ELETRÔNICA BÁSICA E INSTRUMENTAÇÃO SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ATRAVÉS DO SOFTWARE TINA-TI

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Retificadores de meia-onda raramente são usados na prática. A vantagem de um retificador de meia onda é que são simples de se construir e baratos, pois há poucos componentes envolvidos. Além disso, esses dispositivos possuem mais desvantagens do que vantagens. A tensão de saída não é constante e não é satisfatória para se usar como fonte de energia, pois a mesma possui baixa eficiência devido ao fato de essa energia ser transportada apenas durante meio ciclo da tensão alternada de entrada.

Um retificador de onda completa é um arranjo que faz uso de ambos os ciclos de tensão alternada de entrada e a converte para corrente contínua. Assim, um retificador de onda completa é muito mais eficiente que o de meia onda.

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Figura 2: Retificador em ponte de onda completa.

Esse retificador pode ser construído de duas maneiras. A primeira faz uso de um transformador com derivação central e dois diodos. O segundo método, representado a seguir, usa um transformador normal (no exemplo não foi utilizado o transformador, apenas a fonte de tensão alternada para simplificar a construção do circuito) com quatro diodos arranjados em forma de ponte.

Durante o primeiro ciclo (positivo), os diodos D1 e D4 estão diretamente polarizados e a corrente flui no sentido indicado na figura a seguir.

Cortesia de CircuitsToday.com. [pic 4]

Figura 3: Sentido da corrente durante a primeira metade do ciclo da tensão alternada de entrada.

Na Figura 3, as setas verdes indicam o início do fluxo de corrente a partir da fonte até a resistência. As setas vermelhas indicam o caminho de retorno da resistência até a fonte, completando o circuito. Durante esse ciclo, os diodos D2 e D3 estão reversamente polarizados, portanto não há passagem de corrente de corrente por eles.

Durante a segunda metade do ciclo, os diodos D2 e D3 passam a ficar diretamente polarizados e

corrente flui através deles, passa pela resistência e retorna pelo caminho indicado na figura.

Cortesia de CircuitsToday.com. [pic 5]

Figura 4: Fluxo de corrente durante a segunda metade do ciclo da tensão alternada de entrada.

Desse modo, obtemos, em comparação ao retificador de meia-onda, o dobro da eficiência. A causa disso é que, enquanto o retificador de meia onda aproveita apenas metade do sinal de entrada, o retificador de onda completa utiliza por completo esse sinal, obtendo-se apenas os semiciclos positivos na saída. Pode-se observar isso nas imagens a seguir:

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Figura 5: Circuito Retificador de onda completa: configuração em ponte.

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Figura 6: Em azul: tensão de entrada; em verde, tensão de saída.

Retificadores de onda completa são utilizados na construção de fontes de corrente contínua. Um retificador de onda completa com configuração em ponte é ideal para executar funções gerais de qualquer fonte CC. No entanto, é possível observar que a tensão de saída não é constante, e sim uma voltagem pulsante com ondulações de corrente alternada. Para aplicações reais, precisamos de uma fonte com ondas suavizadas, ou seja, uma fonte CC de tensão constante. É possível dar tal característica adicionando-se um filtro (capacitivo ou indutivo; nesse caso foi utilizado um filtro capacitivo):

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Figura 10: Retificador de onda completa em ponte com filtro capacitivo.

Assim, obtém-se a seguinte tensão de saída:

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Figura 11: Tensão de saída suavizada pela adição de filtro capacitivo ao retificador de onda completa em ponte.

O Amplificador Operacional é um dispositivo muito utilizado em circuitos devido a suas inúmeras utilizações. Os amplificadores são compostos basicamente por 2 transistores e resistências que definem o sentido das correntes internas e provocam diversos fenômenos que são utilizados nos circuitos. Os Amplificadores simulados, somador, integrador e inversor, possuem características únicas que serão analisadas a seguir.

Amplificador Inversor, este circuito, além de ampliar a tensão emitida pela fonte possui a propriedade de inverter o sentido da corrente no circuito. É composto por um conjunto de duas resistências e um Amplificador Operacional como pode ser observado na Figura 9.

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Figura 9: Circuito Amplificador Inversor.

A mudança de sentido de corrente pode ser explicado pelo esquema apresentado na Figura 10, que demonstra o “caminho” da corrente no circuito, nesta imagem é feita uma análise de uma fonte de corrente contínua, mas, com o uso de uma fonte de corrente alternada o resultado da inversão é o mesmo.

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Figura 10: Sentido da corrente no circuito.

Como observado a corrente no circuito Il é inversa em relação à corrente final If. A ampliação da tensão pode ser observada como mostra a figura 11, onde plotou-se a variação da corrente e da tensão em dois pontos do circuito. A linha em claro representa a fonte de alimentação, enquanto a linha escura representa a tensão de saída do circuito.

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Figura 11: Mudança de corrente e ampliação da tensão.

O amplificador somador é um tipo de amplificador que promove a soma das tensões no circuito, ele também pode inverter ou não o sentido da corrente. A elaboração deste circuito é composta por 4 resistores 3 fontes de tensão ligados a um amplificador Operacional, no caso da Figura 12, o amplificador somador é também inversor de corrente.

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Figura 12: Circuito de amplificador somador inversor.

A soma das tensões pode ser observada na Figura 13. Nesta há a demonstração das 3 tensões iniciais V1= 2V, V2=3V, V3=1V e da tensão “soma”, V4=-6V, no final do circuito, pode-se observar também