenômeno físico presentes em nosso mundo. Na área técnica, tratamos como sinal todo fenômeno que carrega informaçaões úteis a um processo ou sistema. Como exemplo, imagine que um sistema de controle tem que controlar a temperatura de um forno industrial, para esse sistema as informaçaões referentes àa variação da temperatura da câmara ao longo do tempo é um sinal, assim como as informaçaões de pressão, vazão de combustível, etc. Para um sistema de transmissão de rádio, um tipo de sinal seria a voz do locutor, a qual transporta as notícias a serem anunciadas. Um tipo de processo pode receber informaçaões advindas de vários sinais, alguns úteis, como os exemplificados acima, outros, indesejáveis. Normalmente trata-se os sinais indesejados em um determinado processo como ruí��do. Os sistemas eletrônicos a serem discutidos nessa apostila tem como intuito principal processar os sinais necessários para o funcionamento de um processo. No entanto, os sistemas eletrônicos apenas interpretam grandezas elétricas, como tensão e corrente. Assim sendo, para que os diversos fenômenos físicos possam ser processados é necessário que estes sejam primeiramente convertidos em sinais análogos de corrente ou tensão. Esse processo de conversão é realizado por equipamentos específicos chamados de transdutores, dos quais podemos citar o microfone (transdutor de pressão), o termopar (transdutor térmico), o LDR (transdutor luminoso), entre outros. Os transdutores mais utilizados em processos industriais serão tema das disciplinas de instrumentação e controle, para o dado momento, nos basta saber que os sinais relacionados a eventos físicos podem ser representados no domínio elétrico. Como os sinais elétricos são gerados a partir de eventos físicos, eles possuem um comportamento variável com o tempo, ou seja, a magnitude do sinal pode mudar de valor ao longo do tempo. Desta forma um sinal elétrico pode ser representado por um gráfico temporal, como o ilustrado na Figura 4.1. Existem no entanto, diversos termos utilizados para descrever as características de um determinado sinal elétrico. Nas próximas seçaões esses termos serão melhor discutidos. Figura 4.1: Sinal el�etrico arbitr�ario 4.1.1 Elementos de um sinal el�etrico Como comentado, um sinal elétrico pode se apresentar de diversas formas, dependendo do evento que o criou e do processamento sobre ele realizado. Assim sendo, costuma-se definir alguns parâmetros para melhor definir as características de cada sinal. Um sinal convencional possui três componentes básicos: • Amplitude - Define a magnitude do sinal elétrico (Unidade dependente do tipo de grandeza analisada); • Frequência - Define o número de ciclos que aquele sinal exibe em um segundo (Medido em Hertz); • Fase - Define o deslocamento do sinal em relação a um instante de referência (Medido em graus ou radianos); Um sinal pode, portanto, transportar informaçaões inseridas em pelo menos um desses três componentes. Existem, contudo diversas formas de se interpretar e trabalhar com cada um desses componentes, como será discutido mais a seguir. Para tanto, considere como exemplo inicial a representação de um sinal simples descrito na Figura 4.2. 4.1.1.1 Amplitude de um sinal A amplitude de um sinal elétrico mede a magnitude daquele sinal, sendo que a unidade referente a tal magnitude está relacionada àa grandeza analisada. Por exemplo, um sinal de tensão terá sua magnitude medida em Volts, um sinal de corrente, em Ampéres e um sinal potência, em Watts. A amplitude pode ser definida de várias formas diferentes, determinando valores distintos. Assim sendo, apresentamos aqui algumas definiçaões mais comumente utilizadas. 4.1.1.1.1 Valor Instantâneo O valor instantâneo de um sinal representa a magnitude do sinal em cada instante de tempo. Figura 4.2: Elementos de um sinal el�etrico 4.1.1.1.2 Valor de pico-a-pico O Valor de pico-a-pico representa a magnitude existente entre o ponto máximo do sinal em um período e o seu ponto mínimo. Na Figura 4.2 o valor de pico-a-pico é representado por APP . 4.1.1.1.3 Valor de pico O valor de pico representa a magnitude existente entre o ponto máximo do sinal em um período e o valor médio do sinal. Na Figura, o valor de pico é representado por AP . 