Pergunta :

Gostaria de obter informações sobre a utilização de díodos em circuitos eletrônicos e que essas informações sejam detalhadas.

Índice

Introdução

Circuitos limitadores ou recortadores

Circuito limitador série negativo

Circuito limitador série positivo

Circuito limitador paralelo negativo

Circuito limitador paralelo positivo

Circuitos limitadores polarizados

Limitador paralelo negativo polarizado

Limitador paralelo positivo polarizado

Limitador paralelo duplo polarizado

Circuitos fixadores

Circuito fixador de nível positivo

Circuito fixador de topo

Circuitos multiplicadores de tensão

Duplicador de tensão tipo terminal comum

(ou duplicador de meia onda)

Duplicador de tensão tipo simétrico

Triplicador de tensão

Circuitos detetores

Detetor de pico

Detetor por díodo

Filtros

Filtro com condensador

Retificadores

Retificador monofásico de meia-onda

Retificador monofásico de onda completa

com transformador com ponto médio no secundário

Retificador monofásico de onda completa de díodos ou em ponte de Graetz

Retificador trifásico em estrela (ou de meia-onda)

Retificador trifásico em ponte (ou de onda completa)

Retificador de precisão

Introdução

Os díodos, como acontece também com os outros componentes eletrônicos, têm múltiplas utilizações.

As mais simples envolvem apenas um díodo. Um díodo é um elemento retificador, pois conduz num sentido e não conduz no outro. Para ser mais preciso, quando está polarizado inversamente, conduz uma insignificante corrente no sentido inverso (chamada corrente inversa de saturação). Quando está polarizado diretamente, conduz corrente no sentido direto, mas provoca uma queda de tensão no circuito. Se o díodo for de silício, esta tensão é de 0,6 a 0,7 V. Concretamente, se a tensão direta aplicada ao díodo não ultrapassar 0,5 V, ele não conduz (ou conduz uma corrente de muito pequeno valor). Nos exemplos seguintes vamos supor os díodos ideais. Um díodo ideal é aquele cuja corrente é 0 quando está polarizado inversamente e em que a tensão aos seus terminais é zero quando está polarizado diretamente.

Circuito limitador série negativo

Quando u_i é positivo, D fica polarizado diretamente, a tensão aos seus terminais é pequena e circula corrente pelo díodo e por R. A tensão u_o, em R, é praticamente igual a u_i.

Quando u_i é negativo, D fica polarizado indiretamente, pelo que não circula corrente nem por D nem por R. A tensão u_o anula-se

Circuito limitador série positivo

Circuito limitador paralelo negativo

Quando u_i > 0, D não conduz (OFF) e u_o é igual à tensão em R₂.

A forma de onda de u_o é igual à de u_i.

Quando u_i < 0, D conduz (ON), a tensão aos seus terminais praticamente anula-se e u_o = 0.

Circuito limitador paralelo positivo

Limitador paralelo negativo polarizado

Quando u_i > 0, D está polarizado inversamente (OFF) e a forma de onda de u_o é igual à de u_i, com

Quando u_i < 0, D fica ON quando u_i for maior que U. Então, u_o = u_D + U = 0 + U = U.

Quando u_i < U, D fica OFF e u_o tem a forma da tensão de entrada.

Limitador paralelo positivo polarizado

Limitador paralelo duplo polarizado

Circuito fixador de nível positivo

C carrega na primeira metade da primeira alternância de u_i (D ON) e u_o = 0 porque D está ON.

Nas restantes alternâncias D está OFF e C mantém a carga, sendo u_o = U_p + u_i.

Circuito fixador de topo

C carrega quando D está ON (para u_i > 0 e u_i > UC). Então, u_o = 0 (porque D está ON) e u_C = u_i.

Quando u_i se torna inferior a Ui máx, fica menor que u_C = Ui máx. Então D passa a OFF e u_o = u_C + u_i = - U_{i máx} + u_i.

Duplicador de tensão tipo terminal comum

(ou duplicador de meia onda)

C₁ carrega na primeira metade da primeira alternância de u_i (D₁ ON) e mantém a carga (D₂ fica OFF).

