AULA PRÁTICA-TEÓRICA 01 ANÁLISE DE CIRCUITOS COM DIODOS

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1 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA Elerônica I AULA PRÁTICATEÓRICA 01 ANÁLISE DE CIRCUITOS COM DIODOS 1 INTRODUÇÃO Esa aula misa enre laboraório e eoria em por objeivo insigar os esudanes ao esudo de diodos semiconduores e seus circuios, por meio simulação e de cálculos referenes aos circuios e elemenos em esudo. As medições realizadas e as observações de formas de onda nos circuios simulados visam moivar o esudane a buscar as resposas eóricas para as quesões e problemas relacionados com o assuno em paua. Em sínese, objeivase: Esudar circuios e assunos referenes a diodos semiconduores; Realizar cálculos eóricos de circuios com diodos; Simular circuios envolvendo diodos semiconduores; Comprovar o funcionameno dos circuios; Analisar criicamene os resulados obidos. 2 FUNCIONAMENTO DO DIODO 2.1 REGIÃO DE OPERAÇÃO DIRETA Implemene o circuio mosrado na Figura 1 no simulador de circuios sugerido pelo professor. A ensão de enrada (v i ) erá valor ajusado conforme soliciado abaixo. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. Deermine: = e = 0,3 V. = e = 0,5 V. = e = 0,9 V. = e = 1,4 V. Os valores obidos condizem com o funcionameno esperado do diodo? Exisem diferenças percepíveis enre os resulados simulados e aqueles fornecidos na folha de dados do diodo 1N4001? Elerônica I Laboraório 1/11

2 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos Figura 1 Circuio para ese do diodo na região direa. 2.2 REGIÃO DE OPERAÇÃO REVERSA Implemene o circuio mosrado na Figura 2. A ensão de enrada (v i ) erá valor ajusado conforme soliciado abaixo. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. Deermine: = e = 30 V. = e = 60 V. = e = 100 V. = e = 500 V. Os valores obidos condizem com o funcionameno esperado do diodo? O que ocorre ao se ulrapassar a ensão reversa máxima suporada pelo diodo 1N4148? Figura 2 Circuio para ese do diodo na região reversa. Elerônica I Laboraório 2/11

3 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos 2.3 TRAÇADO DA CURVA I X O DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 3. A ensão de enrada (v i ) erá valor de pico de 21,1 V e frequência de 60 Hz. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. v i Figura 3 Circuio para desenho da curva I x V no simulador. Verifique se o comporameno da curva no simulador condiz com o esperado. 3 CIRCUITOS SIMPLES COM DIODOS 3.1 CIRCUITO COM UM DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 4 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4001. =. =. Figura 4 Circuio simples com um diodo apenas polarizado direamene. Compare o resulado obido com o valor calculado, considerando os dois modelos mais simples para análise de circuios com diodos (ideal e queda de ensão consane). Elerônica I Laboraório 3/11

4 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos 3.2 CIRCUITO COM DIODOS EM SÉRIE Implemene o circuio mosrado na Figura 5 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4148 e o diodo será o 1N =. 2 =. =. 1 2 Figura 5 Circuio simples com dois diodos em série. Verifique se as quedas de ensão nos diodos (1 e 2 ) são iguais. Caso sejam diferenes, por que isso ocorre? 3.3 CIRCUITO COM DIODOS EM PARALELO Implemene o circuio mosrado na Figura 6 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4148 e o diodo será o 1N4001. =. I T =. 1 =. 2 =. I T 1 2 Figura 6 Circuio simples com dois diodos em paralelo. Verifique se a correne oal (I T ) se divide igualmene nos dois diodos. O que poderia provocar a divisão com valores diferenes de correne nos diodos? Elerônica I Laboraório 4/11

5 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos 4 PERDAS NO DIODO 4.1 DETERMINANDO A PERDA DE CONDUÇÃO NO DIODO Implemene o circuio mosrado na Figura 7 e obenha o que se pede. A ensão de enrada (v i ) será de 12 V. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. =. =. P D =. Figura 7 Circuio simples com um diodo apenas polarizado direamene. A perda no diodo, comparada com a perda na carga (resisor) é significaiva? O que aconeceria com a poência no diodo e com ele próprio caso o resisor fosse subsiuído por ouro de 1 Ω. 5 APLICAÇÕES DE DIODOS SEMICONDUTORES O circuio para as simulações dese iem será aquele mosrado na Figura 9. A ensão de enrada (v i ) é mosrada em cada figura a seguir. O resisor é de 1 kω. O diodo será o 1N4148. Figura 8 Circuio para simulações dese iem. Elerônica I Laboraório 5/11

