Esboce as formas de onda da tensão de entrada
e da tensão de saída
. Considere a fonte de entrada como uma senoide com
de pico e frequência de
e os diodos de germânio.
Passo 1
O enunciado pede que seja esboçada a forma de onda de entrada
e da saída
. Dados fornecidos:
- Fonte senoidal com amplitude de pico
e frequência (ou seja, ). -
e . - Diodos de germânio (usar queda direta aproximada
). - A figura mostra os três diodos orientados com o anodo à esquerda e o catodo à direita (todos no mesmo sentido, ligando o nó esquerdo ao nó direito). O nó esquerdo dos diodos está ligado ao fio que desce até o ramo inferior (referência/return), enquanto o nó direito dos diodos é o nó de saída que também está ligado ao topo de
. O nó entre e a barra superior é o mesmo nó do topo de (isto é, e formam um divisor entre e o retorno).
O que é pedido explicitamente:
- Esboçar
. - Esboçar
considerando o efeito dos diodos de germânio e os resistores indicados.
Passo 2
Identificar o comportamento do circuito quando os diodos estão bloqueados (não conduzem).
- Se os diodos estiverem desligados, o circuito visto pelo nó de saída é simplesmente o divisor resistivo formado por
e . - Para um divisor resistivo em série entre a fonte e o retorno, o nó de saída (entre
e ) vale
- Como
, temos
- Portanto, enquanto nenhum diodo conduzir,
(senoide de pico ).
Explicação didática rápida: o divisor reduz a amplitude da senoide por um fator
; aqui é
. Esse é o regime “passivo” sem condução de diodo.
Passo 3
Determinar quando cada diodo passa a conduzir (condições de chaveamento).
- Observando a figura e a ligação, o anodo do diodo mais direto (D1) está no retorno (referência) e o catodo está no nó de saída
. Assim, D1 fica direta (conduz) quando o catodo for mais negativo que o anodo por uma tensão maior que a queda direta do diodo. Em termos práticos: D1 conduz quando
- Tomando
(retorno), e para germânio, a condição é
- Antes da condução,
. Substituindo, a condução começa quando
- Conclusão: para entradas
os diodos permanecem bloqueados e . Para , D1 entra em condução e prende (clampa) próximo de .
Didática sobre a lógica: o diodo liga o nó de saída ao retorno quando o nó de saída tenta ficar suficientemente abaixo do retorno; como o diodo de germânio precisa de só cerca de
para conduzir, o nó de saída não ficará muito mais negativo do que isso — logo aparece um “pé” plano na saída negativa.
Passo 4
O papel de D2 e D3 (o caminho com duas diodos em série).
- Há, na figura, um caminho alternativo com dois diodos em série do retorno ao nó de saída (D2 e D3). Esse caminho precisa de cerca de
para ficar direto. - Como D1 exige apenas
para conduzir, D1 entra em condução antes de D2+D3. Assim, o par D2+D3 normalmente não altera a primeira condução negativa: D1 já vai clamar o nó em antes do par D2+D3 atingir sua tensão necessária. - Portanto, o efeito prático importante é só a condução do D1 (clamp a
). O par de diodos só teria efeito se D1 estivesse ausente ou danificado, ou em situações dinâmicas muito específicas (mas nesse circuito está “ofuscado” por D1).
Passo 5
Descrever a forma de onda de
em termos de intervalos angulares/temporais.
- Entrada:
. Pico positivo , pico negativo . - Saída, regime sem condução (quando
):
Pico positivo em
será
.
- Saída, regime com condução (quando
): D1 conduz e fixa
- Determinar por quanto tempo do ciclo ocorre a condução: achar os ângulos onde
.
No ciclo senoidal padrão, esses pontos correspondem a
e
. Logo, o nó de saída fica clamped (flat) para
entre
e
— ou seja, praticamente toda a semiciclo negativo, com exceção de pequenas regiões próximas às travessias pelo zero.
- Resumo temporal:
- Para
(metade positiva e um pouco além): (senoide escalada). - Para
: (clamped). - Para
volta a até completar o ciclo.
- Para
Didática sobre como esboçar: desenhe a senoide de
com amplitude
. No mesmo eixo de tempo, desenhe
começando como uma senoide com amplitude
(metade da entrada) e substitua a parte onde essa senoide tentaria ficar menor que
por uma linha horizontal em
.
Passo 6
Valores numéricos finais e observações práticas
- Pico positivo de
: (quando ). - Nível de clamp negativo de
: (queda direta do diodo de germânio). - Tensão de entrada na qual começa a condução:
. - O par D2+D3 (dois diodos em série) teria limiar
do lado do nó de saída se fosse a única via; porém D1 (um só diodo) conduz primeiro ( ) e, portanto, determina o clamp.
Observações de prova/prática:
- Em exercícios de prova, identificar os nós, escrever a condição de condução
(ou a forma equivalente) e comparar com a tensão do divisor é a estratégia correta. - Usar
típico do material (0,7 V para silício, para germânio) é crucial para os níveis numéricos.
Resposta
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