ETEC
LAURO GOMES
CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
PAULA SOUZA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL “LAURO GOMES”
APOSTILA DE ELETRÔNICA ANALÓGICA
DSM1 – 1ª SÉRIE DE ELETRÔNICA – PERÍODO NOTURNO
PROFº GIUSEPPE GIOVANNI MASSIMO GOZZI
SÃO BERNARDO DO CAMPO
2014
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SINAIS ELÉTRICOS ALTERNADOS
Tanto a tensão como a corrente elétrica pode ser de dois tipos: CONTÍNUA ou
ALTERNADA.
Uma fonte de tensão contínua é aquela cuja tensão NÃO MUDA DE SENTIDO
conforme o tempo. Abaixo, na figura 32, temos um exemplo de fonte de tensão contínua e
constante:
PODEMOS NOTAR PELO
GRÁFICO Vxt QUE A TENSÃO
ELÉTRICA U NÃO VARIA
CONFORME O TEMPO t.
FIGURA 01: FONTE DE TENSÃO CC
Exemplos de fontes de tensão contínua são as pilhas e as baterias, pois mantém
sempre a mesma polaridade da tensão.
As fontes de tensão ALTERNADA são chamadas assim porque a tensão alternada
MUDA DE SENTIDO conforme o tempo:
PODEMOS NOTAR PELO
GRÁFICO Vxt QUE A TENSÃO
ELÉTRICA U VARIA
CONFORME O TEMPO t.
TEMOS ENTÃO U(t), UMA
TENSÃO EM FUNÇÃO DO
TEMPO.
FIGURA 02: FONTE DE TENSÃO CA
Neste caso, a tensão elétrica é gerada por um fenômeno eletromagnético chamado
indução eletromagnética.
No exemplo acima, temos uma tensão alternada correspondente a uma função seno. Não
que todas as tensões alternadas sejam assim, porém é desse tipo que vamos utilizar em nossos
circuitos eletrônicos com diodos.
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Sendo assim, vamos definir alguns valores importantes para esta função periódica:
EM TENSÃO ALTERNADA, É
COMUM NOS REFERIRMOS A
VALOR EFICAZ, POIS É BASTANTE
UTILIZADO NA PRÁTICA,
ABRANGENDO NÃO SÓ CIRCUITOS
ELETRÔNICOS COMO OS
ELÉTRICOS E TAMBÉM AS
ESPECIFICAÇÕES DE MÁQUINAS
ELÉTRICAS E DE APARELHOS
ELETRODOMÉSTICOS.
FIGURA 03: VALORES CARACTERÍSTICOS DE UM SINAL ELÉTRICO

PERÍODO : É o intervalo de tempo, em segundos, que o sinal elétrico
periódico necessita para completar o seu ciclo. No nosso caso, o
período (T) vai, por exemplo, do começo do semiciclo positivo (t 1) até o
final do semiciclo negativo (t2):
T  t 2  t1

FREQÜÊNCIA: É o número de ciclos que o sinal elétrico possui em um
intervalo de tempo de um segundo. A unidade desta grandeza (f) é o
hertz (Hz):
f 
1
T

VALOR MÁXIMO : É o máximo valor absoluto que o sinal elétrico pode
atingir. Também chamado de VALOR DE PICO. No nosso caso, o valor de
pico da tensão é Up.

VALOR MÍNIMO : É o mínimo valor absoluto que o sinal elétrico pode
atingir. No nosso caso, o valor mínimo da tensão é o valor de pico
negativo (-Up), uma vez que o sinal elétrico é simétrico.

VALOR DE PICO-A-PICO : É a diferença entre o valor máximo e o valor
mínimo. No nosso caso, esta diferença resultará no dobro do valor de
pico (Vpp = 2Up).

VALOR MÉDIO : É a média aritmética de todos os valores do sinal
elétrico envolvidos em um ciclo completo. No nosso caso, como o sinal
é simétrico e periódico, o valor médio (Vm) da tensão vale zero.

VALOR EFICAZ : Corresponde a um valor de tensão ou corrente (abaixo
do valor máximo) alternada capaz de fornecer a mesma energia (ou
dissipar a mesma potência) equivalente a um valor de tensão ou
corrente contínua. No nosso caso, o valor eficaz da tensão vale :
Uef 
Up
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EXERCÍCIOS
1) Para a forma de onda abaixo, calcule os valores do período (T), da frequência (f), dos
valores médio (Um) e eficaz (Uefic) :
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
Up = 4 V
T  t 2  t1
T = ?????
Upp = 8 V
f 
1
T
f = ?????
Um = ?????
Uef 
Up
Uef = ?????
2
RESOLUÇÃO:
4
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2) Para a forma de onda abaixo, determine os valores do período (T), da frequência (f), dos
valores médio (Um) e eficaz (Uefic).
DADOS :
Up = 10 V
Upp = 20 V
FÓRMULAS :
CALCULAR :
T = ?????
f = ?????
Um = ?????
Uef = ?????
RESOLUÇÃO:
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3) Para a forma de onda abaixo, calcule os valores do período (T), da frequência (f), dos
valores médio (Um) e eficaz (Uefic) são, respectivamente :
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
T = ?????
f = ?????
Um = ?????
Uef = ?????
RESOLUÇÃO:
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4) Para a forma de onda abaixo, calcule os valores do período (T), da frequência (f), dos
valores médio (Um) e eficaz (Uefic):
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO
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TRANSFORMADOR
Nikola Tesla patenteou o transformador em 1885, que é um dispositivo utilizado para
alterar o valor da tensão/corrente elétrica, aumentado-as ou diminuindo-as. Ele é composto por
dois enrolamentos que compartilham o mesmo núcleo magnético (parecido com o circuito da
experiência de Faraday):
FIGURA 04: TRANSFORMADOR MONOFÁSICO
O enrolamento que receberá a tensão da rede é o enrolamento primário, enquanto que o
enrolamento que fornecerá a tensão para uma carga é o enrolamento secundário.
A mudança de valores de tensão e corrente é conseguida através do número de voltas –
espiras – que cada enrolamento possui, de acordo com a seguinte regra:


Se o enrolamento secundário possuir menos voltas que o primário, o transformador é do
tipo que abaixa a tensão;
Se o enrolamento secundário possuir mais voltas que o primário, o transformador é do tipo
que eleva a tensão;
Essa regra pode ser descrita como a relação de transformação (RT):
RT 
UP NP IS


US NS IP
onde:
UP é a tensão no enrolamento primário (V);
US é a tensão no enrolamento secundário (V);
NP é o número de espiras no enrolamento primário;
NS é o número de espiras no enrolamento secundário;
IP é a corrente no enrolamento primário (A);
IS é a corrente no enrolamento secundário (A);
Perceba que a relação de transformação de corrente é inversa à da tensão, pois a
diferença entre potência elétrica primária e secundária deve ser a mínima possível, para que o
transformador seja o mais eficiente possível (transformar a tensão elétrica com pouco consumo de
energia)
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OSCILOSCÓPIO
O osciloscópio é um instrumento de medida eletrônico que cria um gráfico bidimensional
visível de uma ou mais diferenças de potencial. O eixo horizontal do monitor normalmente
representa o tempo, tornando o instrumento útil para mostrar sinais periódicos. O eixo vertical
comumente mostra a tensão. O monitor é constituído por um "ponto" que periodicamente "varre" a
tela da esquerda para a direita.
FIGURA 05: TELA DE UM OSCILOSCÓPIO
Um típico osciloscópio é uma caixa retangular com uma tela, conectores de entrada, knobs
para controle e botões na frente do painel. Atualmente existem osciloscópios portáteis com tela de
cristal líquido.
FIGURA 06: OSCILOSCÓPIO ANALÓGICO E SEU CABO
Para ajudar nas medidas, uma grade denominada reticulada é desenhada na face da tela.
Cada quadrado na grade é conhecido como uma divisão. Cada quadrado (divisão) é dividido em
cinco (5) partes iguais, resultado em uma subdivisão. Cada subdivisão vale 0,2 divisões (uma
divisão inteira dividida por cinco).
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FIGURA 07: DIVISÃO E SUBDIVISÃO
O sinal a ser medido é ligado a um dos canais de entrada, geralmente através de um
conector coaxial, como os conectores BNC ou tipo N. Se a fonte do sinal já possui seu conector
coaxial, então um simples cabo é usado para ligá-la, caso contrário um cabo específico chamado
ponta de prova para osciloscópio é usado.
FIGURA 08: CABO DE OSCILOSCÓPIO COM PONTA DE PROVA
Em seu modo mais simples, o osciloscópio desenha repetidamente uma linha horizontal
chamada de traço através do meio da tela da esquerda para a direita. Um dos controles, o
TIME/DIV (controle da base de tempo), determina a velocidade com que a linha é desenhada, e é
calibrado em segundos por divisão.
Se a tensão de entrada difere do zero, o traço pode ser defletido tanto para cima quanto
para baixo. Outro controle, o VOLTS/DIV (controle vertical), determina a escala da deflexão
vertical, e é calibrado em volts por divisão. O traço resultante é um gráfico da voltagem (tensão) em
função do tempo.
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Se o sinal de entrada é periódico, então um traço relativamente estável pode ser obtido
apenas ajustando a base de tempo (timebase) de acordo com a frequência do sinal de entrada.
Por exemplo, se o sinal é uma onda TRIANGULAR do tipo DENTE DE SERRA com frequência
igual a 50 Hz, e seu período é de 20 ms, então a base de tempo (timebase) deve ser ajustada de
modo que o tempo entre as passagens sucessivas seja de 20 ms. Este modo é chamado de
continual sweep (varredura contínua).
FIGURA 09: EXEMPLO DE SINAL DENTE DE SERRA NO OSCILOSCÓPIO
O manuseio de um osciloscópio analógico é muito simples e basicamente consiste em
ajustar alguns controles de forma que a forma de onda apareça estável na tela. A primeira coisa
que deveremos aprender é identificar os controles. A figura a seguir mostra o aspecto geral de um
osciloscópio de dois canais. Observar que a posição dos controles no painel pode diferir de um
osciloscópio para outro.
FIGURA 10: OSCILOSCÓPIO DE DOIS CANAIS
(fonte: http://www.portaldoeletrodomestico.com.br/cursos/osciloscopio)
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A seguir a descrição dos principais controles do osciloscópio:
Chave liga-desliga: Liga a energia elétrica ao osciloscópio
FIGURA 11: CHAVE ON/DESLIGADO
Controle de brilho e controle de foco: Controla a intensidade do brilho do feixe bem como o seu
foco (nitidez).
FIGURA 12: CONTROLES DE INTENSIDADE E FOCO
Entradas verticais: nas entradas (duas no caso do osciloscópio de dois canais) serão colocados
os cabos os quais serão ligados ao circuito externo.
FIGURA 13: ENTRADAS VERTICAIS (POR ONDE SE COLOCA O CABO DE OSCILOSCÓPIO)
Chave seletora do modo de entrada: Os modos de entrada podem ser: GND (é usado para
estabelecer o zero de referencia), AC (entre a entrada e o amplificador vertical é interposto um
capacitor, portanto se a forma de onda tiver uma componente continua a mesma não será
mostrada) e DC (o acoplamento é direto, neste caso o sinal tenha uma componente DC, a mesma
será mostrada):
FIGURA 14: MODO DE ENTRADA
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Chave seletora de ganho vertical: Seleciona um valor de ganho vertical. Na figura a seguir a
chave seletora esta selecionando 1V por divisão.
FIGURA 15a: CHAVES SELETORAS DE GANHO VERTICAL (ESCALA VERTICAL)
Controle de posição vertical (Y pos): Desloca o traço na vertical
FIGURA 15b: CONTROLE DE POSIÇÃO VERTICAL DO TRAÇO
Chave seletora da base de tempo: A base de tempo determina a escala no eixo X (eixo de
tempo). Em alguns casos pode ter um controle de calibração.
FIGURA 16: CHAVE SELETORA DE GANHO HORIZONTAL (ESCALA HORIZONTAL,
VARREDURA OU BASE DE TEMPO)
Controle de posição horizontal (X POS): Desloca o traço na HORIZONTAL
FIGURA 17: CONTROLE DE POSIÇÃO HORIZONTAL DO TRAÇO
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Para se efetuar uma medição, é necessário calibrar o osciloscópio antecipadamente (esta
etapa será vista na parte experimental). Após essa operação, a medição de um sinal é feito como
se segue abaixo:
AMPLITUDE ou VALOR DE PICO (Vp) = Nº DE DIVISÕES VERTICAIS X POSIÇÃO DO
VOLTS/DIV
PERÍODO (T) = Nº DE DIVISÕES HORIZONTAIS X POSIÇÃO DO TIME/DIV
FIGURA 18: POSIÇÃO DAS ESCALAS VERTICAL (VOLTS/DIV) E HORIZONTAL (TIME/DIV)
DO OSCILOSCÓPIO
No exemplo:
VOLTS/DIV = 1V/DIV (cada divisão – quadrado – VERTICAL vale 1V)
TIME/DIV = 5ms/DIV (cada divisão – quadrado – HORIZONTAL vale 5 ms)
O próximo passo é contar o número de divisões que o sinal ocupa na tela, como se segue:
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FIGURA 19: MEDIÇÃO DO SINAL NO OSCILOSCÓPIO
Então:
AMPLITUDE = 2,5 DIVISÕES VERTICAIS X 1 VOLT/DIV  Vp = 2,5 V
Obs.: Na determinação da amplitude, devemos considerar apenas as divisões verticais
compreendidas entre o centro e o pico positivo.
VALOR DE PICO A PICO = 5,0 DIVISÕES VERTICAIS X 1 VOLT/DIV  Vpp = 5,0 V
Obs.: No exemplo analisado, o valor de pico a pico resultou no dobro do valor de pico porque o
sinal é SIMÉTRICO (a parte positiva e a negativa são iguais).
PERÍODO = 4,0 DIVISÕES HORIZONTAIS X 5 ms/DIV  T = 20 ms
Obs.: O período do sinal deve compreender um CICLO COMPLETO; uma forma prática é
estabelecer um ponto inicial e um final que será quando a onda se REPETE, já que o sinal medido
é PERIÓDICO.
FREQUÊNCIA =
1
1
1


