Analógica - Ondas

Determine a forma de onda da tensão sobre o diodo D1 e sobre V0 nos circuitos indicados abaixo considerandose a modelo equivalente aproximado simplificado do diodo b modelo ideal do diodo Indique os valores das tensões de entrada e saída nos pontos máximos mínimos e de transição do circuito Considere que as tensões nos capacitores são constantes e que VZ 39V Trace as formas de onda indicadas abaixo Indique os valores das tensões de entrada e saída nos pontos de máximo mínimo e de transição do circuito Considere VZ 10V Análise do Circuito 1 Superior Este é um circuito grampeador seguido por um ceifador em série O objetivo é primeiro deslocar o nível DC da onda de entrada e depois cortar ceifar partes dela Circuito 1a Modelo Simplificado Vf 07V 1 Análise do Funcionamento Sinal de Entrada Vin A entrada é uma onda trapezoidal que varia entre um máximo de 10V e um mínimo de 5V Etapa Grampeadora C1 e D2 O diodo D2 Zener Vz39V e o capacitor C1 formam o grampeador O capacitor é considerado ideal mantém a carga o Durante o semiciclo negativo de Vin quando a tensão tenta ficar mais negativa que o potencial do catodo de D2 0V D2 fica polarizado diretamente o Pelo modelo simplificado D2 conduzirá quando a tensão sobre ele atingir 07V na polarização direta Isso significa que ele vai grampear o ponto de tensão mais negativo em 07V o O capacitor C1 irá se carregar com uma tensão Vc para manter esse grampeamento A excursão total de Vin é de 10V 5V 15V o Se o ponto mínimo da onda na saída do grampeador é 07V o ponto máximo será 07V 15V 143V o A tensão no capacitor é Vc Vsaídagrampeador Vin No pico negativo Vc 07V 5V 43V Etapa Ceifadora D1 D2 e R3 A onda deslocada de 07V a 143V é aplicada ao ceifador em série o Para que haja corrente e portanto tensão Vo sobre o resistor R3 os diodos D1 e D2 devem conduzir o D1 requer 07V para conduzir polarização direta o D2 está em polarização reversa e requer 39V sua tensão Zener para conduzir o Portanto a condução só ocorrerá quando a tensão de entrada do ceifador for maior que a soma das quedas 07V 39V 46V o Se a tensão 46V Não há condução Não há corrente em R3 Logo Vo 0V o Se a tensão 46V Os diodos conduzem A tensão Vo será a tensão de entrada do ceifador menos a queda total nos diodos Vo Ventradaceifador 46V O valor máximo de Vo será 143V 46V 97V 2 Descrição da Formas de Onda Vo o Tipo Onda trapezoidal ceifada na base o Valor Máximo 97V o Valor Mínimo 0V o Formato A tensão Vo permanece em 0V até que a tensão de entrada Vin faça com que a saída do grampeador ultrapasse 46V o que ocorre quando Vin 03V A partir daí ela sobe acompanhando a forma de Vin mas com um valor de Ventradaceifador 46V atinge o pico de 97V e depois desce voltando a 0V quando a saída do grampeador cai abaixo de 46V quando Vin volta a valer 03V Circuito 1b Modelo Ideal Vf 0V 1 Análise do Funcionamento A lógica é a mesma mas agora a queda de tensão em condução direta é 0V Etapa Grampeadora D2 conduzirá assim que a tensão tentar ficar negativa Ele irá grampear o ponto mais negativo em 0V o A excursão da onda ainda é de 15V o Se o mínimo é 0V o máximo da onda na saída do grampeador será 0V 15V 15V Etapa Ceifadora o A condução requer que a tensão de entrada do ceifador supere a soma das quedas dos diodos ideais o D1 ideal 0V o D2 Zener 39V o A condução ocorrerá quando a tensão de entrada do