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ESCOLA TÉCNICA
REZENDE-RAMMEL
CURSO TÉCNICO DE MECATRÔNICA ELETRÔNICA APLICADA I NOME _______________________ TURMA _______ ANO ___
O LIMITADOR :
O CICUITO LIMITADOR OU CEIFADOR Uma aplicação muito importante nos circuitos eletrônicos é a que se refere aos LIMITADORES ou CEIFADORES de sinal. OPERAÇÃO BÁSICA O circuito limitador ou ceifador de sinal limita um sinal a valores predeterminados. Isto pode ser feito atuando-se de forma a eliminar: •
Parte positiva do sinal;
•
Parte negativa do sinal;
•
Parte positiva acima de determinado nível;
•
Parte negativa acima de determinado nível;
•
Parte do sinal abaixo de determinado nível;
•
Parte do sinal acima de determinado nível;
•
Parte positiva e negativa do sinal acima e abaixo de determinado nível.
Seu funcionamento baseia-se no fato de que um diodo não conduz até que seja atingido o potencial Vγ [tensão de polarização direta suficiente para vencer o potencial de barreira] Podemos desta forma, possuir limitação de sinal a nível zero do sinal aplicado ou no nível de uma polarização determinada. CONSIDERAÇÕES SOBRE OS CIRCUITOS ANALISADOS
ELIÉSIO
Nos circuitos limitadores ou ceifadores a serem analisados foi tomado como base uma carga relativamente elevada para que a tensão sobre rd [resistência do diodo na polarização direta] não seja levada em consideração. E que rr [resistência reversa do diodo] seja tão elevada que a corrente reversa possa ser considerada infinita. (DIODO IDEAL) Assim não é levada em conta a queda de tensão produzida com a polarização direta do diodo Vγ. [para os diodos de silício ±0,7 V e para os diodos de germânio ± 0,3 V] 1
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[email protected] No caso dos limitadores série, se não for desprezado o valor de Vγ que é feito no caso em que a tensão aplicada não seja maior que 10 × Vγ , o valor de pico do semiciclo positivo ou negativo será reduzido de Vγ. Se o circuito analisado trata-se de um limitador paralelo, a saída será reduzida de Vγ no semiciclo positivo. Se a amplitude do sinal aplicado não for grande o suficiente [ vi ≥ 10 × Vγ ] para ser desprezado, devemos pensar na possibilidade de usar um diodo de germânio. Para o caso dos limitadores polarizados, o problema de Vγ dos diodos, pode ser corrigido com a tensão de polarização.
PROJETO Ao projetar um circuito limitador, deve ser escolhido um diodo cujas especificações atendam às condições de trabalho do circuito e calcule o valor do resistor [R] de tal forma que a corrente que atravessa o diodo não supere a corrente nominal do diodo já que o resistor tem a finalidade de limitar a corrente no circuito [IF>I]. O resistor deverá ter um valor tal que a resistência direta do diodo [rd] possa ser desprezada. O valor da potência nominal do resistor e do diodo deve ser superior à máxima previsível que venha a ser dissipada no funcionamento normal do circuito.
TIPOS DE LIMITADORES LIMITADOR EM NÍVEL ZERO DE POLARIZAÇÃO Estes circuitos sofrem chaveamento com a passagem do sinal pelo nível zero.
LIMITADOR SÉRIE NEGATIVO Verificamos que o circuito apresentado é um circuito limitador ou um ceifador série de sinais negativos.
1N4007 vi
+ vi
10k
vo
vo
O diodo não conduz os semiciclos negativos, portanto, na carga só termos os semiciclos positivos.
ELIÉSIO
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LIMITADOR SÉRIE POSITIVO Verificamos que o circuito apresentado é um circuito limitador ou um ceifador série de sinais positivos. 1N4007 vi
+ 10k
vi
vo
vo
O diodo não conduz os semiciclos positivos, portanto, na carga só
LIMITADOR PARALELO NEGATIVO Verificamos que o circuito apresentado é um circuito limitador ou um ceifador paralelo de sinais negativos. 10k vi
+
1N4007
vi
vo
-
vo
Para os semiciclos negativos o diodo é um curto. Portanto na saída teremos zero de sinal.
LIMITADOR PARALELO POSITIVO Verificamos que o circuito apresentado é um circuito limitador ou um ceifador paralelo de sinais positivos. 10k vi
+ vi -
1N4007 vo
vo
Para os semiciclos positivos o diodo é um curto. Portanto na saída teremos zero de sinal.
