O circuito grampeador é utilizado para adicionar uma tensão contínua (CC) ao sinal. Ou seja, o grampeador desloca o nível de referência do sinal de corrente alternada (CA), normalmente zero, para o nível CC.
Em relação ao circuito grampeador, assinale a alternativa que caracteriza um circuito grampeador quase ideal.
a) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é nula.
b) Nesse tipo de circuito, a capacitância do capacitor deve ser pelo menos 100 vezes maior do que a resistência do resistor de carga: C>100_{R L}.
c) Em tal circuito, a constante de tempo R_{L} C é pelo menos 100 vezes maior do que o período T : R_{L} \mathrm{C}>100 \mathrm{~T}.
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo R_{L} C: 100 \mathrm{~T}>R_{L} C.
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é 0,7 \mathrm{~V}.

Passo 1

O enunciado pede para assinalar a alternativa que caracteriza um circuito grampeador quase ideal. As alternativas são:
a) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é nula.
b) Nesse tipo de circuito, a capacitância do capacitor deve ser pelo menos 100 vezes maior do que a resistência do resistor de carga: C>100_{R L}.
c) Em tal circuito, a constante de tempo R_{L}C é pelo menos 100 vezes maior do que o período T: R_{L}C>100\,T.
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo R_{L}C: 100\,T>R_{L}C.
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é 0,7\\ \mathrm{V}.

Passo 2

Entendendo, de forma prática, o que acontece num grampeador (clamp): temos um diodo, um capacitor C e uma resistência de carga R_{L}. O objetivo do grampeador é deslocar o nível médio do sinal usando a carga no capacitor mantida entre picos. O comportamento chave que precisamos entender é:
  • O diodo conduz apenas por curtos instantes (quando o sinal “carrega” o capacitor), e fica bloqueado na maior parte do período.
  • Enquanto o diodo está bloqueado, o capacitor descarrega pela resistência R_{L}. Se essa descarga for muito pequena entre picos, o capacitor mantém praticamente a mesma tensão de pico e o grampo é eficaz.

Passo 3

Vamos ver a condição matemática que garante “pouca descarga” do capacitor entre picos. A descarga do capacitor por R_{L} quando o diodo está bloqueado é descrita por:
v_C(t)=V_0 e^{-t/(R_L C)},
onde V_0 é a tensão presente no capacitor logo após ter sido carregado e t é o tempo decorrido desde então. Se analisarmos a variação durante um período T (tempo entre recargas), a queda relativa do capacitor é
\Delta V = V_0 - v_C(T)=V_0\left(1-e^{-T/(R_L C)}\right).
Para que a queda seja pequena (ou seja, o capacitor mantenha quase constante a tensão entre recargas) queremos T/(R_L C) muito pequeno, assim e^{-T/(R_L C)}\approx 1-\dfrac{T}{R_L C} e
\Delta V \approx V_0\frac{T}{R_L C}.
Logo, quanto maior for R_L C em relação a T, menor será \Delta V e melhor o comportamento “quase ideal”.

Passo 4

Interpretando numericamente a aproximação: se exigirmos que a queda seja muito pequena, por exemplo menor que cerca de 1\% do pico, precisamos que
\frac{T}{R_L C}\lesssim 0{,}01 \quad\Rightarrow\quad R_L C \gtrsim 100\,T.
Esse é justamente o tipo de condição prática usada em enunciados: pedir que a constante de tempo seja pelo menos 100 vezes o período para considerar o circuito “quase ideal” no que diz respeito à manutenção da tensão no capacitor.

Passo 5

Agora analisamos cada alternativa usando o que vimos:
  • Alternativa a): “a queda de tensão no diodo é nula.”
    Comentário: o modelo ideal do diodo assume queda nula, mas em prática um diodo real tem queda finita. A expressão “quase ideal” no contexto de grampeador normalmente foca na condição de que o capacitor mantenha a tensão (ou seja, R_L C grande). Dizer que a queda do diodo é nula é caracterização do modelo ideal do diodo, não especificamente a condição prática que define um grampeador quase ideal. Portanto essa alternativa é incompleta/mal colocada.
  • Alternativa b): “a capacitância deve ser pelo menos 100 vezes maior do que a resistência…”
    Comentário: comparar C diretamente com R_L é comparação de grandezas com unidades diferentes (farad vs ohm) e não faz sentido físico. Logo está incorreta.
  • Alternativa c): “ R_L C é pelo menos 100 vezes maior do que o período T: R_L C>100\,T.”
    Comentário: isto coincide com a condição prática que acabamos de deduzir para que o capacitor não se descarregue significativamente entre recargas. Essa é a caracterização usada para chamar o grampeador de “quase ideal”.
  • Alternativa d): “ 100\,T>R_L C
    Comentário: é o contrário do que queremos; isso significaria descarga significativa entre picos — errado.
  • Alternativa e): “a queda no diodo é 0,7\\ \mathrm{V}.”
    Comentário: 0{,}7\\ \mathrm{V} é um valor típico para diodo de silício em condução, mas afirmar isso como característica do grampeador quase ideal não faz sentido: “quase ideal” não define uma queda fixa de 0{,}7\\ \mathrm{V}. Portanto está incorreta.

Passo 6

Resumo da lógica: a característica essencial que define um grampeador quase ideal na prática é que o capacitor mantenha sua tensão entre recargas, o que exige uma constante de tempo R_L C muito maior que o período T. A alternativa que expressa essa condição é a alternativa c).

Resposta

c)

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