ceifador for maior que 0V 39V 39V o Se a tensão 39V Não há condução Vo 0V o Se a tensão 39V Os diodos conduzem Vo Ventradaceifador 39V O valor máximo de Vo será 15V 39V 111V 2 Descrição das Formas de Onda Vo o Tipo Onda trapezoidal ceifada na base o Valor Máximo 111V o Valor Mínimo 0V o Formato Semelhante ao caso a mas a transição ocorre quando a tensão na saída do grampeador atinge 39V e o pico é mais alto Análise do Circuito 2 Inferior Estes são circuitos ceifadores paralelos projetados para limitar a tensão de saída Vo Circuito 2a Modelo Simplificado Vf 07V 1 Análise do Funcionamento Sinal de Entrada Vin Onda senoidal com pico de 10V varia de 10V a 10V Circuito Um divisor de tensão 5k e 10k com um ceifador na saída O ceifador é composto por um diodo normal e um diodo Zener Vz 10V ligado a uma fonte de 15V Análise do Semiciclo Positivo de Vin 0V a 10V o A tensão no nó Vo sem considerar os diodos seria Vounreg Vin 10k 5k 10k Vin 23 o O valor máximo que Vo tentaria atingir é 10V 23 667V o O diodo normal está em polarização reversa e não conduz o O diodo Zener tem seu catodo em 15V Para ele conduzir em modo Zener seu anodo Vo precisaria atingir 15V 10V 5V Como Vo atinge no máximo 667V o Zener conduzirá e limitará a tensão o A partir do momento que Vo tenta passar de 5V o Zener entra em modo de ruptura e grampeia a saída em 5V Análise do Semiciclo Negativo de Vin 0V a 10V o Vo tentará seguir Vin 23 ou seja ir até 10V 23 667V o O diodo normal com anodo no terra ficará diretamente polarizado quando Vo for suficientemente negativo Pelo modelo simplificado ele conduz quando a tensão no seu catodo Vo for 07V o Portanto durante a maior parte do ciclo negativo o diodo conduz e grampeia a saída em 07V 2 Descrição da Forma de Onda Vo 2a Tipo Senoidal com duplo ceifamento superior e inferior Valor Máximo 5V Valor Mínimo 07V Formato Vo sobe acompanhando 23Vin até atingir 5V onde é ceifada Depois desce passa pelo zero e continua descendo até atingir 07V onde é ceifada na parte inferior Circuito 2b Modelo Ideal Vf 0V 1 Análise do Funcionamento Sinal de Entrada Vin Onda senoidal com pico de 20V varia de 20V a 20V Circuito Um reguladorceifador Zener Rserie 1k Rcarga 2k O Zener está em paralelo com a carga Assumiremos Vz 10V conforme o problema anterior Análise do Semiciclo Positivo de Vin 0V a 20V o O Zener está em polarização reversa Ele irá regular ceifar a tensão em Vo em sua tensão Zener se a entrada for suficiente o Sem o Zener Vounreg Vin 2k 1k 2k Vin 23 o O Zener começará a conduzir e regular quando Vounreg atingir Vz 10V Isso ocorre quando Vin 23 10V ou seja Vin 15V o Para 0V Vin 15V O Zener não conduz Vo Vin 23 o Para Vin 15V O Zener conduz e grampeia a tensão de saída em Vo 10V Análise do Semiciclo Negativo de Vin 0V a 20V o O Zener fica em polarização direta o Pelo modelo ideal ele se comporta como um curtocircuito o Portanto para todo o ciclo negativo Vo é grampeado em 0V 2 Descrição da Forma de Onda Vo 2b Tipo Senoidal com ceifamento superior e retificada na parte inferior Valor Máximo 10V Valor Mínimo 0V Formato Vo segue a forma de 23Vin até o valor de 10V A partir daí o topo da senoide é ceifado achatado em 10V Durante todo o semiciclo negativo da entrada a saída Vo permanece em 0V circuito 2a vin 10 75 105 10 5 07 circuito 2b 20 15 20 10 circuito 1a VIN 10 03 5 Vo 97 circuito 2b VIN 10 11 5 Vo 111 11