4.1.1.1.4 Valor m�edio O valor médio é a magnitude da média de um sinal ao longo de um período. Na Figura 4.2, o valor médio é representado por Am. A definição de valor médio é dada pela equação abaixo: Am = 1 T ∫ t 0 x(t)dt (4.1) Ou seja, �e igual �a soma das �areas sob a curva de um sinal, dividido pelo per��odo. 4.1.1.1.5 Valor E�caz ou RMS - Root Mean Square O valor RMS, ou seja , o valor médio quadrático, é um representação de magnitude muito utilizado em sistemas elétricos. Contudo esse valor não pode ser extraído apenas pela análise da forma de onda do sinal, como é feito com os demais. Esse valor surge com a necessidade de se medir a capacidade de gerar potência de um sinal. O valor eficaz é um valor cont��nuo atribuído a um sinal arbitrário, de modo que a potência dissipada sobre um resistor alimentado por um sinal contínuo de magnitude igual ao valor RMS de um sinal arbitrário será igual àa potência dissipada pelo mesmo resistor quando este é alimentado pelo sinal arbitrário em si. A equação que define o valor eficaz é: ARMS = √ 1 T ∫ t 0 x(t)2dt (4.2) Talvez o valor RMS mais importante de ser lembrado por alunos de eletrônica é o Valor Eficaz de uma senóide pura. Considera-se uma senóide pura um sinal elétrico de forma de onda senoidal com valor médio nulo e frequência fixa, como ilustra a Figura 4.3.Figura 4.3: Sinal senoidal puro Neste caso, o Valor Eficaz do sinal senoidal puro seria: ARMS;Senoide = A√P 2 (4.3) 4.1.1.2 Frequência de um sinal A frequência de um sinal elétrico representa quantos ciclos, ou períodos, daquele sinal ocorrem em um intervalo de um segundo. O valor de frequência é representado pela unidade Hertz (Hz), a qual significa ciclos/segundo. O valor inverso da frequência é o período de um sinal, ou seja, o tempo necessário para que este sinal complete um ciclo. Na Figura 4.2, o período do sinal é representado por T. Assim a frequência do sinal seria: f = 1 T (4.4) 4.1.1.3 Fase de um sinal Matematicamente, considera-se que um sinal periódico, seja ele elétrico ou não, tem duração eterna, ou seja, começaou em um tempo infinitamente distante e continuará parasempre mantendo os mesmos atributos que o descrevem. Sabemos que essa afirmação não é realista, uma vez que os sinais, como representaçaões de eventos físicos, duram um intervalo mensurável de tempo (mesmo que este seja de alguns milhões de anos!), no entanto, essa é uma maneira de podermos tratá-los como sinais periódicos e lançaar mão de ferramentas matemáticas conhecidas e simplificadas para analisá-los. Uma vez dito isso, fica claro que ao se analisar um período, ou trecho, de um sinal, é importante definir um instante de tempo de referência, ou seja, em qual momento queremos verificar os atributos de um determinado sinal. Acontece, todavia, que esse instante de referência não necessariamente estará alinhado com o início de um ciclo do sinal a ser analisado. àA distância (em radianos ou graus) entre o instante de referência e o início de um novo ciclo do sinal analisado dá-se o nome de ângulo de fase, ou simplesmente fase. Para exemplificar essa ideia, observe as duas ondas senoidais apresentadas na Figura 4.4. Figura 4.4: Ondas senoidais defasadas entre si. Note que a onda em Azul se inicia no mesmo instante em que o eixo do tempo tem seu valor nulo, ou seja, t = t0 = 0 (t0 normalmente é o símbolo utilizado para definir o instante de referência.). Nesse caso, dizemos que a onda senoidal possui fase nula, ou zero, pois está em fase com o instante de referência. Já a onda em Preto se inicia em um instante posterior ao da onda azul, sendo que a distância angular entre a onda preta e o instante t0 é de � 2 , ou 90o. Logo, podemos dizer que esta onda possui um ângulo de fase de 90o. Comumente podemos empregar o conceito de fase ao comparar duas ondas em um mesmo intervalo de tempo. Mantendo ainda o exemplo da Figura 4.4, podemos dizer que a onda preta está 90o atrasada em relação àa onda azul, isso pois a onda azul tem seu início em um instante anterior àa onda preta. Logo, existe um defasamento entre as duas ondas, o qual pode ser medido em graus (90o), ou radianos (� 2 ). No caso do sinal senoidal e seus derivados, a fase pode ser incorporada àa equação