C₂ carrega na segunda metade da primeira alternância de u_i e na primeira metade da segunda alternância (D₂ ON).

C₂ descarrega sobre R_L (D₂ OFF) até que a tensão em D₁ seja novamente superior à tensão em C₂.

Duplicador de tensão tipo simétrico

C₁ carrega na primeira metade da primeira alternância de u_i (D₁ ON) e mantém a carga .

C₂ carrega na primeira metade da segunda alternância de u_i (D₂ ON) e mantém a carga .

u_o não descarrega sobre R_L, pois em cada alternância D₁ ou D₂ está ON e R_L fica ligado à rede.

Triplicador de tensão

C₃ carrega na primeira metade da primeira alternância de u_i (D₃ ON) e mantém a carga a partir daí.

Filtro com condensador

Quando u_i > 0, D ON e u_o = u_C = u_i.

Quando u_i se torna inferior a u_C = u_i máx, D passa a OFF e C descarrega-se sobre a carga R_L, com uma constante de tempo dependente de C e de R_L. Se a constante de tempo for muito superior ao período da tensão de entrada, a descarga de C será pequena, mantendo-se a tensão na carga com pouca variação. O filtro diminui a ondulação (ripple) natural do circuito retificador.

Detetor de pico

Na primeira metade da primeira alternância de u_i, D fica ON e C carrega-se com u_C = u_i até U_{i máx}.

Quando u_i se torna inferior a U_{i máx}, u_C > u_i. Então, D passa a OFF e C mantém sensivelmente a carga até que u_i se torne novamente superior a u_C. Então D fica novamente ON e u_o = u_C = u_i.

Detetor por díodo

O sinal da esquerda (u_i) está modulado em amplitude. O díodo faz a retificação do sinal de alta frequência. O condensador C filtra o sinal resultante e o sinal u_o em R é a envolvente do sinal retificado.

Retificadores

A retificação destina-se a obter uma forma de onda na carga unidirecional, a partir de uma rede alternada.

Apenas por retificação não é possível obter uma tensão contínua.

Retificador monofásico de meia-onda

Retificador monofásico de onda completa

com transformador com ponto médio no secundário

Nesta retificação, conduz um díodo em cada alternância. A tensão na carga R_L toma a forma da tensão na metade do secundário ligada ao díodo condutor.

Retificador monofásico de onda completa de díodos ou em ponte de Graetz

Nesta retificação conduzem dois díodos em cada alternância. A tensão na carga toma a forma de onda da tensão da rede.

Retificador trifásico em estrela (ou de meia-onda)

Nesta retificação conduz um díodo de cada vez (durante 120º). O díodo condutor é aquele cuja tensão no ânodo é superior às restantes tensões da rede. A tensão na carga toma a forma de onda da tensão simples da rede.

Esta retificação apresenta menor ondulação que a monofásica.

Retificador trifásico em ponte (ou de onda completa)

Nesta retificação conduzem dois díodos de cada vez, um do conjunto superior (aquele cuja tensão no ânodo seja maior que as restantes) e um do conjunto inferior (aquele cuja tensão no cátodo seja inferior às restantes).

A forma de onda da tensão na carga toma, em cada intervalo de condução, a forma de onda duma tensão composta da rede. A forma de onda da tensão na carga apresenta o dobro dos picos que na retificação em estrela.

A retificação em ponte tem menos ondulação que a retificação em estrela.

Retificador de precisão

Para tensões de entrada muita pequenas (da ordem da tensão de condução do díodo) obtém-se com a retificação um sinal bastante deformado, visto que o díodo (de silício) só se torna condutor a partir de 0,7 V.

Com o auxílio de um amplificador operacional é possível fazer a retificação de sinais muito fracos sem distorção, graças ao elevado ganho de tensão dos amplificadores.

Existem retificadores de meia-onda e de onda completa.

Retificador de precisão de meia-onda

v_i > 0        >>>>      D1 OFF          D2 ON   

                                                v o = 0                        

v_i < 0       >>>>      D1 ON          D2 OFF    

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