 f = 50 Hz
PERÍODO 20ms 0,02
Infelizmente, a base de tempo dos osciloscópios não é perfeitamente precisa, e a
frequência do sinal não é perfeitamente estável, então o traço pode se mover pela tela, dificultando
as medidas.
Para prover um traço mais estável, os osciloscópios modernos tem uma função chamada
trigger (desencadear ou disparar). Quando o triggering é utilizado, o instrumento irá parar cada vez
que a varredura chegue ao extremo direito da tela e retornar de volta ao lado esquerdo da tela. O
osciloscópio então aguarda um evento específico antes de começar a desenhar o próximo traço. O
evento de trigger (disparo) é comumente acionado quando a forma de onda da entrada atinge uma
tensão em uma direção específica (tensão crescente ou decrescente) determinada pelo usuário.
Este recurso ressincroniza a base de tempo ao sinal de entrada, impedindo o deslizamento
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horizontal do traço. Desta forma, o trigger permite a visualização de sinais periódicos tais como
ondas quadradas e ondas seno. O circuito de Trigger também permite a visualização de sinais não
periódicos, tais como pulsos que não se repetem em uma taxa fixa.
FIGURA 20: TRIGGER
Geralmente o osciloscópio tem um conjunto de controles verticais para cada canal, porém
apenas um sistema de trigger e base de tempo.
A maioria dos osciloscópios também permite que você tire a base de tempo e a insira um
sinal no amplificador horizontal. Isto é chamado de modo X-Y, e é útil para ver a relação de fase
entre dois sinais, o que é comum em análise de rádio e televisão.
FIGURA 21: ENTRADA EXTERNA (HORIZONTAL)
Quando os dois sinais são senoidais de frequência e fases variáveis, o traço resultante é
chamado de Figura de Lissajous:
FIGURA 22: FIGURAS DE LISSAJOUS
(fonte: http://www.notapositiva.com/comofuncionaoosciloscopio)
Alguns osciloscópios possuem cursores, que são linhas que podem ser movidas sobre a
tela para medir o intervalo de tempo entre dois pontos, o a diferença entre duas tensões.
Alguns osciloscópios digitais podem fazer a varredura a velocidades baixas, como uma vez
por hora, emulando um gravador em papel de tira. Isto é, o sinal passa pela tela da direita para a
esquerda. A maioria dos osciloscópios mais sofisticados muda do modo de varredura para o modo
de escrita em tira com cerca de uma varredura a cada dez segundos. Isto ocorre porque caso
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contrário, o osciloscópio iria aparentar estar quebrado: está coletando informações, porém o ponto
não pode ser visto na tela.
O uso clássico de um osciloscópio é diagnosticar uma peça defeituosa em um
equipamento eletrônico. Em um rádio, por exemplo, se olha no esquema elétrico do aparelho e se
localizam as conexões entre os estágios (como mixer eletrônico, osciladores eletrônicos,
amplificadores).
Então o terra do osciloscópio é ligado ao terra do circuito, e a ponta de prova é colocada na
conexão entre dois estágios no meio do circuito. Quando o sinal esperado está ausente, se sabe
que algum estágio precedente do circuito está defeituoso. Como a maioria das falhas ocorre por
causa de um único componente defeituoso, cada medida pode provar que metade do estágio de
uma peça complexa está funcionando corretamente, ou seja, que não é a causa do defeito. Uma
vez que o estágio defeituoso é encontrado, testes mais específicos deste estágio podem
geralmente mostrar a um profissional experiente qual componente está com defeito. Uma vez que
este componente é substituído, a unidade pode voltar à operação, ou ao menos o próximo defeito
pode ser procurado.
Outro uso possível é a checagem de um circuito novo. Muito frequentemente circuitos
novos se comportam abaixo do esperado devido aos níveis de tensão errados, ruído elétrico ou
erros no projeto. Os circuitos digitais geralmente operam a partir de um oscilador (clock), então um
osciloscópio de traço duplo (dual-trace) é necessário para verificar circuitos digitais. Osciloscópios
com "armazenamento" são muitos úteis para "capturar" efeitos eletrônicos raros que podem levar a
uma operação defeituosa.
Outro uso é para engenheiros de software que programam circuitos eletrônicos. Muitas
vezes o osciloscópio é a única maneira de ver se o software está rodando corretamente. Para essa
aplicação existe, no entanto, um equipamento mais apropriado, o analisador lógico, uma espécie
de osciloscópio digital que permite a leitura de dezenas de canais simultaneamente.
O problema mais típico encontrado quando se utiliza um osciloscópio não familiar é que o
traço não está visível. Muitos osciloscópios mais recentes possuem "opções de reset" ou um botão
"auto set up". Utilize-o caso haja confusão. Alguns instrumentos possuem um botão "beamfinder".
Ele limita o tamanho do traço de modo que ele irá aparecer na tela.
Outra razão para a "perda" do traço é um ajuste de luminosidade (brightness) muito baixo.
Todos os osciloscópios possuem um ajuste de luminosidade que serve para tornar o traço visível
tanto em varreduras lentas como nas mais rápidas. Um ajuste muito tênue pode tornar o traço
pouco visível. Um ajuste muito intenso pode deixar o sinal borrado. Alguns osciloscópios possuem
um ajuste de foco que permite ajustar a espessura do traço.
Verifique que primeiro você configure as opções de canal para acoplamento "DC", com
trigger automático. Aumente o valor do VOLTS/DIV (volts por divisão) do canal (efetivamente
diminuindo a Altura da linha) até a linha aparecer.
Configure o TIME/DIV (tempo por divisão) próximo da velocidade do evento desejado, e
então ajuste o volts por divisão até o evento aparecer em um tamanho útil. Os osciloscópios
comumente possuem uma saída de teste que pode ser medida para se asseguram que um canal e
sua ponta de prova estejam funcionando. Quando se utiliza um osciloscópio não familiar, é
recomendado medir a este sinal primeiro.
A capacitância do fio na ponta de prova pode fazer com que o osciloscópio mostre
imprecisamente sinais de alta velocidade. Se o sinal parece distorcido, ou seja se ele mostrar
pontas ou elevações estranhas, a capacitância da pronta de prova deve ser ajustada. Muitas
destas (como as com atenuação de 10x) têm um pequeno parafuso de ajuste para a capacitância.
A maioria dos osciloscópio provê uma saída de teste que produz uma onda quadrada para o ajuste
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da ponta. O ajuste deve ser feito de modo que as bordas da onda pareçam um quadrado, sem
excessos nem arredondamento. A largura de banda das pontas de teste devem ser iguais ou
exceder à largura de banda dos amplificadores de entrada do osciloscópio.
Em geral, a conexão de terra do osciloscópio deve ser ligada ao terra do circuito que está
sendo analisado. A maioria dos osciloscópios possui um conector de terra em sua saída. Para
medir precisamente sinais de alta frequência, o cabo de terra deve ser o mais curto possível; para
frequências acima de 100 MHz, o conector embutido terra deve ser removido e substituído por um
pequeno pino de terra que sai do anel de terra na ponta da prova.
Se o osciloscópio possui uma conexão com o terra das linhas de alimentação, e provável
que o pino de terra também esteja ligado ao terra (através do chassi do osciloscópio). Se o circuito
em teste também tem sua referência com o terra das linhas de alimentação, então conectar o pino
de terra a qualquer sinal teria o mesmo efeito de um curto-circuito ao terra, podendo causar danos
ao circuito em teste ou ao próprio osciloscópio. Isto pode ser evitado alimentando-se o osciloscópio
através de um transformador de isolação.
Existem dois acoplamentos possíveis no canal de entrada:
"AC" coupling (acoplamento AC) bloqueia qualquer DC (corrente continua) no sinal. Isto é útil
quando se mede um pequeno sinal em um offset DC. Note que o modo de acoplamento a AC é
feito se adicionando um capacitor internamente, que, apesar de ter um valor alto, pode afetar o
modo como os sinais de baixa frequência irão aparecer.
"DC" coupling (acoplamento DC) usado quando se mede uma tensão contínua, não bloqueia
nenhum sinal. Verifique se você está ajustando o trigger do canal correto. Ajuste o trigger delay
para zero. Ajuste o nível de trigger até o evento desejado.
Após tudo, ajuste do trigger delay até a característica desejada do sinal aparecer. As
pontas de prova do osciloscópio são relativamente caras e frágeis. Para reduzir a capacitância, o
condutor no cabo de prova é algumas vezes mais fino que um fio de cabelo humano. A "caneta"
plástica da ponta é muitas vezes fácil de quebrar. Deve-se evitar deixar a ponta de prova em algum
local em que ela possa ser pisada.
Os osciloscópios geralmente possuem uma lista das características acima. A medida
básica é a largura de banda de seus amplificadores verticais. Os osciloscópios típicos para
propósito geral devem possuir uma largura de banda de no mínimo 100 MHz, apesar de larguras
de bandas muito menores serem aceitáveis para aplicações em frequências na faixa de áudio.
Uma taxa de varredura útil pode ser de um segundo a 100 nanossegundos, com triggering
e varredura com atraso. Para trabalhar com sinais digitais, dois canais são necessários, e um
instrumento com uma taxa de varredura de no mínimo 1/5 da frequência máxima do sistema digital
é recomendada. O benefício principal de um osciloscópio de qualidade é a boa qualidade do
circuito de trigger. Se o trigger for instável, o display sempre será um pouco confuso.
A qualidade melhora enormemente conforme a frequência de resposta e a estabilidade da
tensão do trigger aumentam. Os osciloscópios de empacotamento digital costumavam mostrar
sinais elétricos, do género AA-2B, denominados por vezes de quebrados devido às baixas taxas de
armazenamento, porém este problema hoje em dia é muito mais raro devido ao aumento no
tamanho das memórias.
O mais novo e mais simples tipo de osciloscópio consiste num tubo de raios catódicos, um
amplificador vertical, uma base de tempo, um amplificador horizontal e uma fonte de alimentação.
Estes são chamados de osciloscópios 'analógicos' para serem distinguidos dos osciloscópios
'digitais' que se tornaram relativamente comuns nos anos 90 e 2000.
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Antes da introdução do tubo de raios catódicos (CRO) nesta forma atual, o mesmo já vinha
sendo utilizado em outros instrumentos de medição. O tubo de raios catódicos é uma estrutura de
vidro com vácuo no seu interior, similar aos tubos de televisões a preto e branco, que possuem
uma face plana coberta com um material fosforescente (o fósforo).
A tela possui tipicamente menos de 20 cm de diâmetro, sendo muito menos do que as
telas da maioria das televisões. A parte no pescoço do tubo é o acelerador de elétrons, que é uma
placa de metal aquecida com uma malha de fios (o grid) na sua frente. Um pequeno potencial de
grid é usado para bloquear os elétrons de serem acelerados quando o raio precisa ser desligado,
como durante o retorno do varrimento ou quando nenhum evento de trigger (disparo de evento)
ocorre. É aplicada uma diferença de potencial de, no mínimo, algumas centenas de volts para fazer
com que a placa aquecida (o cátodo) fique carregado negativamente com relação às placas de
deflexão. Para osciloscópios com uma largura de banda maior, onde o traço pode mover-se mais
rapidamente através da tela, é tipicamente utilizada uma tensão de aceleração pós-deflexão de
mais de 10 000 volts, aumentando a velocidade com que os elétrons atingem o fósforo. A energia
cinética dos elétrons é então convertida pelo fósforo em luz visível no ponto do impacto. É através
da variação dessa tensão que se obtém o ajuste de luminosidade.
Quando ligado, um tubo de raios catódicos (CRT) normalmente mostra um único ponto
brilhante no centro da tela, porém este ponto pode ser movido eletrostaticamente ou
magneticamente. O CRT de um osciloscópio utiliza a deflexão eletrostática.
Entre o acelerador de elétrons e a tela existem dois pares de placas metálicas opostas
chamadas de placas de deflexão. O amplificador vertical gera um diferença de potencial através de
um par de placas, gerando um campo elétrico vertical, através do qual o raio de elétrons passa;
quando os diferenciais das placas são os mesmos, o raio não é defletido.
Quando a placa superior é positiva com relação à inferior, o raio é defletido para cima;
quando o campo é invertido, o raio é defletido para baixo. O amplificador horizontal realiza uma
função semelhante com os pares de placas de deflexão horizontais, fazendo com que o raio se
mova para a direita ou para a esquerda.
Este sistema de deflexão é chamado de deflexão eletrostática, e é diferente do sistema de
deflexão eletromagnética utilizado nos tubos das televisões.
Em comparação à deflexão magnética, a deflexão eletrostática pode seguir mudanças
aleatórias no potencial, porém, é limitada a ângulos de deflexão pequenos. A base de tempo é um
circuito eletrônico que gera uma tensão de rampa. Esta é uma tensão que muda continuamente e
linearmente no tempo. Quando ela atinge um valor pré-definido a rampa é reiniciada, com a tensão
retornando ao seu valor inicial. Quando um evento de trigger é reconhecido o reset é ativado,
permitindo que a rampa volte ao seu estado inicial e cresça novamente. A tensão da base de
tempo geralmente controla o amplificador horizontal. O seu efeito é a varredura do raio de elétrons
a uma velocidade constante da esquerda para a direita através da tela, e então retornando o raio
rapidamente para a esquerda para iniciar a próxima varredura.
A base de tempo pode ser ajustada para o período do sinal medido. Desse modo, o
amplificador vertical é controlado por uma tensão externa (a entrada vertical) que é tirada do
circuito que está sendo medido. O amplificador possui uma impedância de entrada muito alta, de
tipicamente um megaohm, de modo que ele consome apenas uma pequena corrente da fonte do
sinal.
O amplificador controla a deflexão causada pelas placas verticais com uma tensão que é
proporcional à entrada vertical. O ganho do amplificador vertical pode ser regulado para se ajustar
à amplitude da tensão de entrada. Uma tensão positiva de entrada move o raio para cima, e uma
tensão negativa o move para baixo, de modo que a deflexão vertical do ponto mostra o valor da
diferença de potencial da entrada. A resposta deste sistema é muito mais rápida do que a de
sistemas de medição mecânicos como os multímetros, onde a inércia do ponteiro atrasa a sua
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resposta para a entrada. Quando todos estes componente trabalham simultaneamente, o resultado
é um traço brilhante na tela que representa um gráfico da tensão em função do tempo. A tensão
está representada pelo eixo vertical, e o tempo no horizontal.
Observar sinais de alta velocidade é difícil utilizando um osciloscópio de raios catódicos
convencional, especialmente se os sinais não forem repetitivos, muitas vezes necessitando que o
ambiente seja escurecido ou que uma capa especial seja colocada sobre a tela do tubo. Para
auxiliar na visualização de tais tipos de sinal, utilizam-se osciloscópios especiais com tecnologia de
visão noturna, utilizando uma placa com microcanais na fase do tubo para amplificar sinais de
baixa intensidade de luz.
A maioria dos osciloscópios multi-canais não possuem múltiplos raios de elétrons. Em
contrapartida, eles mostram apenas um ponto por vez, porém alternam este entre os valores de um
canal e outro, ou alternam as varreduras (modo ALT) ou várias vezes por varredura (modo CHOP).
Muito poucos osciloscópios de raio duplo foram construídos; nestes, o acelerador de elétrons
forma dois raios de elétrons e existem dois pares de placas de deflexão vertical e um conjunto
comum da placas de deflexão horizontal.
A fonte de alimentação é um componente importante do osciloscópio que provê baixas
tensões para alimentar o aquecedor do catodo no tubo e os amplificadores vertical e horizontal.
São necessárias altas tensões para controlar as placas de deflexão eletrostática. Estas tensões
devem ser muito estáveis, já que qualquer variação causaria erros no posicionamento e brilho do
traço.
Os osciloscópios analógicos mais recentes adicionaram processamento digital ao projeto
padrão. A mesma arquitetura básica - tubo de raios catódicos, amplificadores vertical e horizontal foi mantida, embora o raio de elétrons seja controlado por um circuito digital que permite mostrar
gráficos e textos juntos com as formas de onda analógicas. A capacidade extra deste sistema
inclui:
• demonstração na tela das configurações do amplificador e da base de tempo;
• cursores de tensão - linhas horizontais ajustáveis com demonstração de tensão;
• cursores de tempo - linhas verticais ajustáveis com demonstração de tempo;
• menus na tela para configuração do trigger e outra funções.
FIGURA 23: OSCILOSCÓPIO DIGITAL PORTÁTIL
(fonte: http://www.minipa.com.br)
20
ETEC
LAURO GOMES
EXERCÍCIOS
1) Para os sinais contínuos a seguir, determine o que se pede:
21
ETEC
LAURO GOMES
2) Para os sinais alternados abaixo, determine o que se pede:
22
ETEC
LAURO GOMES
23
ETEC
LAURO GOMES
3) Para as telas a seguir, além de determinar o que se pede, desenhe as formas de onda,
sabendo-se que:
Nº DE DIVISÕES VERTICAIS = AMPLITUDE ou VALOR DE PICO (Vp)  POSIÇÃO DO VOLTS/DIV
Nº DE DIVISÕES HORIZONTAIS = PERÍODO (T)  POSIÇÃO DO TIME/DIV
PERÍODO (T) = 1  FREQUÊNCIA
24
ETEC
LAURO GOMES
Observação: Lembre-se de desenhar os sinais SIMETRICAMENTE.
25
ETEC
LAURO GOMES
TEORIA DOS SEMICONDUTORES
SEMICONDUTOR PURO (INTRÍNSECO)
O diodo é um dispositivo bastante utilizado na Eletrônica, com diversas aplicações.
Ele é constituído de um elemento chamado semicondutor.
Um elemento semicondutor puro é aquele que, à temperatura ambiente, possui um
comportamento elétrico classificado entre o condutor e o isolante.
Dentre os materiais semicondutores, os mais comuns são o Silício e o Germânio,
sendo que vamos destacar o primeiro.
O Silício é um elemento cujo átomo possui quatro elétrons em sua última órbita, a
camada de valência.
DEVEMOS NOS LEMBRAR DE QUE NUM
ÁTOMO, A QUANTIDADE DE CARGAS
POSITIVAS (PRÓTONS) É IGUAL À
QUANTIDADE DE CARGAS NEGATIVAS
(ELÉTRONS): SENDO ASSIM, TODO ÁTOMO É
ELETRICAMENTE NEUTRO!
FIGURA 24: ÁTOMO TETRAVALENTE
Os átomos de Silício podem se combinar de maneira a formar uma estrutura
cristalina. Desta forma, os átomos terão oito elétrons na última camada, graças às ligações
covalentes:
COMO PODE SE NOTAR, OS ELÉTRONS NA ESTRUTURA
CRISTALINA ESTÃO FORTEMENTE COMBINADOS; ENTÃO,
TORNA-SE DIFÍCIL A CONDUÇÃO DA ELETRICIDADE. PORÉM,
COM UMA ENERGIA ADICIONAL EXTERNA, ALGUNS ELÉTRONS
PODEM SE DESPRENDER DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS; QUANDO
ISTO ACONTECE, TEMOS UM PAR DE PORTADORES DE CARGAS
ELÉTRICAS, O PAR ELÉTRON-LACUNA.
FIGURA 25: LIGAÇÃO COVALENTE
SEM A PRESENÇA DO ELÉTRON, TEMOS UM
PRÓTON CUJA CARGA NÃO FICA ANULADA,
COMO ACONTECE COM OS OUTROS TRÊS.
DEVIDO A ESTE FATO, É PRÁTICA COMUM
ASSOCIAR À LACUNA A CARGA POSITIVA DO
PRÓTON EXCEDENTE; PORTANTO, VAMOS
CONSIDERAR QUE A LACUNA POSSUI CARGA
POSITIVA.
FIGURA 26: GERAÇÃO DE UMA LACUNA
26
ETEC
LAURO GOMES
Mas, devido a pouca quantidade de portadores de cargas, o material não é um
bom elemento condutor de eletricidade:
Ocasionalmente, um elétron pode preencher uma lacuna; a isto
chamamos de recombinação. Apesar de esta estar constantemente
acontecendo, os pares de portadores de carga não deixam de existir,
pois a temperatura ambiente é suficiente para produzir novas
lacunas.
FIGURA 27: CRISTAL PURO
Porém, ao se adicionar energia (na forma de calor, por exemplo) as moléculas do
cristal irão vibrar. Esta vibração quebra algumas ligações covalentes, formando mais
portadores de carga elétrica.
A CONDUÇÃO ELÉTRICA DE UM
CRISTAL SEMICONDUTOR PURO
DEPENDE DA TEMPERATURA!
FIGURA 28: CONDUÇÃO ATRAVÉS DA TEMPERATURA
DOPAGEM (SEMICONDUTORES EXTRÍNSECOS)
Quando se confecciona um diodo, a primeira coisa a ser feita é submeter o cristal
de Silício a um aquecimento bem elevado, de forma a obter um cristal completamente puro.
Depois, os cristais são cortados em tiras em forma de disco:
Na figura ao lado podemos observar, no
interior de um tubo de quartzo, discos de Silício
completamente puros. Porém,o cristal puro não
possui boa condutividade, pois a quantidade de
cargas elétricas livres, na temperatura ambiente, é
pequena. Para aumentarmos a quantidade de
cargas elétricas livres, é necessário adicionar ao
cristal puro elementos que causem desequilíbrio
entre cargas elétricas (ou o cristal possui um
excesso de cargas Positivas ou um excesso de
cargas Negativas).
FIGURA 29: PROCESSO DE DOPAGEM
Fonte: Enciclopédia de Ciência e Técnica COMO
FUNCIONA – São Paulo, Abril, 1976. V.6 pág. 1365
Estes elementos são
chamados
de
impurezas, e elas podem ser trivalentes (três
elétrons na última camada), como por exemplo o
Alumínio, o Boro, o Gálio ou o Índio, ou pentavalentes (cinco elétrons na última camada),
como por exemplo, o Antimônio, o Arsênio ou o Fósforo. O processo de adição de
impurezas é chamado de dopagem. Dopando-se o cristal semicondutor puro chamado de
dopagem. Dopando-se o cristal semicondutor puro com impurezas trivalentes, obtém-se o
semicondutor tipo P; com impurezas pentavalentes, teremos o semicondutor tipo N.
Num cristal dopado, as cargas elétricas em maior número são chamadas de
majoritárias; as que estão em menor número são as minoritárias.
27
ETEC
LAURO GOMES
Semicondutor Tipo P
Como exemplo, vamos utilizar o Alumínio:
FIGURA 30: ÁTOMO DE ALUMÍNIO
Se substituirmos um dos átomos de Silício por um de Alumínio, os seus três
elétrons farão parte da ligação covalente. Mas, como se pode notar na figura, estará sobrando
uma lacuna. Esta lacuna poderá ser preenchida por um elétron de um átomo vizinho, como
mostrado abaixo:
DESTA FORMA, O ÁTOMO DE ALUMÍNIO FICARÁ
ELETRICAMENTE NEGATIVO, JÁ QUE POSSUIRÁ UM
ELÉTRON A MAIS. PORÉM, ESTA CARGA NEGATIVA
ESTÁ COMBINADA COM O NÚCLEO, NÃO SENDO
ADEQUADA PARA A CONDUÇÃO. POR OUTRO LADO,
SEMPRE EXISTIRÁ UMA LACUNA A MAIS, QUE SERÁ A
NOSSA CARGA ELÉTRICA LIVRE (ADEQUADA PARA
CONDUÇÃO)!
FIGURA 31: LIGAÇÃO COVALENTE EM UM ÁTOMO TRIVALENTE
Então, teremos o semicondutor tipo P, onde os portadores de carga que
determinam a condução elétrica (os majoritários) são as lacunas.
PARA DIFERENCIARMOS MELHOR OS TIPOS DE
SEMICONDUTORES, O TIPO P SERÁ
REPRESENTADO POR UM MATERIAL AZUL (QUE
REPRESENTA OS ÁTOMOS DE ALUMÍNIO
NEGATIVOS) COM ESFERAS VERMELHAS
(LACUNAS, QUE ASSOCIADAS AOS PRÓTONS SÃO
POSITIVAS)!
FIGURA 32: SEMICONDUTOR TIPO P
Apesar de não estar representado na figura acima, no semicondutor tipo P
temos também elétrons livres, porém estes estão em menor número (minoritárias).
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ETEC
LAURO GOMES
Semicondutor Tipo N
Como exemplo, vamos utilizar o Antimônio:
FIGURA 33: ÁTOMO DE ANTIMÔNIO
Se substituirmos um dos átomos de Silício por um de Antimônio, quatro de seus
elétrons farão parte da ligação covalente. Mas, como se pode notar na figura, fica sobrando um
elétron, que não se combina com nenhum outro. Sendo assim, fica fácil para este escapar de
sua órbita, tornando-se um elétron livre.
DESTA FORMA, O ÁTOMO DE ANTIMÔNIO FICA
ELETRICAMENTE POSITIVO, JÁ QUE POSSUI UM
ELÉTRON A MENOS. PORÉM, ESTA CARGA
POSITIVA ESTÁ COMBINADA COM O NÚCLEO, NÃO
SENDO ADEQUADA PARA A CONDUÇÃO. POR
OUTRO LADO, SEMPRE TEREMOS UM ELÉTRON A
MAIS, QUE SERÁ A NOSSA CARGA ELÉTRICA
LIVRE (ADEQUADA PARA CONDUÇÃO)!
FIGURA 34: LIGAÇÃO COVALENTE COM UM ÁTOMO PENTAVALENTE
Então, teremos o semicondutor tipo N, onde os portadores de carga que
determinam a condução elétrica (os majoritários) são os elétrons.
PARA DIFERENCIARMOS MELHOR OS TIPOS DE
SEMICONDUTORES, O TIPO N SERÁ
REPRESENTADO POR UM MATERIAL CUJA
SUPERFÍCIE É VERMELHA (QUE REPRESENTA
OS ÁTOMOS DE ANTIMÔNIO POSITIVOS) COM
ESFERAS AZUIS (ELÉTRONS LIVRES, QUE SÃO
CARGAS NEGATIVAS)!
FIGURA 35: SEMICONDUTOR TIPO N
Apesar de não estar representado na figura acima, no semicondutor tipo N temos
também lacunas, porém estas estão em menor número (minoritárias).
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ETEC
LAURO GOMES
DIODO RETIFICADOR DE SILÍCIO
Fonte: Enciclopédia de Ciência e
Técnica COMO FUNCIONA – São
Paulo, Abril, 1976. V.6 pág. 1365
O diodo retificador de Silício é um dispositivo formado pela união física dos
semicondutores tipo P e N. Esta união é mais conhecida como Junção PN.
NA FIGURA AO LADO, TEMOS UMA VISTA
EM CORTE DE UMA JUNÇAO PN FORMADA
POR UM FIO DE OURO DOPADO COM GÁLIO
(ELEMENTO TRIVALENTE) E A SUPERFÍCIE
DE UMA PASTILHA SEMICONDUTORA.
FIGURA 36 : JUNÇÃO PN REAL
Basicamente temos então um disco de Silício puro, onde de um lado ele está
dopado com impurezas trivalentes, e do outro, com impurezas pentavalentes :
TIPO P
TIPO N
TEMOS ENTÃO UM CRISTAL DE SILÍCIO PURO
(AMARELO) DOPADO COM IMPUREZAS
TRIVALENTES (LADO ESQUERDO) E COM
IMPUREZAS PENTAVALENTES (LADO DIREITO),
FORMANDO O DIODO.
FIGURA 37: REPRESENTAÇÃO ILUSTRATIVA DA JUNÇÃO PN
As cargas elétricas, tanto no lado P como no N, estão em movimento, fora o fato
da repulsão existente entre cargas elétricas de mesmo sinal. Sendo assim, algumas cargas do lado
P migram para o meio, acontecendo a mesma coisa para as cargas do lado N.
Os elétrons que migraram para o meio deixaram no lado N íons positivos, assim
como as lacunas que “migraram” também para o meio deixaram íons negativos no lado P. Formase então uma região ionizada, que impede outras cargas de migrarem. Esta região ionizada é
chamada de barreira de potencial, possuindo um valor que, no Silício, é de aproximadamente 0,7
V. Esta região ionizada também é conhecida como camada de depleção.
A FIGURA AO LADO REPRESENTA COMO É
INTERNAMENTE UM DIODO DE SILÍCIO.
FIGURA 38: DIODO SEMICONDUTOR – CAMADA DE DEPLEÇÃO
No lado P, coloca-se um terminal denominado ANODO (A) e no lado N, coloca-se
um terminal denominado CATODO (K).
A seguir, pode-se observar o desenho esquemático de um diodo:
30
ETEC
LAURO GOMES
41
NA FIGURA ACIMA, TEMOS O DESENHO
ESQUEMÁTICO DO DIODO.
NA FIGURA AO LADO, TEMOS VÁRIOS
TIPOS DE DIODOS SEMICONDUTORES.
Fonte: Enciclopédia de Ciência e
Técnica COMO FUNCIONA – São
Paulo, Abril, 1976. V.2 pág. 436
FIGURA 39: DIODO SEMICONDUTOR
CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO DO DIODO
Polarização direta:
Para que o diodo possa conduzir, é necessário polarizá-lo diretamente, ou seja,
conectá-lo a um circuito da seguinte maneira:
OBSERVE QUE O POTENCIAL MAIOR DA
TENSÃO ELÉTRICA SOBRE O DIODO
ESTÁ NO ANODO (A), ENQUANTO QUE O
POTENCIAL MENOR DA MESMA ESTÁ DO
CATODO (K); NESTAS CONDIÇÕES, O
DIODO CONDUZ!
Ve  0,7 V
FIGURA 40: CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO DIRETA DE UM DIODO
Como o potencial maior (+) estará no lado P, as cargas positivas serão repelidas,
tendendo a migrar para o outro lado; da mesma maneira, as cargas negativas do lado N serão
repelidas pelo potencial menor (-), também tendendo a migrar para o outro lado. O que acaba
acontecendo é que todo o dispositivo ficará com excesso de cargas livres (que é a característica
elétrica de um condutor). Então, o diodo “torna-se” um elemento condutor de eletricidade.
Se cessarmos o fornecimento de energia elétrica para o diodo, ele voltará ao seu
normal:
FIGURA 41: COMPORTAMENTO DO DIODO NA POLARIZAÇÃO DIRETA
31
ETEC
LAURO GOMES
O valor da corrente que atravessa o diodo é calculado da seguinte maneira:
ID 
VRs Ve  VD