que define o sinal, como é mostrado a seguir: S(t) = Apsen(ωt + ϕ) (4.5)Onde: S(t) é o sinal dependente do tempo; Ap é o valor de pico do sinal; ω = 2πf é a frequência angular do sinal, medida em radianos/s; f é a frequência do sinal em Hertz; ϕ é o ângulo de fase em radianos; t é o instante de tempo que define um valor instantâneo do sinal avaliado; Exerc��cios Resolvidos 1 - Para o sinal mostrado na �gura 4.5 abaixo calcule: a) Valor de pico-a-pico; b) Valor médio; c) Valor de pico; d) Frequência (Hz); e) ângulo de fase. Figura 4.5: Forma de onda do exerc��cio E1.1. Resolu�c~ao: O sinal triangular mostrado na figura 4.5 excursiona entre os valores 0 e 4V, logo, o seu valor de pico-a-pico (diferençaa entre ponto máximo e mínimo) é de 4V. Para calcular o valor médio, deve-se calcular a área de um ciclo e dividi-la pelo período. Como a forma de onda é triangular, podemos utilizar a área de um triângulo [ Base × Altura 2 ] para calcular o que desejamos. Assim: Sarea = 4 · 6 × 103 ÷ 2 = 12 × 103V s. Como o período mostrado é de 6ms, o valor médio do sinal seria: ￣ S = 12 × 103 6 × 103 = 2V .O valor de pico é a diferençaa entre o ponto de máximo do sinal (4V) e o seu valor médio (2V), assim, o valor de pico para o sinal em questão seria de: Sp = 4V − 2V = 2V . O sinal possui período igual a 6ms, como a frequência de um sinal é f = 1 T , a frequência do sinal será de: f = 1 6 × 103 = 166, 67Hz. Note que o primeiro ciclo do sinal após a origem do gráfico se inicia no instante t = 2ms, este intervalo de tempo corresponde àa defasagem do sinal em relação àa origem. Contudo, como foi pedido o ângulo de defasagem, devemos realizar uma regra de três para definir a resposta correta. Lembrando que um ciclo completo corresponde a uma volta completa no círculo trigonométrico, ou seja, 360o ou 2π radianos, fazemos: 2ms 6ms = ϕ 360o ϕ = 2ms 6ms · 360o = 360o 3
120o
2π 3 rad. Resp. a) 4V; b) 2V; c) 2V; d) 166,67Hz; e) 120o ou 2� 3 rad.4.2 Circuitos com entrada c.a. Muitas vezes, um circuito a diodos é alimentado por um sinal alternado. Para se realizar a análise do sistema, deve-se verificar o comportamento para diversas possibilidades de funcionamento, ou seja, deve-se procurar por pontos de operação do circuito. Como exemplo, tome o circuito a diodos da Figura 4.9. Figura 4.8: Circuito a diodos com entrada alternada. Neste circuito existem duas condiçaões de operação: • Quando a tensão de entrada é positiva; • Quando a tensão de entrada é negativa. Quando a tensão vi é positiva, note que o diodo estará diretamente polarizado, de modo que o circuito se torna: Figura 4.9: Circuito a diodos com tens~ao de entrada positiva. Neste caso, pode-se escrever que: 10V = 0, 7V + (2, 2kΩ + 1, 2kΩ) · ID (4.6) De modo que a corrente na malha se torne: ID = 10V − 0, 7V 2, 2kΩ + 1, 2kΩ = 2, 73mA (4.7) A tensão de saída será então:Vo = 1, 2kΩ · ID = 3, 28V (4.8) No segundo caso, quando a tensão se tornar negativa, o diodo estará reversamente polarizado. Isso faz com que ele bloqueie a circulação de corrente, como ilustra a Figura 4.10. Figura 4.10: Circuito a diodos com tens~ao de entrada negativa. Neste caso, como não há circulação de corrente, a tensão Vo = 0V . Com essas informa çaões, pode-se esboçaar a forma de onda de tensão na saída, levando em consideração as análises feitas. A Figura 4.11 apresenta as formas de onda de tensão na entrada e na saída do circuito. Figura 4.11: Formas de onda de tens~ao na entrada e na sa��da do circuito com entrada c.a.. Nota-se que a análise de circuitos com entrada c.a. pode se tornar bastante complexa, dependendo da montagem e da forma de onda do sinal alternado. Para simplificar o estudo dessas montagens, podemos determinar circuitos básicos a diodos, os quais podem ser encontrados em diversas aplicaçaões. Nesta apostila abordaremos dois desses circuitos, os retificadores (como o exemplo dado acima) e os limitadores (ceifadores). Outros circuitos básicos, como os dobradores de tensão e grampeadores, podem ser encontrados nas referências desta apostila.4.2.1 Limitadores de tens~ao Os circuitos limitadores, também denominados ceifadores, são projetados para limitar o nível de tensão em sua saída. A aplicação principal dessa montagem é proteger