ELIÉSIO
3
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[email protected] Observação; No limitador série o sinal de saída é obtido em série com o diodo e no limitador em paralelo o sinal de saída é obtido em paralelo com o diodo.
LIMITADOR PARALELO POLARIZADO Neste tipo de limitador teremos uma tensão de polarização nos diodos que o deixará num ponto definido de condução.
LIMITADOR DE PARTE DO SINAL NEGATIVO [COM POLARIZAÇÃO REVERSA NO DIODO] 10k vi
+
1N4007 vi
vo
V
+
Vo V
LIMITADOR DE PARTE DO SINAL POSITIVO [COM POLARIZAÇÃO REVERSA NO DIODO] 10k vi
1N4007
+ vi -
+ V3 10V
vo V vo
ELIÉSIO
4
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LIMITADOR GERADOR DE PULSOS NEGATIVOS [COM POLARIZAÇÃO DIRETA NO DIODO] R vi
D +
vo
Vi V
-
+
Vo V
LIMITADOR GERADOR DE PULSO POSITIVO [COM POLARIZAÇÃO DIRETA NO DIODO] R +
vi
Vi
D
-
vo
+ V V vo
LIMITADOR PARALELO COM POLARIZAÇÃO DUPLA Estes tipos de limitadores limitam os dois semiciclos do sinal a um determinado nível.
LIMITADOR AO NÍVEL DE Vγ R +
vi
Vi
D
D
vo
-
O sinal de entrada fica limitado ao valor de Vγ dos diodos. Si ≡ 0,6 V Vγ Ge ≡ 0,2 V
ELIÉSIO
Vγ −Vγ
5
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LIMITADOR AO NÍVEL DETERMINADO QUALQUER R vi
+ Vi
D1
D2
V1
V2
vo
-
+ +
V
Podemos desta forma ajustar os pontos de limitações. Estes pontos podem ser simétricos ou não.
−V
Exemplo 20V
10k R 20Vpp
+ Vi -
1N4001 D1 + V1 10V +
1N4001 D2 V2
vi vo −20V
5V 10V −5V
Observação 1. Os diodos limitam ou recortam parte de um sinal alternado aplicado. 2. São série ou paralelo, fazendo referência a como se toma à saída com relação ao diodo. 3. Os limitadores polarizados recortam parte de um ou ambos os semiciclos do sinal. 4. Se a amplitude da tensão aplicada é suficientemente grande, com um duplo limitador polarizado podem-se obter tensões de saída quase quadradas, a partir de sinal senoidal. 5. Quando o sinal de entrada for de baixo nível deve-se levar em consideração a queda de tensão nos diodos [Vγ].
ELIÉSIO
6
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NOME _______________________ TURMA _______ ANO ___ 01] Em que se baseia o funcionamento dos limitadores?
02] Por que alguns limitadores são chamados série e outros paralelos?
03] Explicar brevemente a função da bateria nos circuitos polarizados?
04] Qual a finalidade de um circuito limitador ou ceifador de sinal?
05] A atuação do limitador sobre determinado sinal pode ser feita de que maneira?
06] Explique a limitação de sinal a nível zero.
07] Explique a limitação de sinal com polarização usando fonte DC.
08] Quais os requisitos básicos nas características do limitador para o diodo seja considerado ideal?
09] Para os circuitos abaixo, considere o sinal aplicado [vi] com os seguintes valores: V[V] 10
0
1
2 3
4 5
6 7 8 9 10
t[ms]
−10
Faça a representação no domínio do tempo do sinal [vo] colhido na saída. ELIÉSIO
7
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[email protected] a] 1N4007
+ vi
10k
vovo
-
EXPLIQUE: b] 1N4007
+ vi
10k
vo
-
EXPLIQUE: c] 10k
+
1N4007
vi
vo
-
EXPLIQUE: d] 10k
+
1N4007
vi
vo
-
EXPLIQUE: e] 10k
+
1N4007 vi
vo
V
+
EXPLIQUE: 10k
1N4007
+ vi -
+ V3 10V
vo
f] EXPLIQUE: ELIÉSIO
8
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[email protected] g] R
D +
vo
Vi V
-
+
EXPLIQUE: h] R +
vo
Vi
D
-
+ V
EXPLIQUE: i] R +
Vi
D
D
vo
-
EXPLIQUE: j] R + Vi
D1
-
D2
+ V1
V2
vo
+
EXPLIQUE: k] 10k R 20Vpp
+ Vi -
1N4001 D1 + V1 10V +
1N4001 D2 V2
vo
vo
5V
EXPLIQUE:
ELIÉSIO
9