,
Rs
Rs
sendo
 VD  0,7V
Podemos representar o diodo polarizado de forma direta graficamente:
O DIODO NÃO É UM
COMPONENETE LINEAR; SUA
RESISTÊNCIA POSSUI VALORES
DIFERENTES EM CADA PONTO DO
GRÁFICO. ISTO ACONTECE
DEVIDO À SUA PRÓPRIA
CONSTITUIÇÃO.
FIGURA 42: REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA CONDUÇÃO DE UM DIODO
Existe a possibilidade de determinar os valores de VD e ID, em um circuito de
polarização direta, através do gráfico. Este método consiste em encontrar o ponto de trabalho do
diodo no circuito em questão:
(1o) PASSO: Analisar o circuito sem o diodo em dois casos extremos – circuito aberto e curto
circuito, para obtermos a reta de carga:
Primeiro ponto da reta de carga:
Tensão máxima = Tensão da fonte
Ve
FIGURA 43: CIRCUITO ABERTO: 1º PONTO DO GRÁFICO - TENSÃO DA FONTE
Segundo ponto da reta de carga:
Corrente máxima (corrente de
curto circuito)
Im áx 
Ve
Rs
FIGURA 44: CIRCUITO “FECHADO”: 2º PONTO DO GRÁFICO - CORRENTE MÁXIMA
32
ETEC
LAURO GOMES
(2o) PASSO: Com os dois pontos principais já encontrados, traça-se a reta de carga no gráfico da
curva característica do diodo; onde a reta de carga encontrar a curva característica (ponto de
interseção) determinará o ponto de trabalho do diodo no circuito:
O PONTO DE TRABALHO TAMBÉM
É CONHECIDO POR PONTO
QUIESCENTE (PONTO Q).
FIGURA 45: PONTO QUIESCENTE
(3o) PASSO: Através do ponto Q, traçam-se retas paralelas aos eixos x e y, obtendo-se os valores
de tensão (VD) e corrente (ID) do diodo no circuito:
FIGURA 46: VALORES QUIESCENTES DE TENSÃO E CORRENTE
Polarização reversa:
Se ligarmos o diodo a um circuito da maneira mostrada abaixo, o diodo passará a
ter um comportamento elétrico semelhante a um isolante:
OBSERVE QUE O POTENCIAL MAIOR
DA TENSÃO ELÉTRICA SOBRE O
DIODO ESTÁ NO CATODO (K),
ENQUANTO QUE O POTENCIAL MENOR
DA MESMA ESTÁ DO ANODO (A);
NESTAS CONDIÇÕES, O DIODO NÃO
CONDUZ!
FIGURA 47: CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO REVERSA DE UM DIODO
33
ETEC
LAURO GOMES
Internamente no diodo, ocorre o seguinte:
Como o potencial maior (+) estará no lado N, as cargas
negativas serão atraídas, tendendo a migrar para a
extremidade; da mesma maneira, as cargas positivas do lado P
serão atraídas pelo potencial menor (-), também tendendo a
migrar para a outra extremidade. O que acontece é que a
barreira de potencial acaba aumentando, dificultando a
passagem da corrente elétrica (que é a característica elétrica de
um isolante). Então, o diodo “torna-se” um elemento isolante.
FIGURA 48: DIODO POLARIZADO REVERSAMENTE
Podemos representar o diodo polarizado de forma reversa graficamente:
COMO PODEMOS NOTAR, A
CORRENTE NA REGIÃO
REVERSA, EMBORA MUITO
PEQUENA, NA REALIDADE
EXISTE. ESTA CORRENTE É
CHAMADA DE CORRENTE
REVERSA (IR).
FIGURA 49: REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA POLARIZAÇÃO REVERSA
Uma parcela desta corrente é chamada de corrente de saturação (IS), que existe
por causa dos portadores minoritários existentes no dois lados da junção (produzidos
continuamente devido à energia térmica aplicada ao diodo). Esta parcela depende única e
exclusivamente da temperatura, ou seja, mesmo se aumentarmos a tensão aplicada reversamente
ao diodo, não haverá aumento de corrente de fuga. É regra comum adotarmos que a corrente de
fuga de um diodo de Silício dobra de valor a cada aumento de temperatura correspondente a
10oC.
Outra parcela da corrente reversa é a corrente de fuga superficial (IFS), uma
corrente formada por impurezas da superfície do diodo, que criam caminhos para a corrente
percorrer. Esta parcela depende da tensão aplicada ao diodo.
Algo a ser notado no gráfico é um ponto máximo de tensão.
Este ponto é chamado de tensão de ruptura (VR), e como o
próprio nome diz, se a tensão aplicada ao diodo ultrapassar
este valor, ele se danificará. Isto acontece porque se
aplicando a polarização reversa ao diodo, elétrons livres são
deslocados a ponto de se chocarem com outros elétrons,
tornando-os livres também; estes, agora livres, podem se
chocar com outros e assim sucessivamente, criando um efeito
cascata chamado de efeito avalanche. Por causa da grande
quantidade de elétrons livres, o diodo se rompe devido à
potência dissipada, muito maior do que ele pode suportar.
FIGURA 50: TENSÃO DE RUPTURA
34
ETEC
LAURO GOMES
CURVA CARACTERÍSTICA
Com os gráficos da polarização direta e da reversa, temos a curva característica
do diodo:
FIGURA 51: CURVA CARACTERÍSTICA DE UM DIODO SEMICONDUTOR
Como neste caso estamos utilizando diodos retificadores, só nos interessa a parte
da região direta.
Como se pode notar pela curva característica, os valores de VD e IR são muito
pequenos, porém, há casos em que estes valores não podem ser desprezados. Surge então a
necessidade de utilizar circuitos equivalentes ao diodo.
São três os circuitos mais utilizados:
MODELOS DE TRABALHO:
o
1 MODELO: O DIODO COMO CHAVE
Neste caso, o diodo se comporta como uma chave que abre na polarização
reversa e fecha na direta:
ESTE MODELO É
CONHECIDO
COMO DIODO
IDEAL.
FIGURA 52: 1º MODELO DE TRABALHO DO DIODO
35
ETEC
LAURO GOMES
2o MODELO: O DIODO COM TENSÃO VD
Neste caso, temos o diodo sendo representado com uma chave que liga e desliga,
de acordo com a polarização, em série com uma fonte de tensão que representa a barreira de
potencial:
ESTE É O MODELO
MAIS UTILIZADO NA
RESOLUÇÃO DE
PROBLEMAS.
FIGURA 53: 2º MODELO DE TRABALHO DO DIODO
o
3 MODELO: O DIODO COM TENSÃO VD E RESISTÊNCIA RD
Neste caso, o diodo é representado com uma chave liga e desliga em série com a
fonte VD e em série com uma resistência RD, que representa sua resistência na polarização
direta:
ESTE É O MODELO
MAIS PRÓXIMO DO
DIODO REAL. É
CONHECIDO COMO
MODELO LINEAR.
FIGURA 54: 3º MODELO DE TRABALHO DO DIODO
ESPECIFICAÇÕES DO DIODO SEMICONDUTOR:
1. O DIODO SÓ CONDUZ NUMA POLARIZAÇÃO DIRETA SE A TENSÃO
APLICADA SOBRE O MESMO NÃO FOR INFERIOR Ã TENSÃO DE BARREIRA;
2. NUMA POLARIZAÇÃO DIRETA, O DIODO SUPORTA UMA CORRENTE MÁXIMA
DIRETA (Idmáx); POR CONSEGUINTE, SUPORTA UMA POTÊNCIA MÁXIMA
(Pdmáx).
Pdmáx = VD x IDmáx
3. NA POLARIZAÇÃO REVERSA, A TENSÃO APLICADA AO DIODO NÃO PODE
SER SUPERIOR À TENSÃO REVERSA MÁXIMA (VRmáx OU VBr).
4. NA POLARIZAÇÃO REVERSA, EMBORA MUITO PEQUENA, HÁ A CORRENTE
REVERSA (IR).
36
ETEC
LAURO GOMES
EXERCÍCIOS
1) Um material semicondutor é aquele que:
a)
Somente se comporta como condutor;
b) Possui oito elétrons na última camada;
c) Só se comporta como isolante;
d) Possui características elétricas ora condutoras, ora isolantes.
2) O que é a camada de valência?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
3) As lacunas:
a)
b)
c)
d)
São “buracos” sem carga elétrica;
Não se movem;
Elas se movem e possuem carga negativa;
Elas se movem e possuem carga positiva.
4) Em um cristal de semicondutor puro:
a)
b)
c)
d)
Não há maneira de haver uma boa condução de eletricidade;
Sempre se comportará como condutor;
A condução elétrica depende da temperatura;
Pode existir boa condutibilidade sem necessariamente aquecê-lo.
5) Explique o que são átomos trivalentes, tetravalentes e pentavalentes.
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________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
6) Por que a adição de impurezas num cristal semicondutor é necessária?
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______________________________________________________
______________________________________________________
______________________________________________________
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______________________________________________________
______________________________________________________
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ETEC
LAURO GOMES
7) O semicondutor tipo P chama-se assim por que:
a)
b)
c)
d)
As impurezas adicionadas possuem carga positiva;
Possui um excesso de lacunas;
As impurezas adicionadas possuem carga negativa;
Possui um excesso de elétrons.
8) O semicondutor tipo N chama-se assim por que:
a)
b)
c)
d)
As impurezas adicionadas possuem carga positiva;
Possui um excesso de lacunas;
As impurezas adicionadas possuem carga negativa;
Possui um excesso de elétrons.
9) O que é um diodo?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
10) Ao se unir os cristais P e N, as cargas livres próximas à junção tendem a migrar para o
outro lado. Por que o restante das cargas não faz o mesmo?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
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________________________________________________________
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________________________________________________________
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11) O terminal no lado P é chamado de ANODO, assim como o terminal no lado N é chamado
de CATODO. Por que esses terminais possuem esses nomes?
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
________________________________________________________
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ETEC
LAURO GOMES
PARA OS EXERCÍCIOS 12 A 19,
CONSIDERE O CIRCUITO AO LADO:
12) Sabendo-se que Ve = 10 V, VD = 0,7 V e RS = 1 k,
determine o valor da corrente do diodo (ID).
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR :
Ve  0,7 V
ID 
VD = 0,7 V
VRs Ve  VD

