Instituto Politécnico de Tomar Escola Superior de Tecnologia de Tomar Departamento de Engenharia Electrotécnica ELECTRÓNICA I Trabalho Prático N.º 2 Montagens Básicas com Díodos Efectuado pelos alunos: Turma: Turma: Turma: Turma: Curso: Data: Grupo: 24/25
1- Traçado da curva característica do díodo Circuito A curva característica de um díodo é uma curva que relaciona a tensão aos seus terminais com a corrente que o atravessa. Canal X + V D I D Canal Y Figura 1 Para a obtenção desta e dada a sua natureza gráfica é muito útil a utilização do osciloscópio. A visualização de curvas I/V é feita utilizando o osciloscópio no modo X/Y. No entanto, a corrente I D através do díodo não pode ser fornecida directamente ao osciloscópio; esta dificuldade é ultrapassada fazendo passar I D através de uma resistência R de valor apropriado e aplicando ao osciloscópio V R = R I D como se pode visualizar no circuito da figura 1. Esta resistência também tem a função de limitar a corrente máxima que passa no díodo. Atenção: As tensões do osciloscópio são referidas a um ponto comum. Deste modo e como as massas dos dois canais são iguais, ao ponto comum ligam-se estas. É preciso, no entanto inverter um dos canais para obtermos o resultado pretendido pois de outro modo eles vêm em oposição de fase. Dimensionamento O valor de R depende da amplitude de e do maior valor de corrente que se pretende visualizar. Dado que se utilizam transformadores e a tensão entre estes pode variar, deve proceder-se à sua medida nos terminais de saída. A expressão [1] permite-nos o cálculo de R. Vmax.7 I max = [1] R Procedimento 1. Medir a tensão de pico do transformador com o osciloscópio. V= (assuma, no pré-relatório, V ef = 1V) 2. Dimensionar R de modo a que o valor máximo da corrente seja de 4mA. R= 3. Calcular o valor da potência dissipada em R. P= 2/9
4. Efectuar as ligações do circuito da fig.1 para o díodo 1N41 (o traço no corpo do díodo corresponde ao cátodo e portanto ao traço do seu símbolo). 5. Desenhar a curva característica do díodo. 4 I (ma) 2.6 1.2 6. Aquecer ligeiramente o díodo com o ferro de soldar e verificar o que acontece com o limiar de condução (sobe ou desce). Rª: 7. Repetir o procedimento do ponto 5 para os díodos de zener de 3.9V e 9.1V. 3.9V: 4 I (ma) 2-11 -6 3-2 3/9
9.1V: 4 I (ma) 2-12 -6 3-2 8. Se repetisse o procedimento 6 para os díodos de zener quais os resultados esperados na zona inversa? Rª: 4/9
2- Circuitos limitadores Tal como o nome indica, estes circuitos reproduzem na sua saída a onda de entrada mas com valores limitados (que podem ser no sentido do mínimo ou do máximo). Circuito No presente trabalho ir-se-á realizar um limitador máximo. O circuito utilizado é o da figura 2 em que se utiliza o díodo 1N4148. Vi Vo Figura 2 A característica de transferência destes circuitos, desprezando a resistência dinâmica do díodo é a da figura 3. Vo Vr + Vd Vi Figura 3 Procedimento 1. Executar o circuito da figura 2. Visualizar as formas de onda de entrada e de saída com o osciloscópio e desenhar as curvas obtidas. 5/9
15 1-3 t (ms) 3 --1-15 2. Obter a função de transferência do circuito através do modo X/Y do osciloscópio (tendo em conta as considerações atrás feitas para este modo). 15 Vo (V) 1-15 Vi (V) 15 --1-15 6/9
3. Se realizasse o limitador com o circuito da figura 4 acha que seria equivalente? Qual deveria ser o valor da tensão de zener? Justifique. Rª: Figura 4 3- Rectificadores A implementação de uma fonte de alimentação DC é normalmente feita mediante rectificação e filtragem de uma tensão alterna obtida à saída de um transformador. Circuito O circuito utilizado é o da figura 5, em que o díodo tem a referência 1N41. A resistência R L está a funcionar como carga do circuito. Vi Vo Figura 5 Dimensionamento O objectivo é obter uma ondulação da onda de saída o mais baixa possível mas tem que haver um compromisso uma vez que isso pode exigir condensadores com valores muito elevados. A equação [2] permite-nos calcular a tensão de ondulação relativamente à frequência da onda, valor do condensador e corrente consumida pelo circuito. Podemos assim dimensionar o valor de C. 7/9
I V ond = [2] fc Exercício: Supondo uma tensão de pico do transformador de 1V e uma queda de tensão directa de.7v no díodo, e sabendo que a frequência da rede é de 5 Hz, qual seria o valor do condensador de modo a que a ondulação seja de 1V? R.ª: Procedimento 1. Executar o circuito da figura 5 com um condensador de 1 µf. Visualizar as formas de onda Vi e Vo com o osciloscópio e desenhar as duas curvas obtidas. Atenção: Os condensadores utilizados são polarizados! Para sua segurança ligue o terminal positivo do condensador ao cátodo do díodo (tanto o cátodo do díodo como o terminal negativo do condensador correspondem à marca no corpo do componente). 15 1-3 t (ms) 3 --1-15 8/9
2. Compare as vantagens e desvantagens da realização da rectificação e filtragem do circuito da figura 6 com o anterior em termos de quedas nos díodos e valor de C. Rª: Figura 6 4- Lista de material - 1 díodo 1N4148-1 díodo 1N41-1 díodo zener de 3.9V - 1 díodo zener de 9.1V - 1 resistência de valor e potência a calcular - 1 resistência de 1K 1/2W - 1 resistência de 12K 1/2W - 1 condensador de 1 µf 25V - ferro de soldar 9/9