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) Em tal circuito, a constante de tempo
é pelo menos 100 vezes maior do que o período T :
.
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo
.
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é
.
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) Em tal circuito, a constante de tempo
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é
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) Em tal circuito, a constante de tempo é pelo menos 100 vezes maior do que o período
:
.
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo :
.
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é .
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) Em tal circuito, a constante de tempo
d) O circuito em questão tem o período pelo menos 100 vezes maior do que a constante de tempo
e) No circuito grampeador quase ideal, a queda de tensão no diodo é
Passo 2
Entendendo, de forma prática, o que acontece num grampeador (clamp): temos um diodo, um capacitor
e uma resistência de carga
. 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
. 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
quando o diodo está bloqueado é descrita por:
onde
é a tensão presente no capacitor logo após ter sido carregado e
é o tempo decorrido desde então. Se analisarmos a variação durante um período
(tempo entre recargas), a queda relativa do capacitor é
Para que a queda seja pequena (ou seja, o capacitor mantenha quase constante a tensão entre recargas) queremos
muito pequeno, assim
e
Logo, quanto maior for
em relação a
, menor será
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
do pico, precisamos que
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,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: comparardiretamente com é comparação de grandezas com unidades diferentes (farad vs ohm) e não faz sentido físico. Logo está incorreta. - Alternativa c): “
é pelo menos 100 vezes maior do que o período : .”
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): “
”
Comentário: é o contrário do que queremos; isso significaria descarga significativa entre picos — errado. - Alternativa e): “a queda no diodo é
.”
Comentário: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 . 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
muito maior que o período
. A alternativa que expressa essa condição é a alternativa c).
Resposta
c)