Rs
Rs
Pdmáx = VD x IDmáx
RS = 1 k,
VD  0,7V
Im áx 
Ve = 10 V
ID = ????
Ve
Rs
RESOLUÇÃO:
13) Sabendo-se que Ve = 8 V, VD = 0,7 V e RS = 15 k, determine o valor da corrente do
diodo (ID).
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
Ve  0,7 V
ID 
VD = 0,7 V
VRs Ve  VD

Rs
Rs
Pdmáx = VD x IDmáx
RS = 15 k,
VD  0,7V
Im áx 
Ve = 8 V
ID = ????
Ve
Rs
RESOLUÇÃO:
39
ETEC
LAURO GOMES
14) Sabendo-se que Ve = 20 V, VD = 0,7 V e RS = 470 , determine o valor da corrente do
diodo (ID).
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
Ve  0,7 V
ID 
VD =
VRs Ve  VD

Rs
Rs
Pdmáx = VD x IDmáx
RS =
VD  0,7V
Im áx 
Ve =
ID = ????
Ve
Rs
RESOLUÇÃO:
15) Sabendo-se que Ve = 15 V, VD = 0,7 V e RS = 100 , determine o valor da corrente do
diodo (ID).
DADOS :
Ve =
FÓRMULAS :
CALCULAR :
ID = ????
VD =
RS =
RESOLUÇÃO:
40
ETEC
LAURO GOMES
16) Sabendo-se que Ve = 5 V, VD = 0,7 V e PD = 7 mW, determine o valor do resistor RS.
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RS = ????
RESOLUÇÃO:
17) Sabendo-se que Ve = 7 V, VD = 0,7 V e PD = 10 mW, determine o valor do resistor RS.
DADOS:
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
41
ETEC
LAURO GOMES
18) Sabendo-se que Ve = 3 V, VD = 0,7 V e PD = 3 mW, determine o valor do resistor RS.
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
19) Sabendo-se que Ve = 12 V, VD = 0,7 V e PD = 14 mW, determine o valor do resistor RS.
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
42
ETEC
LAURO GOMES
DADO O CIRCUITO E GRÁFICO ABAIXO, RESOLVA OS EXERCÍCIOS 20 E 21:
20) Sabendo-se que Ve = 2 V e RS = 400 , os valores de VD e ID, são, respectivamente:
a)
b)
c)
d)
VD = 0,9 V e ID = 0,75 mA ;
VD = 1,0 V e ID = 2,50 mA ;
VD = 0,7 V e ID = 3,25 mA ;
VD = 1,0 V e ID = 1,50 mA .
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
43
ETEC
LAURO GOMES
21) Sabendo-se que Ve = 2 V e RS = 200 , os valores de VD e ID, são, respectivamente:
a)
b)
c)
d)
VD = 0,7 V e ID = 6,50 mA;
VD = 1,0 V e ID = 2,25 mA;
VD = 1,2 V e ID = 4,50 mA;
VD = 1,0 V e ID = 2,50 mA.
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
22) O diodo não conduz na polarização reversa por que:
e)
f)
g)
h)
Os portadores minoritários não permitem;
A camada de depleção aumenta;
A barreira de potencial diminui;
O aumento de energia térmica conseqüente não permite.
23) A corrente de saturação:
i)
j)
k)
l)
Depende da tensão;
Depende da temperatura;
Depende do tipo de impureza;
Depende da resistência.
24) A corrente de fuga superficial:
a)
b)
c)
d)
Depende da tensão;
Depende da temperatura;
Depende do tipo de impureza;
Depende da resistência.
44
ETEC
LAURO GOMES
25) Considerando o circuito abaixo:
e sabendo-se que RS = 1k5 , RD = 15  e
Ve = 30 V, determine o valor da corrente ID,
utilizando o 3o modelo de diodo.
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
RESOLUÇÃO:
45
ETEC
LAURO GOMES
CAPACITORES
O capacitor é um componente capaz de armazenar cargas elétricas. Ele se compõe
basicamente de duas placas de material condutor, denominadas de armaduras. Essas placas são
isoladas eletricamente entre si por um material isolante chamado dielétrico.
armaduras
dielétrico
FIGURA 55: PRINCÍPIO DO CAPACITOR
Observações:
I.
O material condutor que compõe as armaduras de um capacitor é eletricamente neutro em
seu estado natural;
II.
Em cada uma das armaduras o número total de prótons e elétrons é igual, portanto as
placas não têm potencial elétrico. Isso significa que entre elas não há diferença de
potencial (tensão elétrica).
FIGURA 56: ARMADURA DO CAPACITOR
Armazenamento de carga
Conectando-se os terminais do capacitor a uma fonte de CC, ele fica sujeito à diferença de
potencial dos pólos da fonte.
O potencial da bateria aplicado a cada uma das armaduras faz surgir entre elas uma força
chamada campo elétrico, que nada mais é do que uma força de atração (cargas de sinal diferente)
ou repulsão (cargas de mesmo sinal) entre cargas elétricas.
O pólo positivo da fonte absorve elétrons da armadura à qual está conectado enquanto o
pólo negativo fornece elétrons à outra armadura.
A armadura que fornece elétrons à fonte fica com íons positivos adquirindo um potencial
positivo. A armadura que recebe elétrons da fonte fica com íons negativos adquirindo potencial
negativo.
46
ETEC
LAURO GOMES
placa
positiva
placa
negativa
FIGURA 57a: CARREGANDO UM CAPACITOR
Quando o capacitor assume a mesma tensão da fonte de alimentação (Vc = E) diz-se que
o capacitor está "carregado".
Ao aplicar a um capacitor C – estando inicialmente sem carga – uma tensão contínua (E)
através de um resistor R (os dois componentes estão em série) no instante t = 0 (instante em que o
interruptor do circuito da figura 57b é fechado), a corrente nesse instante é máxima (Imáx = E/R). A
partir daí, o capacitor inicia um processo de carga com um aumento gradativo da tensão entre seus
terminais (VC) e, consequentemente, teremos uma diminuição da corrente, obedecendo a uma
função exponencial, até atingir o valor zero, que é quando o capacitor estará totalmente carregado.
FIGURA 57b: CARREGANDO UM CAPACITOR
A partir desta característica, podemos equacionar a tensão entre seus terminais (Vc) e a
corrente em função do tempo:
-
t
i(t)  Imáx  e 
ou
t
E
i(t)   e 
R
onde:
[i(t)] : valor da corrente num determinado instante (A)
[Imáx] : valor inicial da corrente no circuito (A)
[e] : base do logaritmo neperiano (e = 2,72)
[] : constante de tempo do circuito ( = R x C) (s)
Aplicando a Lei de Kirchhoff das malhas no circuito da figura 57b, temos:
E = VR + VC
Aplicando a 1ª Lei de Ohm em VR, temos:
E = [R x i(i)] + VC
47
ETEC
Então:
E = R x i(i) + VC  VC = E – R x i(t) 
t
E

V  E R e
C
R
t


V  E1  e 
C


LAURO GOMES
-

t
V  E Ee 
C





que é denominada a equação de carga de um capacitor. Com esta equação, podemos calcular a
tensão do capacitor durante a sua carga:
0

- 

Se t = 0  V  E1  e    VC = 0
C







Se t =   V  E1  e 
C




  VC = 0,632E ou seja VC = 63,2% de E


5


Se t = 5  V  E1  e 
C




  VC = 0,993E ou seja VC  E


Assim, para um capacitor estar totalmente carregado (V C  E), ele necessita de um tempo igual a
cinco vezes a sua constante de tempo.
Se, após ter sido carregado, o capacitor for desconectado da fonte de CC, suas armaduras
permanecem com os potenciais adquiridos.
Isso significa que, mesmo após ter sido desconectado da fonte de CC, ainda existe tensão
presente entre as placas do capacitor. Assim, essa energia armazenada pode ser reaproveitada.
Descarga do capacitor
Tomando-se um capacitor carregado e conectando seus terminais a uma carga haverá
uma circulação de corrente, pois o capacitor atua como fonte de tensão.
capacitor carregado
capacitor em descarga
FIGURA 58a: DESCARREGANDO UM CAPACITOR
48
ETEC
LAURO GOMES
Isso se deve ao fato de que através do circuito fechado inicia-se o estabelecimento do
equilíbrio elétrico entre as armaduras. Os elétrons em excesso em uma das armaduras se
movimentam para a outra onde há falta de elétrons, até que se restabeleça o equilíbrio de
potencial entre elas.
Durante o tempo em que o capacitor se descarrega, a tensão entre suas armaduras
diminui, porque o número de íons restantes em cada armadura é cada vez menor. Ao fim de algum
tempo, a tensão entre as armaduras é tão pequena que pode ser considerada zero.
Estando o capacitor totalmente carregado (Vc = Vcmáx), podemos montar um circuito para
a sua descarga:
FIGURA 58b: DESCARREGANDO UM CAPACITOR
No instante t = 0 (fechamento do interruptor do circuito da figura 58b) o capacitor inicia sua
descarga através do resistor R. Neste instante, a corrente no circuito é máxima e a partir daí ela
diminui, obedecendo uma função exponencial, até atingir o valor zero, quando o capacitor estiver
totalmente descarregado.
Equacionando a corrente em função do tempo, temos:
-
t
i(t)  Imáx  e 
e
VR = R x i(t)
Considerando o capacitor em paralelo com o resistor, temos V C = VR ; assim:
VC = R x i(t)
t



 V  R   Im áx  e
C




 e devemos considerar que R x Imáx = Vcmáx 


t
-
V  Vcmáx  e 
C
que é denominada a equação de descarga de um capacitor. Com esta equação, podemos calcular
a tensão do capacitor durante a sua descarga:
Se t = 0  V
C
Se t =   V
C
 Vcmáx  e


-
0
 Vcmáx  e   VC = Vcmáx
 VC = 0,368Vcmáx ou seja VC = 36,8% de Vcmáx
Se t = 5  V
C
 Vcmáx  e
-
5

 VC = 0
Assim, para um capacitor estar totalmente descarregado (V C = 0), ele necessita de um
tempo igual a cinco vezes a sua constante de tempo.
49
ETEC
LAURO GOMES
Capacitância
A capacidade de armazenamento de cargas de um capacitor depende de alguns fatores:

Área das armaduras, ou seja, quanto maior a área das armaduras, maior a capacidade de
armazenamento de um capacitor;

Espessura do dielétrico ou distância entre as placas, pois, quanto mais fino o dielétrico,
mais próximas estão as armaduras. O campo elétrico formado entre as armaduras é
maior e a capacidade de armazenamento também;

Natureza do dielétrico, ou seja, quanto maior a capacidade de isolação do dielétrico,
maior a capacidade de armazenamento do capacitor. Para isto, existe uma constante
dielétrica do material.
Sendo assim, a capacitância pode ser calculada da seguinte maneira:
Ck
A
(8,85  10 12 )
d
onde:
[C] : capacitância (F) – farad
[A] : Área das placas (armadura) (m²)
[k] : constante dielétrica do material isolante
[d] : distância entre as placas (espessura do dielétrico) (m)
Essa capacidade de um capacitor de armazenar cargas é denominada de capacitância,
que é um dos fatores elétricos que identifica um capacitor.
A unidade de medida de capacitância [C] é o farad, representado pela letra F. Por ser uma
unidade muito "grande", apenas seus submúltiplos são usados. Veja tabela a seguir.
Unidade
Símbolo
Valor com relação ao farad
microfarad
F
10-6 F ou 0,000001 F
nanofarad
nF (ou KpF)
10-9 F ou 0,000000001 F
picofarad
pF
10-12 F ou 0,000000000001 F
A capacitância pode também ser calculada pela seguinte fórmula:
C
onde:
Q
U
[C] : capacitância (F) – farad
[Q] : carga elétrica no capacitor (C) – coulomb
[U] : tensão aplicada no capacitor (V) – volt
50
ETEC
LAURO GOMES
Tensão de trabalho
Além da capacitância, os capacitores têm ainda outra característica elétrica importante: a
tensão de trabalho, ou seja, a tensão máxima que o capacitor pode suportar entre as armaduras. A
aplicação no capacitor de uma tensão superior à sua tensão máxima de trabalho provoca o
rompimento do dielétrico e faz o capacitor entrar em curto. Na maioria dos capacitores, isso
danifica permanentemente o componente.
Associação de capacitores
Os capacitores, assim como os resistores podem ser conectados entre si formando uma
associação série, paralela e mista. A associação paralela e a série são encontradas na prática. As
mistas raramente são utilizadas.
A associação paralela de capacitores tem por objetivo obter maiores valores de
capacitância.
C1
C1
C2
C2
FIGURA 58: CAPACITORES EM PARALELO
Essa associação tem características particulares com relação à capacitância total e à
tensão de trabalho.
A capacitância total (CT) da associação paralela é a soma das capacitâncias individuais.
Isso pode ser representado matematicamente da seguinte maneira:
CT = C1 + C2 + C3 + ... + CN
Para executar a soma, todos os valores devem ser convertidos para a mesma unidade.
Exemplo:
Qual a capacitância total da associação paralela de capacitores mostrada a seguir:
CT = C1 + C2 + C3 = 1 + 0,047 + 0,68 = 1,727
CT = 1,727 F
FIGURA 59: RESOLUÇÃO DE CAPACITORES EM PARALELO
51
ETEC
LAURO GOMES
A tensão de trabalho de todos os capacitores associados em paralelo corresponde à
mesma tensão aplicada ao conjunto.
FIGURA 59: TENSÃO EM CAPACITORES EM PARALELO
Assim, a máxima tensão que pode ser aplicada a uma associação paralela é a do capacitor
que tem menor tensão de trabalho.
Exemplo:
A máxima tensão que pode ser aplicada nas associações apresentadas nas figuras a
seguir é 63 V:
tensão máxima 63 V
FIGURA 60: TENSÃO DE CAPACITORES EM PARALELO
É importante ainda lembrar dois aspectos:

Deve-se evitar aplicar sobre um capacitor a tensão máxima que ele suporta;

Em CA, a tensão máxima é a tensão de pico. Um capacitor com tensão de trabalho de
100 V pode ser aplicado a uma tensão eficaz máxima de 70 V, pois 70 V eficazes
correspondem a uma tensão CA com pico de 100 V.
Associação paralela de capacitores polarizados
Ao associar capacitores polarizados em paralelo, tanto os terminais positivos dos
capacitores quanto os negativos devem ser ligados em conjunto entre si.
-
C1
-
+
C2
+
FIGURA 61: CAPACITORES POLARIZADOS EM PARALELO
52
ETEC
LAURO GOMES
Observação:
DEVEMOS NOS LEMBRAR QUE CAPACITORES POLARIZADOS SÓ PODEM SER USADOS
EM CC PORQUE NÃO HÁ TROCA DE POLARIDADE DA TENSÃO.
Associação série de capacitores
A associação série de capacitores tem por objetivo obter capacitâncias menores ou
tensões de trabalho maiores.
C1
C1
C2
C2
FIGURA 62: CAPACITORES EM SÉRIE
Quando se associam capacitores em série, a capacitância total é menor que o valor do
menor capacitor associado. Isso pode ser representado matematicamente da seguinte maneira:
CT 
1
C1  C2  C3  C 4  ...  CN
Essa expressão pode ser desenvolvida (como a expressão para RT de resistores em
paralelo) para duas situações particulares:
a) Associação série de dois capacitores:
CT 
C1 x C 2
C1  C 2
b) Associação série de N capacitores IGUAIS
CT 
C
n
Para a utilização das equações, todos os valores de capacitância devem ser convertidos
para a mesma unidade.
Exemplos de cálculos:
1)
CT 
1
1
1


