Problema 65-3    Fonte:  Problema elaborado pelo autor do site.

Dado o circuito mostrado na Figura 65-3.1, calcule a tensão de saída V_o, assumindo que a tensão de entrada é dada por V_i = 10 sen 1000 t. Esboce a forma de onda de V_o. Considere a tensão sobre o diodo na condução como V_D = 0,7 V.

Solução do Problema 65-3   

Quando a tensão de entrada V_i inicia o crescimento de seu valor no semiciclo positivo, já sabemos de antemão que o diodo D₂ permanecerá cortado em todo o semiciclo positivo da tensão de entrada. Por outro lado, o diodo D₁ não conduzirá enquanto a tensão de entrada não atingir o valor de 0,7 V. A partir desse momento, a corrente que circula pelo diodo e pelas duas resistências é dada por:

E como a tensão de saída V_o é dada por V_o = 100 I, então facilmente concluímos que:

Logo, a resposta correta para o semiciclo positivo da senoide é:

Agora vamos analisar o que acontece com o semiciclo negativo da senoide. Note que D₁ estará sempre cortado. Logo, para o semiciclo negativo da senoide, o circuito vai funcionar como se ele não existisse. Então, o circuito se resume a fonte de tensão V_i, as duas resistências, a bateria de 3 V e o diodo D₂. Devido à presença da bateria de 3 V, percebe-se que o diodo não entrará em condução enquanto V_i ≥ - 3,7 V. Assim que a tensão de entrada atinge - 3,7 V e segue até atingir o valor de pico, ou seja, - 10 V, o diodo D₂ está em condução. Então podemos calcular o valor de I fazendo a malha:

Trabalhando algebricamente essa equação e sabendo que V_D = 0,7 V, temos:

Porém, sabemos do circuito que V_o = - 100 I. Então, substituindo temos:

Logo, a resposta correta para o semiciclo negativo da senoide é:

Na Figura 65-3.2 vemos o gráfico da tensão de entrada e da tensão de saída. Note que, próximo à t = 0, há um salto na tensão de saída de zero para 0,7 V. Isto devido à necessidade de termos uma tensão de 0,7 V sobre o diodo para que o mesmo entre na zona de condução. Para o semiciclo negativo da tensão de entrada, o diodo só entra em condução quando a tensão de entrada atingir o valor de - 3,7 V. Observe que existe um intervalo no valor da tensão de entrada que gera uma tensão de saída nula e que é perfeitamente visível no gráfico acima. Assim, podemos escrever que:

Você saberia dizer o que aconteceria com o circuito se a polaridade da bateria de 3 V fosse invertida?