outros circuitos de sobre-tensões provocadas por falhas nos circuitos, curto-circuito, ou ruídos induzidos, no entanto, existem aplicaçaões onde o ceifamento é feito propositalmente, como no caso de distorcedores de áudio e geradores de forma de onda. A montagem básica de um limitador é apresentada na Figura 4.12. Figura 4.12: Circuito b�asico de um limitador de tens~ao. Observe que os diodos são conectados entre a saída do circuito e duas tensões contínuas, uma positiva (+VCC) e outra negativa (−VEE). Esses diodos apenas conduzirão em duas condiçaões: • Tensão de saída igual a +VCC + 0, 7V ; • Tensão de saída igual a −VEE − 0, 7V . Em qualquer outra situação os diodos se encontrarão em corte. Como a tensão de entrada é conectada àa saída por meio de um resistor, e este apenas perceberá corrente quando os diodos estiverem em condução, quando os diodos estiverem em corte a tensão de saída será sempre igual àa tensão de entrada. Com isso se percebe a finalidade do circuito: Enquanto a tensão de entrada estiver entre os limites comentados acima, ela passará pelo circuito limitador sem alteração. Quando a tensão de entrada extrapolar os limites, ela será limitada pelos diodos. Como exemplo, tome a seguinte condição: VCC = 15V , VEE = 10V . Assumiremos uma tensão de entrada triangular (poderia ser qualquer forma) com valor de pico igual a 5V. A Figura 4.13 apresenta a forma de onda da tensão de entrada e os limites de condução dos diodos. Note que como a tensão de entrada é inferior aos patamares de saturação (limites de tensão na saída do circuito) os diodos não entrarão em condução e portanto, a tensão de saída será igual àa tensão de entrada. Caso o nível da tensão de entra seja elevada a 12V, ter-se-á as formas de onda mostradas na Figura 4.14. Neste segundo caso, a tensão de entrada supera o limiteFigura 4.13: Forma de onda de entrada e limites de satura�c~ao. inferior de saturação. Assim, o diodo inferior irá conduzir e limitar a tensão de saída, durante o intervalo em que a tensão é inferior a -10,7V, àa tensão de saturação. Com isso, nota-se que há uma deformação na forma de onda da tensão de saída, a qual é ceifada em seu pico inferior. Caso a tensão de entrada se eleve ainda mais, ocorrerá o ceifamento no pico superior também. Figura 4.14: Forma de onda de entrada e limites de satura�c~ao - segundo caso. O mesmo efeito pode ser obtido com um circuito a zeners, como o apresentado na Figura 4.15. Os limites de saturação seriam determinados pelas tensões de avalanche dos dispositivos. Neste exemplo, os limites de saturação seriam ±(VZ + 0, 7V ). OBS: Pode-se variar os valores dos limites de saturação, ou se retirar diodos, de modo a se ter apenas um limite de saturação. No entanto, o efeito de limitação sempre ocorrerá quando houver algum dispositivo que impeçaa a elevação do nível de tensão acima de um valor pré-determinado.Figura 4.15: Circuito limitador a zeners. 4.2.2 Reti�cador B�asico Os circuitos retificadores são utilizados em uma larga gama de aplicaçaões: conversores CA/CC, fontes de alimentação, detectores de valor de pico, geradores de forma de onda, etc. Na seção seguinte iremos verificar o funcionamento de retificadores aplicados a fontes de alimentação monofásicas. O objetivo principal de um retificador é eliminar alguma parcela do sinal de entrada, de modo que a saída exiba um nível médio diferente de zero. O circuito básico de um retificador é apresentado na Figura 4.16. Figura 4.16: Circuito b�asico de um reti�cador. Note que só existirá tensão na saída se o diodo conduzir e essa condição apenas será satisfeita se a tensão de entrada for positiva e superior àa tensão de limiar do diodo, ou seja, Vi ≥ 0, 7V . Com essa observação, podemos esboçaar a forma de onda de entrada e saída do circuito, consideraremos para tal uma tensão de entrada triangular de valor de pico 10V, como mostra a Figura 4.17. Figura 4.17: Formas de onda de um reti�cador b�asico. Observe que o diodo deixará passar para a saída apenas a parcela de tensão que é Prof. Thiagosuperior àa sua tensão de limiar, assim o valor de pico da tensão de saída é de Vimax−0, 7V , como no nosso exemplo a tensão de pico de entrada é de 10V, a tensão de pico da saída será de 9,3V.