 0,059
1
1
1
10  5  2 17


0,1 0,2 0,5
CT = 0,059 F
53
ETEC
LAURO GOMES
2)
CT 
1 F
C1  C 2 1  0,5 0,5


 0,33
C1  C 2 1  0,5 15
,
CT = 0,33 F
Tensão de trabalho da associação série
Quando se aplica tensão a uma associação série de capacitores, a tensão aplicada se
divide entre os dois capacitores.
V
V
V
V
FIGURA 63: TENSÃO DE CAPACITORES EM SÉRIE
A distribuição da tensão nos capacitores ocorre de forma inversamente proporcional à
capacitância, ou seja, quanto maior a capacitância, menor a tensão; quanto menor a capacitância,
maior a tensão.
Como forma de simplificação pode-se adotar um procedimento simples e que evita a
aplicação de tensões excessivas a uma associação série de capacitores. Para isso, associa-se em
série capacitores de mesma capacitância e mesma tensão de trabalho. Desta forma, a tensão
aplicada se distribui igualmente sobre todos os capacitores.
V
V
V
FIGURA 64: CAPACITORES IGUAIS EM SÉRIE
Associação série de capacitores polarizados
Ao associar capacitores polarizados em série, o terminal positivo de um capacitor é
conectado ao terminal negativo do outro.
54
ETEC
LAURO GOMES
FIGURA 65: CAPACITORES POLARIZADOS EM SÉRIE
É importante lembrar que capacitores polarizados só devem ser ligados em CC.
Tipos de capacitores
No mercado, encontram-se vários tipos de capacitores empregando os mais diversos
materiais e que podem ser resumidos em quatro tipos básicos:


capacitores fixos despolarizados;
capacitores ajustáveis;


capacitores variáveis;
capacitores eletrolíticos.
FIGURA 66: TIPOS DE CAPACITORES
Capacitores fixos despolarizados
Os capacitores fixos despolarizados apresentam um valor de capacitância específico, que
não pode ser alterado. A figura a seguir mostra o símbolo usado para representar os capacitores
fixos despolarizados, de acordo com NBR 12521/91.
FIGURA 67: SÍMBOLO DE UM CAPACITOR
Os capacitores fixos são:



capacitor de stiroflex;
capacitor de cerâmica;
capacitor de poliéster.
55
ETEC
LAURO GOMES
FIGURA 68: CAPACITOR DE STIROFLEX, CERÂMICA E POLIÉSTER
Estes capacitores caracterizam-se por serem despolarizados, ou seja, qualquer uma das
suas placas pode ser ligada a potenciais positivos ou negativos.
Os capacitores despolarizados não têm polaridade especificada para ligação.
Alguns capacitores fixos podem apresentar-se com os dois terminais nas extremidades
(axial) ou com os dois terminais no mesmo lado do corpo (radial).
FIGURA 69: CAPACITOR AXIAL E CAPACITOR RADIAL
Capacitores ajustáveis
Os capacitores ajustáveis são utilizados nos pontos de calibração dos circuitos.
Apresentam valor de capacitância ajustável dentro de certos limites, por exemplo,10 pF e 30 pF.
Capacitores variáveis
Os capacitores ajustáveis são utilizados em locais onde a capacitância é constantemente
modificada. As figuras a seguir mostram um capacitor variável e o seu símbolo gráfico de acordo
com NBR 12521/91.
FIGURA 70: CAPACITOR VARIÁVEL
56
ETEC
LAURO GOMES
Há ainda os capacitores variáveis múltiplos. Esses se constituem de dois ou mais
capacitores variáveis acionados pelo mesmo eixo. As figuras a seguir mostram um capacitor duplo
e seu respectivo símbolo.
FIGURA 71: CAPACITOR VARIÁVEL MÚLTIPLO
Observação:
A LINHA PONTILHADA INDICA QUE OS DOIS CAPACITORES TÊM SEU MOVIMENTO
CONTROLADOS PELO MESMO EIXO (ACOPLAMENTO MECÂNICO).
Capacitores eletrolíticos
Capacitores eletrolíticos são capacitores fixos cujo processo de fabricação permite a
obtenção de altos valores de capacitância em pequeno volume
A figura abaixo permite uma comparação entre as dimensões de um capacitor eletrolítico e
um não-eletrolítico de mesmo valor.
FIGURA 72: CAPACITOR ELETROLÍTICO
O fator que diferencia os capacitores eletrolíticos dos demais capacitores fixos é o
dielétrico. Nos capacitores fixos comuns, o dielétrico é de papel, mica ou cerâmica. O dielétrico dos
capacitores eletrolíticos é um preparado químico chamado de eletrolítico que oxida pela aplicação
de tensão elétrica, isolando uma placa da outra.
O eletrólito permite a redução da distância entre as placas a valores mínimos, o que
possibilita a obtenção de maiores valores de capacitância, desde 1 F até os valores maiores que
20 000 F.
57
ETEC
LAURO GOMES
Este capacitor é selado em um invólucro de alumínio que isola as placas e o eletrólito da
ação da umidade. Em decorrência do processo de fabricação, ele apresenta algumas
desvantagens no que diz respeito à polaridade, alteração de capacitância e tolerância.
Caso a ligação de polaridade nas placas do capacitor não seja feita corretamente, o
dielétrico químico (eletrólito) nos capacitores eletrolíticos provoca a formação de uma camada de
óxido entre as placas. Essa camada pode provocar a destruição do eletrólito, pois permite a
circulação de corrente entre as placas. Isso faz com que o capacitor sofra um processo de
aquecimento, que faz o eletrólito ferver. A formação de gases no seu interior provoca a explosão
do componente.
Empregam-se os capacitores eletrolíticos polarizados apenas em circuitos alimentados por
corrente contínua. Nos circuitos de corrente alternada, a troca de polaridade da tensão danifica o
componente.
O símbolo do capacitor eletrolítico expressa a polaridade das placas.
FIGURA 73: SÍMBOLOS DO CAPACITOR ELETROLÍTICO
No componente, a polaridade é expressa de duas formas:

Por um chanfro na carcaça, que indica o terminal positivo;

FIGURA 74: IDENTIFICAÇÃO DA POLARIDADE DO CAPACITOR ELETROLÍTICO
POR CHANFRO
Por sinais de + impressos no corpo.
FIGURA 75: IDENTIFICAÇÃO DA POLARIDADE DO CAPACITOR ELETROLÍTICO POR SINAL
58
ETEC
LAURO GOMES
O capacitor eletrolítico sofre alteração de capacitância quando não está sendo utilizado.
Esta alteração se deve ao fato de que a formação da camada de óxido entre as placas depende da
aplicação de tensão no capacitor. Quando o capacitor eletrolítico permanece durante um período
sem utilização, o dielétrico sofre um processo de degeneração que afeta sensivelmente a sua
capacitância. É por esta razão que esses capacitores apresentam mês e ano de fabricação
impressos em seus corpos. Assim, sempre que for necessário utilizar um capacitor que esteve
estocado durante algum tempo, deve-se conectá-lo a uma fonte de tensão contínua durante alguns
minutos para permitir a reconstituição do dielétrico antes de aplicá-lo no circuito.
Quanto à tolerância, os capacitores eletrolíticos estão sujeitos a uma tolerância elevada no
valor real, com relação ao valor nominal. Esta tolerância pode atingir valores que variam de 20 a
30% e até mesmo 50% em casos extremos.
Tipos de capacitores eletrolíticos
Existem dois tipos de capacitores eletrolíticos, que se relacionam com o dielétrico
empregado:


capacitor eletrolítico de óxido de alumínio;
capacitor eletrolítico de óxido de tântalo.
Observe nas figuras um capacitor eletrolítico de óxido de alumínio e outro de tântalo.
FIGURA 76: CAPACITOR DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO E CAPACITOR DE TÂNTALO
Os capacitores eletrolíticos de óxido de tântalo sofrem menor variação com o tempo do que
os de óxido de alumínio.
Há também os capacitores eletrolíticos múltiplos que consistem em dois, três ou mais
capacitores no mesmo invólucro.
FIGURA 77: CAPACITOR ELETROLÍTICO MÚLTIPLO
59
ETEC
LAURO GOMES
Em geral, nestes capacitores o invólucro externo ou carcaça é comum a todos os
capacitores.
De acordo com a NBR 12521/91, os capacitores eletrolíticos múltiplos são representados
pelo símbolo mostrado na figura a seguir,.
FIGURA 77: SÍMBOLO DO CAPACITOR ELETROLÍTICO MÚLTIPLO
Especificação técnica dos capacitores
Os capacitores são especificados tecnicamente por:



Tipo;
Capacitância;
Tensão de trabalho.
Exemplos:
capacitor de poliéster, 0,47 F 600V;
capacitor eletrolítico 2200 F
63V.
A capacitância e a tensão de trabalho dos capacitores são expressas no corpo do
componente de duas formas:


Diretamente em algarismos;
Através de um código de cores.
Capacitância em algarismos
Observe nas figuras a seguir alguns capacitores com os respectivos valores de
capacitância e a tensão de trabalho, expressos diretamente em algarismos. Os valores são
apresentados normalmente em microfarads (F) ou picofarads (pF).
FIGURA 78: IDENTIFICAÇÃO DA CAPACITÂNCIA E DA TENSÃO DE UM CAPACITOR
60
ETEC
LAURO GOMES
Observação:
QUANDO SE TRATA DE CAPACITORES MENORES QUE 1 F (POR EXEMPLO, 0,1 F;
0,0047 F; 0,012 F), O ZERO QUE PRECEDE A VÍRGULA NÃO É IMPRESSO NO CORPO DO
COMPONENTE. APARECE UM PONTO REPRESENTANDO A VÍRGULA, COMO, POR
EXEMPLO: .1F; .047F; .012F.
Capacitância em código de cores
A figura que segue mostra o código de cores para capacitores e a ordem de interpretação
dos algarismos.
FIGURA 79: IDENTIFICAÇÃO DA CAPACITÂNCIA E DA TENSÃO DE UM CAPACITOR POR
CÓDIGO DE CORES
Exemplos:
Amarelo - Violeta - Laranja - Branco - Azul
47000 pF
+ 10%
630V
47 nF
Laranja - Amarelo - Branco - Vermelho - Vermelho
390000 pF
+ 10%
250V
0,39 F
Observação:
O VALOR DE CAPACITÂNCIA EXPRESSO PELO CÓDIGO DE CORES É DADO EM
PICOFARADS (pF).
61
ETEC
LAURO GOMES
Teste de isolação do capacitor
Um capacitor em condições normais apresenta resistência infinita entre suas placas
(isolação), não permitindo assim circulação de corrente. Mas quando o dielétrico sofre
degeneração, a resistência entre as placas diminui permitindo a circulação de uma pequena
corrente denominada corrente de fuga.
Para verificar as condições do capacitor quanto à resistência de isolação entre as placas,
utiliza-se normalmente o ohmímetro.
A escolha da escala do ohmímetro depende do valor de capacitância do capacitor a ser
testado.
Capacitância
Escala
até 1F
x 10 000
de 1 F a 100 F
x 1 000
acima de 100 F
x 10 ou x 1
Para valores de capacitância até 1 F, a escala recomendada é x10 000. Para valores
superiores recomenda-se a escala x100 ou x10.
Após selecionada a escala, é preciso conectar as pontas de prova do ohmímetro aos
terminais do capacitor. Neste momento, o ponteiro deflexiona rapidamente em direção ao zero e
em seguida retorna mais lentamente em direção ao infinito da escala.
Quando o capacitor está com a isolação em boas condições, o ponteiro deve retornar até o
infinito da escala. É necessário então inverter as pontas de prova e repetir o teste.
Defeitos em capacitores
Para detectar os principais defeitos apresentados pelos capacitores, procede-se da
seguinte forma:

capacitor em fuga - o capacitor se comporta como resistor;

capacitor em curto - o capacitor se comporta como indutor;

capacitor interrompido ou aberto - o capacitor se comporta como um interruptor aberto.
62
ETEC
LAURO GOMES
EXERCÍCIOS
1. Responda às seguintes perguntas:
a) Qual é a função básica de um capacitor?
b) Qual é a carga elétrica de um capacitor em seu estado natural?
c) Quando se diz que um capacitor está carregado ?
d) O que ocorre quando uma carga é conectada aos terminais de um capacitor ?
e) O que ocorre com o valor da tensão do capacitor quando está se descarregando ?
f) Defina capacitância.
63
ETEC
LAURO GOMES
g) Quais fatores influenciam no valor da capacitância de um capacitor ?
h) Qual é a unidade de medida da capacitância, e por qual letra é representada ?
i)
Um capacitor não polarizado, construído para uma tensão de trabalho de 220 V pode ser
ligado a uma rede de tensão alternada de 220 VEF? Justifique.
j)
Cite os quatro tipos básicos de capacitores que podem ser encontrados no mercado.
2. Determine o valor da capacitância de um capacitor que armazena 4 C de carga com 2 V nos
seus terminais.
DADOS :
Q = 4C
U = 2V
FÓRMULAS :
Q
C
U
CALCULAR :
C=?
RESOLUÇÃO:
64
ETEC
LAURO GOMES
3. Determine o valor da capacitância de um capacitor que armazena 10,35 C de carga com 3 V nos
seus terminais.
DADOS :
Q = 10,35 C
U = 3V
FÓRMULAS :
Q
C
U
CALCULAR :
C=?
RESOLUÇÃO:
3. Qual o valor da carga armazenada por um capacitor de 10 F com 3 V aplicados aos seus
terminais?
DADOS :
FÓRMULAS :
C = 10F
U = 3V
C
Q
U
CALCULAR :
Q=?
RESOLUÇÃO:
4. Qual o valor da carga acumulada por um capacitor de 0,5 F com 50 V aplicados aos seus
terminais?
DADOS :
C = 0,5 F
U = 50 V
FÓRMULAS :
Q
C
U
CALCULAR :
Q=?
RESOLUÇÃO:
65
ETEC
LAURO GOMES
5. Qual a tensão aplicada aos terminais de um capacitor de 0,001 F que armazena 2 C ?
DADOS :
C = 0,001F
Q = 2C
FÓRMULAS :
Q
C
U
CALCULAR :
Q=?
RESOLUÇÃO:
6. Qual a tensão aplicada aos terminais de um capacitor de 5 mF que armazena 10 C ?
DADOS :
C = 0,005 F
Q = 10C
FÓRMULAS :
Q
C
U
CALCULAR :
Q=?
RESOLUÇÃO:
7. A área de uma placa de um capacitor de duas placas com mica é de 0,0025 m² e a distância
entre as placas é de 20 cm (0,02m). Se a constante dielétrica da mica é 7, qual o valor da
capacitância?
DADOS :
FÓRMULAS :
A = 0,0025m²
d = 0,02m
k=7
CALCULAR :
C=?
A
C  k (8,85  10 12 )
d
RESOLUÇÃO:
66
ETEC
LAURO GOMES
8. A área de uma placa de um capacitor de duas placas com mica é de 0,5 m² e a distância entre
as placas é de 1 cm (0,01m). Se a constante dielétrica de papel é 3,5, qual o valor da
capacitância?
DADOS :
FÓRMULAS :
A = 0,5m²
d = 0,01m
k = 3,5
CALCULAR :
C=?
A
C  k (8,85  10 12 )
d
RESOLUÇÃO:
9. Resolva os problemas que seguem. Monte os respectivos diagramas.
a) Qual é a capacitância total em uma associação de capacitores em série com os seguintes
valores.
DADOS :
FÓRMULAS :
C1 = 1200 F
C2 = 60 F
C3 = 560 F
CALCULAR :
CT = ?
CT 
1
C1  C 2  C 3
RESOLUÇÃO:
67
ETEC
LAURO GOMES
b) Determine a capacitância total de uma associação de capacitores em paralelo, cujos valores
são:
DADOS :
FÓRMULAS :
C1 = 2200 F
C2 = 2200 F
CALCULAR :
CT = ?
CT = C1 + C2 + C3
C3 = 2200 F
RESOLUÇÃO:
c) Uma associação de capacitores em paralelo é formada por dois capacitores, com valores de
0,01 F e 0,005 F. Qual é o valor de capacitância equivalente desta associação em KpF?
DADOS :
C1 = 0,01 µF
C2 = 0,005 µF
FÓRMULAS :
CALCULAR :
CT = ?
RESOLUÇÃO:
68
ETEC
LAURO GOMES
d) Qual o valor da capacitância equivalente de três capacitores ligados em paralelo, se seus
valores são 0,15 µF / 50 V; 0,015 µF / 100 V e 0,003 µF / 150 V? Qual a tensão de trabalho
dessa associação?
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
C1 = 0,15 µF / 50 V
C2 = 0,015 µF / 100 V
C3 = 0,003 µF / 150 V
CT = ?
RESOLUÇÃO:
e) Qual o valor da capacitância equivalente de três capacitores ligados em série, se seus valores
são 300 pF, 150 pF e 100 pF?
DADOS :
C1 = 300 pF
C2 = 150 pF
C3 = 100 pF
FÓRMULAS :
CALCULAR :
CT = ?
RESOLUÇÃO:
69
ETEC
LAURO GOMES
10. Calcule o intervalo de tempo necessário para que o capacitor do circuito abaixo se carregue,
com uma tensão igual a 8 V, após a chave ter sido acionada:
DADOS :
FÓRMULAS :
CALCULAR :
R = 10 kΩ
C = 470 µF
VC = 8 V
=RxC
t=?
E = 10V
t


V  E1  e 
C







RESOLUÇÃO:
70
ETEC
LAURO GOMES
11. Calcule a tensão no capacitor abaixo na situação de carga quando decorridos 10s:
DADOS :
FÓRMULAS :
R = 22 kΩ
E = 12 V
 = RC
CALCULAR :
VC = ?