6 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos 5.1 SINAL DE ENTRADA SENOIDAL A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 9. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura 9. Figura 9 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada senoidal. 5.2 SINAL DE ENTRADA QUADRADA A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 10. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura SINAL DE ENTRADA TRIANGULAR A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 11. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 21,1 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura SINAL DE ENTRADA SENOIDAL COM VALOR MÉDIO A forma de onda da ensão de enrada é mosrada na Figura 12. Considere que a ensão de enrada enha um valor pico de 42,2 V. Esboce a forma de onda da ensão de saída na Figura 12. Elerônica I Laboraório 6/11

7 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos Figura 10 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada quadrada. Figura 11 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada riangular. Elerônica I Laboraório 7/11

8 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos Figura 12 Formas de onda da ensão de enrada e saída para sinal de enrada com valor médio. 6 PORTAS LÓGICAS COM DIODOS 6.1 PORTA OU (OR) COM DIODOS Implemene o circuio mosrado na Figura 13 e obenha o que se pede. O resisor é de 1 kω. Os diodos serão 1N4148. Aplique ensões de zero e 5 V nas enradas da pora para configurála com nível lógico baixo (0) e alo (1), respecivamene. Verifique a abela verdade para a pora lógica, preenchendo a abela abaixo. V 1 V 2 Figura 13 Circuio de diodos para implemenar uma pora lógica ou (or). Elerônica I Laboraório 8/11

9 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos Tabela verdade Tabela 1 Pora lógica OU com diodos. Tensões nas enradas da pora A = V 1 B = V 2 V 1 V Tensão na saída 7 CONFORMAÇÃO DE SINAIS COM DIODOS 7.1 LIMITAÇÃO DE SINAL COM DIODO ZENER Implemene o circuio mosrado na Figura 14 e obenha o que se pede. O resisor é de 1 kω. Os diodos serão 1N4744. Deermine: _pk _pk = 5 V. _pk _pk = 20 V. _pk _pk = 50 V. Figura 14 Circuio de conformação de sinais com diodos zener. 8 CIRCUITOS DE PROTEÇÃO COM DIODOS 8.1 CIRCUITO DE PREVENÇÃO CONTRA INVERSÃO DE BATERIA Implemene o circuio mosrado na Figura 15 e obenha o que se pede. O fusível F 1 é de 250 ma. O diodo será o 1N4001. A baeria será de 9 V. Deermine: = 9 V. = 9 V. Elerônica I Laboraório 9/11

10 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos O que ocorre quando a baeria é conecada com polaridade inverida? F 1 Figura 15 Circuio de proeção conra inversão de baerias. 9 CIRCUITOS DE SINALIZAÇÃO COM LEDS Os circuio de sinalização com LEDs uilizarão o circuio mosrado na Figura 16 como referência. O número de LEDs poderá ser alerado conforme a necessidade. Para cada circuio, o resisor R1 deverá ser recalculado, considerando que a ensão de enrada enho um valor de pico de 311 V. Os LEDs deverão ser conecados em série e disposos de forma a se formar um display com o número necessário de segmenos (dígios), conforme mosrado na Figura 17. v i D n Figura 16 Circuio de referência para sinalização com LEDs. D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 Dígio 1... Dígio 4 Figura 17 Display de LEDs. Elerônica I Laboraório 10/11

11 PráicaTeórica 01 Análise de circuios com diodos 9.1 SINALIZAÇÃO DE SAÍDA DE EMERGÊNCIA Implemene um circuio, com base no exposo acima (Figura 16 e Figura 17) para apresenar a palavra EXIT. 9.2 SINALIZAÇÃO DE ENTRADA E SAÍDA DE AMBIENTES Implemene um circuio, com base no exposo acima (Figura 16 e Figura 17) para apresenar as palavras IN e OUT. 9.3 SINALIZAÇÃO DE ABERTO E FECHADO Implemene um circuio, com base no exposo acima (Figura 16 e Figura 17) para apresenar as palavras OPEN e CLOSE. Elerônica I Laboraório 11/11