V  E1  e 
C


t 
C = 1000 µF




RESOLUÇÃO:
12. Calcule a tensão no capacitor abaixo na situação de descarga quando decorridos 15s:
DADOS :
R = 22 kΩ
Vcmáx = 12V
C = 1000 µF
FÓRMULAS :
V  Vcmáx  e
C
CALCULAR :
-
t

VC = ?
 = RC
RESOLUÇÃO:
71
ETEC
LAURO GOMES
CIRCUITOS COM DIODOS
CIRCUITOS CEIFADORES
Observe o circuito abaixo:
NOTE QUE A TENSÃO
APLICADA AO CIRCUITO
CEIFADOR É V2, UMA TENSÃO
MENOR DO QUE A TENSÃO
DE ALIMENTAÇÃO V1. ISTO
FOI CONSEGUIDO GRAÇAS
AO TRANSFORMADOR (TR)
FIGURA 80: CEIFADOR SÉRIE NEGATIVO
Como V2 é uma tensão alternada, ora o diodo vai conduzir (quando polarizado
diretamente, no semiciclo positivo da tensão), e ora o diodo não vai conduzir (quando polarizado
reversamente, no semiciclo negativo da tensão).Isto fará com que, quando o diodo conduzir,
haverá tensão na saída; quando ele não conduzir, não haverá tensão na saída.:
FIGURA 81: SEMICICLO POSITIVO DA TENSÃO ALTERNADA V2
FIGURA 82: SEMICICLO NEGATIVO DA TENSÃO ALTERNADA V2
72
ETEC
LAURO GOMES
Vale lembrar que quando o diodo está conduzido, há uma tensão em seus
terminais de 0,7 V; portanto, a tensão de pico da saída Vs vale:
U S p  U 2 p  0,7
Porém utilizaremos o 1º modelo de trabalho do diodo (diodo ideal) para analisar o
funcionamento desses circuitos. Sendo assim, a tensão de saída VS acaba possuindo o mesmo
valor de V2.
Voltando ao gráfico, podemos notar que uma parte da tensão não chegou à saída
do circuito; diz-se então que esta parte foi retirada, ceifada. Daí o nome de circuito ceifador. Como
a parte negativa da tensão de entrada (V 2) foi tirada da saída, dizemos que este circuito é um
ceifador negativo.
Para obtermos um ceifador positivo, basta inverter o diodo:
FIGURA 83: CEIFADOR SÉRIE POSITIVO
CIRCUITOS RETIFICADORES
Circuito retificador de meia onda:
A configuração mais simples de um retificador permite a passagem de apenas um
dos semiciclos da tensão de entrada para a saída. É semelhante ao ceifador série.
Na figura 84, temos um exemplo de circuito retificador meia onda:
FIGURA 84: RETIFICADOR DE MEIA ONDA
↔
CEIFADOR SÉRIE NEGATIVO
73
ETEC
LAURO GOMES
Pode-se observar que, na saída VS, temos apenas a parte positiva da tensão.
Apesar de esta ir de zero a um valor máximo e novamente a zero (sinal pulsante), ela é contínua,
pois não inverte de sentido.
Para o sinal de tensão de saída VS, os valores característicos são:
FIGURA 85: VALORES CARACTERÍSTICOS DE MEIA ONDA

Valor eficaz:
U S efic 

Us p
2
Valor médio:
USm 
US p

As especificações dos diodos devem obedecer aos limites impostos pelo circuito:

Corrente direta máxima:
IDmáx 

US p
RL
Potência direta máxima:
PDmáx  VD  IDmáx

Tensão reversa máxima:
VRmáx  U 2 p
Como se pode notar, a saída é um sinal pulsante. As aplicações para este tipo de
sinal não são muito abrangentes e para o tipo de circuito abordado aqui, este tipo de sinal pode
danificar componentes eletrônicos. Sendo assim, é necessário tentar tornar o sinal o mais
constante possível.
Isto pode ser conseguido com a utilização de um filtro capacitivo:
74
ETEC
LAURO GOMES
FIGURA 86: FILTRAGEM DE MEIA ONDA
Como no semiciclo positivo o diodo está conduzindo, o capacitor irá se carregar,
até atingir o valor máximo. Para ficar mais fácil o entendimento, vamos considerar o circuito ideal,
onde o capacitor ficará carregado com U2p.
Então, no pico positivo, a tensão em C é U 2p. Logo após o pico positivo, a tensão
em V2 é ligeiramente menor que a tensão em C. Sendo assim, a tensão no capacitor polarizará
reversamente o diodo, “abrindo-o”. O capacitor se descarrega através da resistência RL. A
tendência é o capacitor perder toda a sua carga, o que não acontece porque a constante de
tempo ζ de descarga é tal que a sua duração é bem maior do que o período T do sinal alternado.
Sendo assim, ele perde uma pequena parte de sua carga, até o ponto onde a tensão em V 2 seja
maior do que a tensão em C, repetindo o processo acima descrito.
A tensão US é quase uma tensão constante. Só não o é por causa das constantes
cargas e descargas do capacitor, chamadas de ondulação. Esta tensão – ONDULAÇÃO OU
RIPPLE – vale:
VOND 
Usp
RL  f  C
onde f é a freqüência de entrada (da rede; 60 Hz). A ondulação não deve ultrapassar 10% de Usp.
Circuito retificador onda completa com transformador de derivação central (center-tap):
Neste tipo de circuito, onde o transformador possui uma derivação no meio do
secundário, dois diodos são colocados de maneira que, tanto no semiciclo positivo como no
negativo, a tensão na saída sempre estará no mesmo sentido:
FIGURA 87: CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA COM CENTER TAP
75
ETEC
LAURO GOMES
No semiciclo positivo, o diodo D1 conduz, enquanto que D2 não. Assim, temos
V 22
V 21
na saída. No semiciclo negativo, é a vez de D2 conduzir e D1 não; temos
na saída,
2
2
porém, graças à forma de como estão dispostos os diodos em relação ao transformador, a tensão
na saída possui o mesmo sentido que antes, como podemos observar nas figuras 43 e 44:
FIGURA 88: SEMICICLO POSITIVO NO CIRCUITO DE ONDA COMPLETA
FIGURA 89: SEMICICLO NEGATIVO NO CIRCUITO DE ONDA COMPLETA
Deve-se notar que nunca os diodos funcionam ao mesmo tempo. Se isto ocorrer, o
transformador estará em curto-circuito. Para o sinal de tensão de saída VS, os valores
característicos são:
76
ETEC
LAURO GOMES
FIGURA 90: VALORES CARACTERÍSTICOS DA RETIFICAÇÃO ONDA COMPLETA


Valor eficaz:
U S efic 
US p
U S máx 
2U S p
2
Valor médio:

As especificações dos diodos são:

Corrente direta máxima:
IDmáx 

Potência direta máxima:

Tensão reversa máxima:
US p
RL
PDmáx  VD  IDmáx
VRmáx  2U 2 p
Para que a tensão de saída seja apenas negativa, é necessário inverter os dois diodos. Na
filtragem, a tensão na saída tem o seguinte aspecto:
FIGURA 91: FILTRAGEM NA RETIFICAÇÃO ONDA COMPLETA COM CENTER TAP
77
ETEC
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Circuito retificador onda completa tipo ponte:
Este tipo de circuito utiliza quatro diodos montados numa configuração chamado ponte:
FIGURA 92: CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PONTE
No semiciclo positivo, os diodos D4 e D2 estarão polarizados diretamente,
enquanto que os diodos D1 e D3 estarão polarizados reversamente. No semiciclo negativo
acontece o contrário.
FIGURA 93: SEMICICLO POSITIVO NO RETIFICADOR TIPO PONTE
FIGURA 94: SEMICICLO NEGATIVO NO RETIFICADOR TIPO PONTE
78
ETEC
LAURO GOMES
Para o sinal de tensão de saída VS, os valores característicos são:
FIGURA 95: VALORES CARACTERÍSTICOS NA RETIFICAÇÃO TIPO PONTE



Valor eficaz:
U S efic 
US p
U S máx 
2U S p

Corrente direta máxima:
IDmáx 

2
Valor médio:
US p
RL
Potência direta máxima:
PDmáx  VD  IDmáx

Tensão reversa máxima:
VRmáx  U 2 p
O aspecto da tensão de saída com o filtro fica:
FIGURA 96: CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PONTE COM FILTRO
A ondulação vale (f = 120 Hz, se a freqüência da rede for 60 Hz), não devendo ser acima de
10 % de Usp.
VOND 
Usp
RL  f  C
79
ETEC
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EXERCÍCIOS
26) Desenhe a forma de onda de tensão de saída de um ceifador positivo:
27) Desenhe a forma de onda de tensão de saída do circuito abaixo:
80
ETEC
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28) Para um retificador de meia onda, considere a tensão U2 efic  8,485 V e a freqüência
rede igual a 60 Hz. Calcule os valores médio e eficaz da tensão de saída US
DADOS:
FÓRMULAS:
Us p
2
US p
Retificador meia onda
U S efic 
U2EFIC  8,485V
USm 

U 2 efic 
da
CALCULAR:
Usefic = ?????
Usm = ?????
U2 p
2
RESOLUÇÃO:
81
ETEC
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29) Quais são as especificações do diodo do exercício 28 ?
DADOS:
Retificador meia onda
U2EFIC  8,485 V
f = 60 Hz
RL = 150 
FÓRMULAS:
US p
RL
PDmáx  VD  IDmáx
IDmáx 
VRmáx  U 2 p
CALCULAR:
IDmáx=???
PDmáx=???
VRmáx=???
RESOLUÇÃO:
30) Para um retificador de meia onda, considere a tensão U2 efic  10,6066 V e a
freqüência da rede igual a 60 Hz. Calcule os valores médio e eficaz da tensão de
saída US.
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
82
ETEC
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31) Para o circuito do exercício 30, se considerarmos RL = 330  , qual o valor mais próximo
do capacitor para que a ondulação na filtragem não ultrapasse 10 % de Usp?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
32) Quais as especificações para o diodo do exercício 30?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
83
ETEC
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33) Para um retificador de onda completa com center tap, considere a tensão U2 efic 
14,1421 V e a freqüência da rede igual a 60 Hz. Determine os valores médio e eficaz
da tensão de saída US.
DADOS:
Onda completa center tap
FÓRMULAS:
U S efic 
Us p
2
U2EFIC  14,1421 V
f = 60 Hz
CALCULAR:
UM =?????
UEFIC=?????
USm 
2U S p

U 2 efic 
U2 p
2
RESOLUÇÃO:
34) Para o circuito do exercício 33, se considerarmos RL = 220  , qual o valor mais próximo
do capacitor para que a ondulação na filtragem não ultrapasse 10 % de Usp?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
84
ETEC
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35) Quais as especificações para o diodo do exercício 33 ?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
36) Para um retificador de onda completa com center tap, considere a tensão U2 efic 
21,2132 V e a freqüência da rede igual a 60 Hz. Quais os valores médio e eficaz da
tensão de saída US?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
85
ETEC
LAURO GOMES
37) Para o circuito do exercício 36, se considerarmos RL = 150  , qual o valor mais próximo
do capacitor para que a ondulação na filtragem não ultrapasse 10 % de Usp?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
38) Quais as especificações para o diodo do exercício 36?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
86
ETEC
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39) Para um retificador tipo ponte, considere a tensão U2 efic  21,2132 V e a freqüência
da rede igual a 60 Hz. Quais são os valores médio e eficaz da tensão de saída US?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
40) Para o circuito do exercício 39, se considerarmos RL = 150  , qual o valor mais próximo
do capacitor para que a ondulação na filtragem não ultrapasse 10 % de Usp?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
87
ETEC
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41) Quais as especificações para o diodo do exercício 39?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
42) Para um retificador do tipo ponte, considere a tensão U2 efic  14,1421 V e a freqüência
da rede igual a 60 Hz. Os valores médio e eficaz da tensão de saída US são :
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
88
ETEC
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43) Para o circuito do exercício 42, se considerarmos RL = 470  , qual o valor mais próximo
do capacitor para que a ondulação na filtragem não ultrapasse 10 % de Usp?
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
44) As especificações para o diodo do exercício 42 são:
DADOS:
FÓRMULAS:
CALCULAR:
RESOLUÇÃO:
89
ETEC
LAURO GOMES
LED (Light Emitting Diode) – DIODO EMISSOR DE LUZ
Geralmente, devido à baixa potência dissipada, esquece-se que um diodo de silício
libera calor ao conduzir.
Os LED’s são diodos compostos de arseneto de gálio, fazendo que a energia
descrita no parágrafo anterior seja liberada na forma de luz, visível ou não.
FIGURA 97: DIODO EMISSOR DE LUZ – LED
Na figura 97, pode-se observar como o LED é fisicamente; percebe-se que
internamente (1) o catodo – K, é maior que o anodo – A, e que o lado do catodo é reto (2), além de
como o diodo é representado simbolicamente (3).
Sendo utilizados como sinalizadores em aparelhos e instrumentos eletrônicos, o
LED funciona como se fosse um diodo comum: só funcionam se polarizados diretamente. A
diferença é que eles conduzem com uma tensão maior, geralmente entre 1,5 e 2,5 V, além da
corrente elétrica ser de intensidade menor (geralmente até 50 mA). Por causa disso, ao se utilizar
um LED, é necessário associar um resistor em série na polarização direta:
FIGURA 98: CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO DIRETA DE UM LED
Geralmente neste tipo de circuito, deseja-se calcular o valor do resistor Rs; para
que isto seja possível, é necessário :

CONHECER O VALOR DA TENSÃO DE ENTRADA Ue;

CONHECER OS DADOS QUIESCENTES DO LED (VD E ID).
90
ETEC
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Na figura 98, se aplicarmos a lei de Kirchhoff das malhas (tensões), teremos:
Ue = VRs + VD  VRs = Ue – VD
A tensão no resistor Rs, pela 1ª Lei de Ohm, vale
VRs = Rs x ID
Sendo assim, a corrente no LED vale :
ID 
Ue  VD
VRs
 ID 
Rs
Rs
Portanto, o resistor Rs vale :
Rs 
Ue  VD
ID
Os LED’s também podem ser utilizados na confecção de um indicador chamado
DISPLAY:
FIGURA 99: DISPLAY DE 7 SEGMENTOS
91
ETEC
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No caso, o LED corresponde ao que se chama de segmento:
FIGURA 100: SEGMENTOS DE UM DISPLAY
Existem dois tipos de display de sete segmentos:
FIGURA 101: PRINCÍPIO DO DISPLAY TIPO CATODO COMUM
Na figura 101, todos os CATODOS dos segmentos estão interligados no terra
(GND) ; por isso ele é denominado catodo comum. Sendo assim, para ligá-los, é necessário enviar
um nível de tensão elétrica nas entradas dos segmentos (a, b, c, d, e, f, g), para que os mesmos
fiquem polarizados diretamente e acendam.
FIGURA 102: PRINCÍPIO DO DISPLAY TIPO ANODO COMUM
Na figura 102, todos os ANODOS dos segmentos estão interligados em uma
tensão elétrica (+ Vcc) ; por isso ele é denominado anodo comum. Sendo assim, para ligá-los, é
necessário enviar o terra (GND) nas entradas dos segmentos (a, b, c, d, e, f, g), para que os
mesmos fiquem polarizados diretamente e acendam.
92
ETEC
LAURO GOMES
REGULADOR DE TENSÃO 7805
Atualmente, ao invés de utilizarmos um diodo zener como regulador de tensão e
um transistor como fonte de tensão, podemos utilizar um circuito integrado que efetua a operação
de regular e estabilizar a tensão de saída.
Os reguladores de tensão na forma de circuitos integrados de três terminais são
quase que obrigatórios em projetos de fontes de alimentação para circuitos de pequena e média
potência. Os tipos da série 7800 podem fornecer tensões de 5 a 24 volts tipicamente com corrente
de 1 A.
A série de circuitos integrados 78XX onde o XX é substituído por um número que
indica a tensão de saída, consiste em reguladores de tensão positiva com corrente de até 1 A de
saída.
Abaixo temos uma tabela com os vários tipos de LM78XX, qual a sua tensão de
saída e faixa de entrada:
Componente
LM7805
LM7806
LM7808
LM7809
LM7810
LM7812
LM7815
LM7818
LM7824
Saída (V)
5
6
8
9
10
12
15
18
24
Faixa Entrada (V)
7–25
8–25
10.5–25
11.5–25
12.5–25
14.5–30
17.5–30
21–33
27–38
A tensão máxima de entrada para os tipos de 5 a 18 V é de 35 V. Para o tipo de 24
V a tensão de entrada máxima é de 40 V. Ou seja, para um bom funcionamento, a tensão de
entrada deve ser no mínimo 2 V mais alta que a tensão que se deseja na saída.
Os circuitos integrados da série 78XX possuem proteção interna contra curtocircuito na saída e não necessitam de qualquer componente externo.
O LM7805 é um regulador de tensão linear fornecido por vários fabricantes como a
Fairchild ou ST Microelectronics. Ele pode vir em vários encapsulamentos. Para corrente de saída
até 1ª existem dois encapsulamentos: TO-220 (vertical) e D-PAK (horizontal):
FIGURA 103: CIRCUITO INTEGRADO LM78XX
93
ETEC
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A tabela abaixo mostra as principais características do LM7805:
Tensão de saída (V)
Regulagem de linha (V)
Regulagem de carga (V)
Corrente de trabalho (mA)
Rejeição de ondulação (dB)
Impedância de saída (MΩ)
Mínimo
4,8
---------60
----
Típico (padrão)
5,0
3
15
4,2
70
17
Máximo
5,2
50
50
6,0
-------
Na figura 104 temos a aplicação imediata num regulador positivo de 1 A para
tensões de 5 a 24 volts com corrente de saída de até 1 A:
FIGURA 104: ESQUEMA DE LIGAÇÃO DE UM LM7805 COM CORRENTE DE SAÍDA DE 1A
Capacitores de desacoplamento (entre 10µF e 47µF) são necessários na entrada e
saída, conectados ao terra. O capacitor C2 desacopla a entrada do estabilizador enquanto que o
C1, que deve ser cerâmico de boa qualidade, tem por finalidade evitar oscilações em altas
frequências e também desacopla a saída.
Um exemplo de uma fonte de tensão estabilizada com LM7805 está demonstrado abaixo:
FIGURA 105: FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA COM LM7805
94
ETEC
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RELATÓRIOS PARA AS EXPERIÊNCIAS REAIS
95
ETEC
LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 1: UTILIZAÇÃO DO OSCILOSCÓPIO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Identificar e praticar com o osciloscópio, conhecendo seus controles e compreendendo suas
funções.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Osciloscópio com duas pontas de prova
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1ª PARTE: Conhecendo o osciloscópio
1) Localize a parte frontal do osciloscópio;
2) Antes de ligar o instrumento, certifique-se que os controles e chaves abaixo relacionados
estejam conforme tabela a seguir:
TABELA 01: POSICIONAMENTO DE CHAVES E CONTROLES
ITEM
POWER
INTEN
FOCUS
VERT MODE
POSITION
VOLTS/DIV
VARIABLE
AC-DC-GND
SOURCE
COUPLING
SLOPE
TRIG ALT
LEVEL LOCK
HOLDOFF
TRIGGER MODE
TIME/DIV
POSITION
SWP.UNCAL
CHOP
CH2 INV
X-Y
X10 MAG
AJUSTE
POSIÇÃO OFF
GIRAR NO SENTIDO HORÁRIO (POSIÇÃO 3 hs)
METADE DO CURSO
CH1
POSIÇÃO CENTRAL
0.5 V / DIV
CAL (GIRANDO NO SENTIDO HORÁRIO)
GND
SELECIONADO PARA CH1
AC
+
LIBERADO
PRESSIONADO
MIN (GIRANDO NO SENTIDO ANTI-HORÁRIO)
AUTO
0,5 ms / DIV
METADE DO CURSO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
3) Através do botão de força principal do instrumento (POWER), ligue o osciloscópio.
Descreva o que acontece.
96
ETEC
LAURO GOMES
4) Verifique e anote em uma folha à parte o que acontece ao acionarmos os seguintes
controles do osciloscópio:
1.1. INTEN;
4.3. TRACE ROTATION;
4.5. VERT MODE;
4.5.a. CH1;
4.5.b. CH2;
4.5.c.DUAL
4.2. FOCUS;
4.4. AC-DC-GND;
4.6. POSITION
4.7. TIME/DIV
2ª PARTE: Calibrando o osciloscópio
1. Depois de posicionar os controles e chaves de acordo com a tabela 01, deverá aparecer
um traço na tela reticulada cerca de 20 segundos depois de pressionado o botão POWER;
se nenhum traço aparecer, mesmo após cerca de 1 minuto, repita todo o procedimento de
ajustes da tabela 01;
2. Regula o traço para um brilho apropriado e para uma imagem bem nítida.
Que controles devem ser utilizados para esse fim?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
3. Verifique se o traço esteja alinhado com a linha horizontal central do reticulado
Que controles devem ser utilizados para esse fim?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4. Conecte o terminal BNC da ponta de prova ao terminal de entrada INPUT de CH1 e
aplique na outra extremidade (a ponta de prova propriamente dita, visível ao se retrair a
capa protetora, conhecida como “chapéu de bruxa ” ) da ponta, ajustada em x1, o sinal de
2,0 Vpp proveniente do CALIBRATOR.
RESPONDA: O que é um sinal Vpp?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
5. Coloque o botão AC - GND – DC na posição AC (Responda o porquê disso). Anote a
forma de onda na figura abaixo:
6. Ajuste o controle FOCUS até obter um traço bem nítido.
97
ETEC
LAURO GOMES
7. Ajuste os controles  POSITION e  POSITION em posições adequadas, tais que, a
forma de onda mostrada na tela fique alinhada com o reticulado, para que a tensão e o
período possam ser lidos como desejado.
8. Para visualização de sinais, ajuste os controles VOLTS/DIV e TIME/DIV nas posições
conforme tabela a seguir, tais que, a forma de onda do sinal seja apresentada na tela com
uma amplitude apropriada e um número conveniente de picos:
A
B
VOLTS/DIV
Nº DE
DIVISÕES
VERTICAIS
AxB
2xAxB
AMPLITUDE
TENSÃO
Vpp
C
D
CxD
1  (C x D)
TIME/DIV
Nº DE
DIVISÕES
HORIZONTAIS
VALOR
DO
PERÍODO
VALOR DA
FREQÜÊNCIA
1ª
0,5V/DIV
0,2ms/DIV
2ª
1V/DIV
0,5ms/DIV
3ª
2V/DIV
1ms/DIV
4ª
5V/DIV
2ms/DIV
9. Para cada uma das medidas efetuadas, desenhe a forma de onda:
1ª
3ª
RESPONDA:
2ª
4ª
4ª
Como se calculam a AMPLITUDE, a tensão VPP, o PERÍODO e a FREQÜÊNCIA?
Qual ou quais são as melhores escalas para a medida a ser efetuada?
98
ETEC
LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 2 : UTILIZAÇÃO DO GERADOR DE ÁUDIO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Identificar e praticar com o gerador de áudio, conhecendo seus controles e compreendendo suas
funções.
MATERIAL A SER UTILIZADO :
01 Osciloscópio com duas pontas de prova;
01 Gerador de áudio.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Localize o gerador de áudio. Descreva seus principais botões e controles:
2. Ligue o gerador de áudio e verifique com o professor a melhor posição das chaves e
botões do mesmo.
3. Conecte o terminal BNC da outra ponta de prova na saída de áudio do osciloscópio.
4. Interligue os dois cabos de osciloscópio (ponta de prova com ponta de prova; garra “jacaré”
com garra “jacaré”).
5. Selecione o sinal do tipo “ ~ “ do gerador de áudio. RESPONDA: Que tipo de sinal é este?
6. Coloque o botão AC – GND – DC do osciloscópio na posição AC.
7. Coloque os controles do osciloscópio VOLTS/DIV em 2V/DIV e TIME/DIV em 0,5 ms/DIV.
8. Com o ajuste de AMPLITUDE do gerador de áudio, injete no CH1 um sinal de 4V de pico
a pico. Após isso, ajuste a frequência do sinal do gerador de áudio para obter 1 kHz.
Ajuste os controles  POSITION e  POSITION do osciloscópio em posições adequadas
para que a forma de onda mostrada na tela fique alinhada com o reticulado. Desenhe a
forma de onda:
99
ETEC
a)
LAURO GOMES
9. Mude o tipo de sinal para: a) triangular e b) quadrada. Desenhe as formas de onda:
b)
10. Agora, para a tabela a seguir, você deve ajustar a melhor escala no osciloscópio para que
a forma de onda do sinal seja apresentada na tela com uma amplitude apropriada e um
número conveniente de picos:
QUADRADA
TRIANGULAR
SENOIDAL
TIPO DE
ONDA
A
B=1A
C
D
CxD=A
E=FxG
F
G
PERÍODO
TEÓRICO
FREQUÊNCIA
(GERADOR DE
ÁUDIO)
Nº DIVI
HORIZ
TIME/
DIV
PERÍODO
MEDIDO
AMPLITUDE
(GERADOR DE
ÁUDIO)
Nº DE
DIVISÕES
VERTICAIS
VOLTS/DIV
16,67 ms
60 Hz
2V
10 ms
100 Hz
4V
2 ms
500 Hz
3V
0,5 ms
2 kHz
5V
50 µs
20 kHz
6V
100 ms
10 Hz
10 V
20 ms
50 Hz
8V
5 ms
200 Hz
7V
0,2 ms
5 kHz
4,6 V
5 µs
200 kHz
5,5 V
0,5 ms
2 kHz
5,2 V
0,1 ms
10 kHz
3,4 V
20 µs
50 kHz
6,6 V
10 µs
100 kHz
4V
2 µs
500 kHz
6V
100
ETEC
LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 03 : A CURVA DO DIODO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Medir as tensões e correntes num diodo polarizado direta e reversamente, dando condições de
se desenhar a curva característica.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Protoboard com fonte de tensão;
02 Multímetros;
01 Diodo retificador – 1N4001;
01 Resistor de 390  ½ W
01 Resistor de 2k2  ½ W
01 Resistor de 27 k ½
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Monte o circuito abaixo:
2. Para cada valor de tensão da fonte listado na tabela abaixo, meça e anote a tensão e a
corrente no diodo, para cada resistor:
390 
Ve
(V)
Vd
(V)
Id
(mA)
2k2 
Vd
(V)
Id
(mA)
390 
27 k
Vd
(V)
Id
(mA)
Ve
(V)
0
2,5
0,2
3
0,4
3,5
0,6
4
0,8
5
1
6
1,2
7
1,4
9
1,6
10
1,8
12
2
15
Vd
(V)
Id
(mA)
2k2 
Vd
(V)
Id
(mA)
27 k
Vd
(V)
Id
(mA)
3. Responda: A resistência direta do diodo possui uma resposta linear? Por que?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
101
ETEC
LAURO GOMES
4. Inverta a polaridade da fonte de tensão, montando o circuito abaixo e para cada valor de
tensão da fonte listado na tabela a seguir, meça e anote a tensão e a corrente no diodo:
OBS . : NESTE CASO, DEVE-SE MEDIR A TENSÃO SEPARADAMENTE DA CORRENTE,
COMO MOSTRA A FIGURA:
390 
Ve (V)
VR (V)
IR (μA)
2k2 
VR (V)
IR (μA)
27 k
VR (V)
IR (μA)
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-3
-4
-5
-7
-10
-12
-15
13. Plote os valores obtidos nas tabelas, desenhando o gráfico da curva característica do diodo.
14. Responda:
6.1. Quando um diodo age como uma resistência alta?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
6.2. Como um diodo difere de um resistor comum?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
102
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 04 : CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO: Verificar as características da carga e descarga um capacitor, medindo seus valores de tensão
e levantando seus gráficos.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Multímetro com pontas de prova
01 Placa de circuito série
01 Fonte variável
Cabos banana
01 Resistor de 2k2 e 27 kΩ
01 Capacitor de 470 e 2200 µF
01 Cronômetro
1. Monte o circuito abaixo
2. Acione o interruptor feito com cabo banana e o cronômetro simultaneamente. Determine e anote o
instante em que cada tensão for atingida
R = 2k2 Ω e C = 470 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
3. Com os dados levantados, desenhe o gráfico abaixo:
Página 103
ETEC LAURO GOMES
4. Com o capacitor totalmente carregado, monte o circuito abaixo:
5. Feche o interruptor feito com o cabo banana e acione – ao mesmo tempo – o cronômetro. Determine
e anote o instante de tempo em que cada tensão da tabela abaixo é atingida:
R = 2k2 Ω e C = 470 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 104
ETEC LAURO GOMES
6. Com os dados levantados, desenhe o gráfico abaixo:
7. Repita os itens 1 a 6 – a carga e descarga do capacitor – para os seguintes dados:
CASO 2: R = 2K2 Ω e C = 2200 µF
CASO 3: R = 27K Ω e C = 470 µF
CASO 4: R = 227 Ω e C = 2200 µF
Página 105
ETEC LAURO GOMES
CASO 2:
R = 2k2 Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
Página 106
ETEC LAURO GOMES
R = 2k2 Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 107
ETEC LAURO GOMES
CASO 3:
R = 27k Ω e C = 470 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
Página 108
ETEC LAURO GOMES
R = 27k Ω e C = 470 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 109
ETEC LAURO GOMES
CASO 4:
R = 27k Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
Página 110
ETEC LAURO GOMES
R = 27k Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 111
ETEC LAURO GOMES
8. Comparando os casos de carga e descarga:
8.1. O que acontece com a constante de tempo ao aumentarmos a resistência ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
8.2. O que acontece com a constante de tempo ao aumentarmos a capacitância ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
8.3. O que acontece com a constante de tempo ao aumentarmos a resistência e a capacitância ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
8.4. Qual dos 04 casos leva mais tempo para o capacitor se carregar e descarregar ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
8.5. Qual dos 04 casos leva menos tempo para o capacitor se carregar e descarregar ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Página 112
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 05 : CONSTRUÇÃO DE RETIFICADORES DE TENSÃO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO: Construir um retificador de tensão de meia onda e de onda completa, verificando as formas de
onda da saída.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Osciloscópio com 2 pontas de prova;
01 Multímetro com 2 cabos banana;
01 Protoboard;
01 Transformador 110 V / +6 V +6 V;
01 Resistor de 390, 2k2, 27k ;
01 Capacitor de 47 μF, 470 μF e 2200 μF
04 Diodos retificadores;
Fios para protoboard.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1ª PARTE: Retificador de meia onda
1. Monte o circuito ao lado:
VERIFIQUE O VALOR DA
TENSÃO DE ENTRADA !!!
(110 V)
2. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão
na saída do circuito:
3. Insira o capacitor de 47 μF no circuito, conforme o esquema abaixo:
Página 113
ETEC LAURO GOMES
4. Ligue o capacitor e colocando o CH2 em AC, meça e anote a ONDULAÇÃO (tensão de
pico a pico)
Vond =
(V)
5. Trocando os resistores e capacitores conforme tabela a seguir, meça a ondulação.
Compare com o valor teórico:
C (μF)
47
470
2200
R (k)
Ondulação medida
Ondulação calculada
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
VOND 
Usp
RL  f  C
onde f é a frequência (60 Hz).
6. O que acontece com a ondulação ao aumentarmos a resistência? E a capacitância?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Página 114
ETEC LAURO GOMES
2ª PARTE: Retificador de onda completa tipo ponte
1. Monte o circuito abaixo, com o resistor valendo 390 Ω:
SEMPRE VERIFIQUE O
VALOR DA TENSÃO
DE ENTRADA !!!
2. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão na
saída do circuito:
3. Com o multímetro na escala VDC, meça a tensão no resistor
VRDC =
(V)
4. Responda : Que tensão é essa ?
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
Página 115
ETEC LAURO GOMES
5. Inclua no circuito o capacitor de 47 μF, colocando-o em paralelo com o resistor. Não deixe de colocar
um fio como chave liga-desliga para o capacitor:
SEMPRE VERIFIQUE O
VALOR DA TENSÃO
DE ENTRADA !!!
6. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão na
saída do circuito ao ligar o capacitor:
7. Colocando o CH2 em AC, meça a ONDULAÇÃO (Tensão de pico a pico):
Vond =
(V)
8. Trocando os resistores e capacitores conforme tabela a seguir, meça a ondulação. Compare com o
valor teórico.
C (μF)
47
470
2200
R (k)
Ondulação medida
Ondulação calculada
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
VOND 
Usp
RL  f  C
onde f é a frequência (120 Hz).
Página 116
ETEC LAURO GOMES
9. O que acontece com a ondulação ao aumentarmos a resistência ?
E o que acontece se aumentarmos a capacitância?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
10. Comparando esta tabela com a anterior (meia-onda), que conclusão podemos tirar a respeito da
ondulação?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Página 117
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 06: POLARIZAÇÃO DE UM LED
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Medir as tensões e correntes num led (diodo emissor de luz)
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Protoboard com fonte de tensão;
02 Multímetros;
01 Diodo retificador – 1N4001;
01 LED
01 Resistor de 390  ½ W
01 Resistor de 2k2  ½ W
01 Resistor de 27 k ½ W
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Monte o circuito abaixo:
2. Para cada valor de tensão da fonte listado na tabela abaixo, meça e anote a tensão e a
corrente no LED, para cada resistor:
390 
Ve
(V)
VL
(V)
IL
(mA)
2k2 
VL
(V)
IL
(mA)
390 
27 k
VL
(V)
IL
(mA)
Ve
(V)
0
2,5
0,2
3
0,4
3,5
0,6
4
0,8
5
1
6
1,2
7
1,4
9
1,6
10
1,8
12
2
15
VL
(V)
IL
(mA)
2k2 
VL
(V)
IL
(mA)
27 k
VL
(V)
IL
(mA)
Página 118
ETEC LAURO GOMES
3. Responda: Em que caso o led brilha mais ? Por quê ?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
4. Inverta a polaridade da fonte de tensão, montando o circuito abaixo e para cada valor de
tensão da fonte listado na tabela a seguir, meça e anote a tensão e a corrente no LED :
OBS . : NESTE CASO, DEVE-SE MEDIR A TENSÃO SEPARADAMENTE DA CORRENTE,
COMO MOSTRA A FIGURA :
390 
Ve (V)
VR (V)
IR (μA)
2k2 
VR (V)
IR (μA)
27 k
VR (V)
IR (μA)
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-3
-4
-5
-7
-10
-12
-15
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ETEC LAURO GOMES
LABORATÓRIO 1
CARACTERÍSTICAS DO DIODO DE JUNÇÃO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
Página 120
ETEC LAURO GOMES
Página 121
ETEC LAURO GOMES
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ETEC LAURO GOMES
Página 123
ETEC LAURO GOMES
Página 124
ETEC LAURO GOMES
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ETEC LAURO GOMES
LABORATÓRIO 2
O DIODO COMO RETIFICADOR
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
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ETEC LAURO GOMES
Página 127
ETEC LAURO GOMES
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ETEC LAURO GOMES
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ETEC LAURO GOMES
LABORATÓRIO 3
FONTE DE TENSÃO NÃO REGULADA
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
PARTE 1: SEM FILTRO CAPACITIVO
1) COLOQUE A PLACA EB-141 NO MÓDULO, MAS NÃO LIGUE A ENERGIA NO MB-U
AINDA.
2) Localize o circuito abaixo no EB 141 e faça as conexões pedidas:
Conexão
Conexão
3) No gerador de funções do PU-2222, ajuste um sinal senoidal de 2 V de pico a pico com
uma frequência de 50 Hz e insira no circuito (SG in). O amplificador de sinal (POWER
AMP.) deverá amplificar esse sinal quatro vezes, aproximadamente.
4) Agora, ligue o módulo MB-U e digite a seguinte sequência:
Página 130
ETEC LAURO GOMES
5) Com o osciloscópio CALIBRADO, meça e anote as formas de onda das tensões de cada
diodo e da saída (resistor).
Página 131
ETEC LAURO GOMES
6) Agora, digite a seguinte sequência:
7) O que aconteceu com a tensão de saída?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
8) Verifique novamente as tensões nos diodos e no resistor
9) Há um defeito na ponte de diodos. Qual é?
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
Tecle “0” (ZERO) para remover o defeito.
Página 132
ETEC LAURO GOMES
PARTE 2: COM FILTRO CAPACITIVO
10) Insira no circuito o capacitor C1:
Conexão
Conexão
Conexão
11) Meça e anote a saída do circuito com o osciloscópio
Página 133
ETEC LAURO GOMES
12) Coloque os canais do osciloscópio em AC e meça a ondulação (ripple) na saída do circuito:
13) Digite “4”(CÓDIGO DE DEFEITO 4). O que aconteceu com a ondulação? Por quê?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Página 134
ETEC LAURO GOMES
RELATÓRIOS PARA AS EXPERIÊNCIAS VIRTUAIS (MULTISIM)
Página 135
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 1: UTILIZAÇÃO DO OSCILOSCÓPIO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Identificar e praticar com o osciloscópio, conhecendo seus controles e compreendendo suas
funções.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Osciloscópio com duas pontas de prova
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1ª PARTE: Conhecendo o osciloscópio
5) Localize a parte frontal do osciloscópio;
6) Antes de ligar o instrumento, certifique-se que os controles e chaves abaixo relacionados
estejam conforme tabela a seguir:
TABELA 01: POSICIONAMENTO DE CHAVES E CONTROLES
ITEM
POWER
INTEN
FOCUS
VERT MODE
POSITION
VOLTS/DIV
VARIABLE
AC-DC-GND
SOURCE
COUPLING
SLOPE
TRIG ALT
LEVEL LOCK
HOLDOFF
TRIGGER MODE
TIME/DIV
POSITION
SWP.UNCAL
CHOP
CH2 INV
X-Y
X10 MAG
AJUSTE
POSIÇÃO OFF
GIRAR NO SENTIDO HORÁRIO (POSIÇÃO 3 hs)
METADE DO CURSO
CH1
POSIÇÃO CENTRAL
0.5 V / DIV
CAL (GIRANDO NO SENTIDO HORÁRIO)
GND
SELECIONADO PARA CH1
AC
+
LIBERADO
PRESSIONADO
MIN (GIRANDO NO SENTIDO ANTI-HORÁRIO)
AUTO
0,5 ms / DIV
METADE DO CURSO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
LIBERADO
7) Através do botão de força principal do instrumento (POWER), ligue o osciloscópio.
Descreva o que acontece.
Página 136
ETEC LAURO GOMES
8) Verifique e anote em uma folha à parte o que acontece ao acionarmos os seguintes
controles do osciloscópio:
1.2. INTEN;
4.4. TRACE ROTATION;
4.6. VERT MODE;
4.5.a. CH1;
4.5.b. CH2;
4.5.c.DUAL
4.2. FOCUS;
4.4. AC-DC-GND;
4.6. POSITION
4.7. TIME/DIV
2ª PARTE: Calibrando o osciloscópio
10. Depois de posicionar os controles e chaves de acordo com a tabela 01, deverá aparecer
um traço na tela reticulada cerca de 20 segundos depois de pressionado o botão POWER;
se nenhum traço aparecer, mesmo após cerca de 1 minuto, repita todo o procedimento de
ajustes da tabela 01;
11. Regula o traço para um brilho apropriado e para uma imagem bem nítida.
Que controles devem ser utilizados para esse fim?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
12. Verifique se o traço esteja alinhado com a linha horizontal central do reticulado
Que controles devem ser utilizados para esse fim?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
13. Conecte o terminal BNC da ponta de prova ao terminal de entrada INPUT de CH1 e
aplique na outra extremidade (a ponta de prova propriamente dita, visível ao se retrair a
capa protetora, conhecida como “chapéu de bruxa ” ) da ponta, ajustada em x1, o sinal de
2,0 Vpp proveniente do CALIBRATOR.
RESPONDA: O que é um sinal Vpp?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
14. Coloque o botão AC - GND – DC na posição AC (Responda o porquê disso). Anote a
forma de onda na figura abaixo:
15. Ajuste o controle FOCUS até obter um traço bem nítido.
Página 137
ETEC LAURO GOMES
16. Ajuste os controles  POSITION e  POSITION em posições adequadas, tais que, a
forma de onda mostrada na tela fique alinhada com o reticulado, para que a tensão e o
período possam ser lidos como desejado.
17. Para visualização de sinais, ajuste os controles VOLTS/DIV e TIME/DIV nas posições
conforme tabela a seguir, tais que, a forma de onda do sinal seja apresentada na tela com
uma amplitude apropriada e um número conveniente de picos:
A
B
VOLTS/DIV
Nº DE
DIVISÕES
VERTICAIS
AxB
2xAxB
AMPLITUDE
TENSÃO
Vpp
C
D
CxD
1  (C x D)
TIME/DIV
Nº DE
DIVISÕES
HORIZONTAIS
VALOR
DO
PERÍODO
VALOR DA
FREQÜÊNCIA
1ª
0,5V/DIV
0,2ms/DIV
2ª
1V/DIV
0,5ms/DIV
3ª
2V/DIV
1ms/DIV
4ª
5V/DIV
2ms/DIV
18. Para cada uma das medidas efetuadas, desenhe a forma de onda:
1ª
3ª
RESPONDA:
2ª
4ª
4ª
Como se calculam a AMPLITUDE, a tensão VPP, o PERÍODO e a FREQÜÊNCIA?
Qual ou quais são as melhores escalas para a medida a ser efetuada?
Página 138
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 2 : UTILIZAÇÃO DO GERADOR DE ÁUDIO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Identificar e praticar com o gerador de áudio, conhecendo seus controles e compreendendo suas
funções.
MATERIAL A SER UTILIZADO :
01 Osciloscópio com duas pontas de prova;
01 Gerador de áudio.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
11. Localize o gerador de áudio. Descreva seus principais botões e controles:
12. Ligue o gerador de áudio e verifique com o professor a melhor posição das chaves e
botões do mesmo.
13. Conecte o terminal BNC da outra ponta de prova na saída de áudio do osciloscópio.
14. Interligue os dois cabos de osciloscópio (ponta de prova com ponta de prova; garra “jacaré”
com garra “jacaré”).
15. Selecione o sinal do tipo “ ~ “ do gerador de áudio. RESPONDA: Que tipo de sinal é este?
16. Coloque o botão AC – GND – DC do osciloscópio na posição AC.
17. Coloque os controles do osciloscópio VOLTS/DIV em 2V/DIV e TIME/DIV em 0,5 ms/DIV.
18. Com o ajuste de AMPLITUDE do gerador de áudio, injete no CH1 um sinal de 4V de pico
a pico. Após isso, ajuste a frequência do sinal do gerador de áudio para obter 1 kHz.
Ajuste os controles  POSITION e  POSITION do osciloscópio em posições adequadas
para que a forma de onda mostrada na tela fique alinhada com o reticulado. Desenhe a
forma de onda:
Página 139
ETEC LAURO GOMES
a)
19. Mude o tipo de sinal para: a) triangular e b) quadrada. Desenhe as formas de onda:
b)
20. Agora, para a tabela a seguir, você deve ajustar a melhor escala no osciloscópio para que
a forma de onda do sinal seja apresentada na tela com uma amplitude apropriada e um
número conveniente de picos:
QUADRADA
TRIANGULAR
SENOIDAL
TIPO DE
ONDA
A
B=1A
C
D
CxD=A
E=FxG
F
G
PERÍODO
TEÓRICO
FREQUÊNCIA
(GERADOR DE
ÁUDIO)
Nº DIVI
HORIZ
TIME/
DIV
PERÍODO
MEDIDO
AMPLITUDE
(GERADOR DE
ÁUDIO)
Nº DE
DIVISÕES
VERTICAIS
VOLTS/DIV
16,67 ms
60 Hz
2V
10 ms
100 Hz
4V
2 ms
500 Hz
3V
0,5 ms
2 kHz
5V
50 µs
20 kHz
6V
100 ms
10 Hz
10 V
20 ms
50 Hz
8V
5 ms
200 Hz
7V
0,2 ms
5 kHz
4,6 V
5 µs
200 kHz
5,5 V
0,5 ms
2 kHz
5,2 V
0,1 ms
10 kHz
3,4 V
20 µs
50 kHz
6,6 V
10 µs
100 kHz
4V
2 µs
500 kHz
6V
Página 140
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 03 : A CURVA DO DIODO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Medir as tensões e correntes num diodo polarizado direta e reversamente, dando condições de
se desenhar a curva característica.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Protoboard com fonte de tensão;
02 Multímetros;
01 Diodo retificador – 1N4001;
01 Resistor de 390  ½ W
01 Resistor de 2k2  ½ W
01 Resistor de 27 k ½
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
9. Monte o circuito abaixo:
10. Para cada valor de tensão da fonte listado na tabela abaixo, meça e anote a tensão e a
corrente no diodo, para cada resistor:
390 
Ve
(V)
Vd
(V)
Id
(mA)
2k2 
Vd
(V)
Id
(mA)
390 
27 k
Vd
(V)
Id
(mA)
Ve
(V)
0
2,5
0,2
3
0,4
3,5
0,6
4
0,8
5
1
6
1,2
7
1,4
9
1,6
10
1,8
12
2
15
Vd
(V)
Id
(mA)
2k2 
Vd
(V)
Id
(mA)
27 k
Vd
(V)
Id
(mA)
11. Responda: A resistência direta do diodo possui uma resposta linear? Por que?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Página 141
ETEC LAURO GOMES
12. Inverta a polaridade da fonte de tensão, montando o circuito abaixo e para cada valor de
tensão da fonte listado na tabela a seguir, meça e anote a tensão e a corrente no diodo:
OBS . : NESTE CASO, DEVE-SE MEDIR A TENSÃO SEPARADAMENTE DA CORRENTE,
COMO MOSTRA A FIGURA:
390 
Ve (V)
VR (V)
IR (μA)
2k2 
VR (V)
IR (μA)
27 k
VR (V)
IR (μA)
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-3
-4
-5
-7
-10
-12
-15
15. Plote os valores obtidos nas tabelas, desenhando o gráfico da curva característica do diodo.
16. Responda:
6.1. Quando um diodo age como uma resistência alta?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
6.2. Como um diodo difere de um resistor comum?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Página 142
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 04 : CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO: Verificar as características da carga e descarga um capacitor, medindo seus valores de tensão
e levantando seus gráficos.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Multímetro com pontas de prova
01 Placa de circuito série
01 Fonte variável
Cabos banana
01 Resistor de 2k2 e 27 kΩ
01 Capacitor de 470 e 2200 µF
01 Cronômetro
1. Monte o circuito abaixo
2. Acione o interruptor feito com cabo banana e o cronômetro simultaneamente. Determine e anote o
instante em que cada tensão for atingida
R = 2k2 Ω e C = 470 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
3. Com os dados levantados, desenhe o gráfico abaixo:
Página 143
ETEC LAURO GOMES
4. Com o capacitor totalmente carregado, monte o circuito abaixo:
13. Feche o interruptor feito com o cabo banana e acione – ao mesmo tempo – o cronômetro. Determine
e anote o instante de tempo em que cada tensão da tabela abaixo é atingida:
R = 2k2 Ω e C = 470 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 144
ETEC LAURO GOMES
14. Com os dados levantados, desenhe o gráfico abaixo:
15. Repita os itens 1 a 6 – a carga e descarga do capacitor – para os seguintes dados:
CASO 2: R = 2K2 Ω e C = 2200 µF
CASO 3: R = 27K Ω e C = 470 µF
CASO 4: R = 227 Ω e C = 2200 µF
Página 145
ETEC LAURO GOMES
CASO 2:
R = 2k2 Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
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ETEC LAURO GOMES
R = 2k2 Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
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ETEC LAURO GOMES
CASO 3:
R = 27k Ω e C = 470 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
Página 148
ETEC LAURO GOMES
R = 27k Ω e C = 470 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 149
ETEC LAURO GOMES
CASO 4:
R = 27k Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
t (s)
Página 150
ETEC LAURO GOMES
R = 27k Ω e C = 2200 µF
Vc (V)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
t (s)
Página 151
ETEC LAURO GOMES
16. Comparando os casos de carga e descarga:
16.1.
aumentarmos a resistência ?
O que acontece com a constante de tempo ao
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
16.2.
aumentarmos a capacitância ?
O que acontece com a constante de tempo ao
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
16.3.
aumentarmos a resistência e a capacitância ?
O que acontece com a constante de tempo ao
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
16.4.
capacitor se carregar e descarregar ?
Qual dos 04 casos leva mais tempo para o
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
16.5.
capacitor se carregar e descarregar ?
Qual dos 04 casos leva menos tempo para o
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Página 152
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 05 : CONSTRUÇÃO DE RETIFICADORES DE TENSÃO
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO: Construir um retificador de tensão de meia onda e de onda completa, verificando as formas de
onda da saída.
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Osciloscópio com 2 pontas de prova;
01 Multímetro com 2 cabos banana;
01 Protoboard;
01 Transformador 110 V / +6 V +6 V;
01 Resistor de 390, 2k2, 27k ;
01 Capacitor de 47 μF, 470 μF e 2200 μF
04 Diodos retificadores;
Fios para protoboard.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1ª PARTE: Retificador de meia onda
7. Monte o circuito ao lado:
VERIFIQUE O VALOR DA
TENSÃO DE ENTRADA !!!
(110 V)
8. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão
na saída do circuito:
9. Insira o capacitor de 47 μF no circuito, conforme o esquema abaixo:
Página 153
ETEC LAURO GOMES
Página 154
ETEC LAURO GOMES
10. Ligue o capacitor e colocando o CH2 em AC, meça e anote a ONDULAÇÃO (tensão de
pico a pico)
Vond =
(V)
11. Trocando os resistores e capacitores conforme tabela a seguir, meça a ondulação.
Compare com o valor teórico:
C (μF)
47
470
2200
R (k)
Ondulação medida
Ondulação calculada
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
VOND 
Usp
RL  f  C
onde f é a frequência (60 Hz).
12. O que acontece com a ondulação ao aumentarmos a resistência? E a capacitância?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Página 155
ETEC LAURO GOMES
2ª PARTE: Retificador de onda completa tipo ponte
11. Monte o circuito abaixo, com o resistor valendo 390 Ω:
SEMPRE VERIFIQUE O
VALOR DA TENSÃO
DE ENTRADA !!!
12. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão na
saída do circuito:
13. Com o multímetro na escala VDC, meça a tensão no resistor
VRDC =
(V)
14. Responda : Que tensão é essa ?
________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________
Página 156
ETEC LAURO GOMES
15. Inclua no circuito o capacitor de 47 μF, colocando-o em paralelo com o resistor. Não deixe de colocar
um fio como chave liga-desliga para o capacitor:
SEMPRE VERIFIQUE O
VALOR DA TENSÃO
DE ENTRADA !!!
16. Com o canal CH2 em DC conectado ao resistor, meça e anote o valor e a forma de onda de tensão na
saída do circuito ao ligar o capacitor:
17. Colocando o CH2 em AC, meça a ONDULAÇÃO (Tensão de pico a pico):
Vond =
(V)
18. Trocando os resistores e capacitores conforme tabela a seguir, meça a ondulação. Compare com o
valor teórico.
C (μF)
47
470
2200
R (k)
Ondulação medida
Ondulação calculada
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
0,39
2,2
27
VOND 
Usp
RL  f  C
onde f é a frequência (120 Hz).
Página 157
ETEC LAURO GOMES
19. O que acontece com a ondulação ao aumentarmos a resistência ?
E o que acontece se aumentarmos a capacitância?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
20. Comparando esta tabela com a anterior (meia-onda), que conclusão podemos tirar a respeito da
ondulação?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Página 158
ETEC LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 06: POLARIZAÇÃO DE UM LED
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Medir as tensões e correntes num led (diodo emissor de luz)
MATERIAL A SER UTILIZADO:
01 Protoboard com fonte de tensão;
02 Multímetros;
01 Diodo retificador – 1N4001;
01 LED
01 Resistor de 390  ½ W
01 Resistor de 2k2  ½ W
01 Resistor de 27 k ½ W
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
1. Monte o circuito abaixo:
2. Para cada valor de tensão da fonte listado na tabela abaixo, meça e anote a tensão e a
corrente no LED, para cada resistor:
390 
Ve
(V)
VL
(V)
IL
(mA)
2k2 
VL
(V)
IL
(mA)
390 
27 k
VL
(V)
IL
(mA)
Ve
(V)
0
2,5
0,2
3
0,4
3,5
0,6
4
0,8
5
1
6
1,2
7
1,4
9
1,6
10
1,8
12
2
15
VL
(V)
IL
(mA)
2k2 
VL
(V)
IL
(mA)
27 k
VL
(V)
IL
(mA)
Página 159
ETEC
LAURO GOMES
3. Responda: Em que caso o led brilha mais ? Por quê ?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
4. Inverta a polaridade da fonte de tensão, montando o circuito abaixo e para cada valor de tensão da
fonte listado na tabela a seguir, meça e anote a tensão e a corrente no LED :
OBS . : NESTE CASO, DEVE-SE MEDIR A TENSÃO SEPARADAMENTE DA CORRENTE, COMO
MOSTRA A FIGURA :
390 
Ve (V)
VR (V)
IR (μA)
2k2 
VR (V)
IR (μA)
27 k
VR (V)
IR (μA)
0
-0,5
-1
-1,5
-2
-3
-4
-5
-7
-10
-12
-15
BIBLIOGRAFIA
Página 160
ETEC
LAURO GOMES
EXPERIÊNCIA Nº 07: FONTE DE TENSÃO ESTABILIZADA
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
NOME: _____________________________________________ Nº_______ TURMA: _________
OBJETIVO:
Verificar como se monta uma fonte de tensão estabilizada e uma fonte simétrica
1) Monte no Multisim/Proteus o circuito abaixo (fonte transistorizada):
2) Insira um voltímetro na saída do circuito. Meça e anote o valor de tensão.
VSDC =
(V)
3) Monte no Multisim/Proteus o circuito abaixo (fonte com CI LM 78XX):
4) Insira um voltímetro na saída do circuito. Meça e anote o valor de tensão.
VSDC =
(V)
Página 161
ETEC
LAURO GOMES
5) Monte no Multisim/Proteus o circuito abaixo (fonte simétrica transistorizada):
6) Insira dois voltímetros nas saídas do circuito (observe a polaridade de ambas). Meça e anote os
valores de tensão.
VS+DC =
(V)
VS-DC =
(V)
7) Monte no Multisim/Proteus o circuito abaixo (fonte simétrica com CI 78xx e 79xx):
8) Insira dois voltímetros nas saídas do circuito (observe a polaridade de ambas). Meça e anote os
valores de tensão.
VS+DC =
(V)
VS-DC =
(V)
Página 162
ETEC
LAURO GOMES
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA:
ANZENHOFER, Karl ... et al. Eletrotécnica para escolas profissionais. 3ª Edição – São Paulo,
Mestre Jou, 1980.
CASSIGNOL, Etienne. Semicondutores: física e eletrônica. Rio de Janeiro, Edgar Blucher,1980
-----------------------------. Semicondutores: circuitos. Rio de Janeiro, Edgar Blucher,1980
CAPUANO, Francisco G. & MARINO, Maria A. M. Laboratório de eletricidade e eletrônica. São
Paulo, Érica, 1989.
CAPUANO, Francisco Gabriel. Elementos da eletrônica digital. São Paulo. Érica, 1996.
COMO funciona. Enciclopédia de ciência e técnica. São Paulo, Abril Cultural, c. 1974 6V.
DEGEM SYSTEM. Eb111: Fundamentos de Semicondutores I. Israel, Inter Training Systems LTDA,
1991.
GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo: Makron books, 2003.
MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. São Paulo, McGraw-Hill, 1987. Vol. 1
MARQUES, Angelo... et al. Dispositivos semicondutores: diodos e transistores. São Paulo, Érica,
1997. Coleção Estude e Use
MILLMAN, Jacob. Microeletrônica. Lisboa, McGraw-Hill, 1986. Vol. 1
Página 163