Problema 65-4    Fonte:  Problema elaborado pelo autor do site.

Seja o circuito mostrado na Figura 65-4.1. Assuma que V_i = 12 sen 1000 t e V_D = 0,7 volts na condução. Calcule a tensão V_o e esboce um gráfico com a característica de transferência do circuito.

Solução do Problema 65-4   

Quando a tensão de entrada, V_i, inicia o crescimento de seu valor na direção do pico positivo, note que haverá circulação de corrente pelos tres resistores que compõem o circuito. Neste momento, teremos D₁ e D₂ cortados. D₁ só conduzirá a partir do momento em que a queda de tensão sobre o resistor que está ligada entre o ponto a e o ponto 1, alcançar o valor de 0,7 V. Em outras palavras, I_R deve alcançar valor de:

Então, enquanto V_D1 ≤ + 0,7 V a tensão de saída depende só da relação entre as resistências, ou seja, é como se os diodos não existissem no circuito. Assim, para este intervalo de tensão, V_o é dado por:

Devemos prestar muita atenção ao fato que quando I_R atingir o valor de 7  mA, a tensão da fonte será V_i = 400 x 7 (mA) = 2,8 volts e, naturalmente, V_o = 1,4 volts. Quando V_i > 2,8 volts a tensão no ponto 1 fica igual a V₁ = V_i - 0,7. A corrente sobre a resistência que está em paralelo com D₁ permanecerá constante durante o ciclo positivo da senoide, exceto quando a tensão de entrada reduzir seu valor abaixo de + 2,8 V, pois nesse caso o diodo D₁ estará em corte. Logo, é evidente que qualquer valor de corrente acima de 7  mA que o circuito exigir, este excesso de corrente deverá ser fornecido pelo diodo D₁. Assim, para valores da tensão de entrada superiores a 2,8  V, a tensão de saída será dada por:

No caso do diodo D₂, note que há uma bateria de 2 V em série com o mesmo. Logo, esse diodo só conduzirá quando a tensão no ponto 1 alcançar o valor de V₁ = 2,7 V. Isto significa que a tensão de entrada deve alcançar o valor de V_i = V₁ + 0,7 = 2,7 + 0,7 = 3,4  V. Porém, a condução de D₂ não altera a equação da tensão de saída, pois a tensão no ponto 1 independe desse circuito.

Logo, a resposta correta para a parte positiva da senoide é:

Agora vamos analisar o que acontece com a parte negativa da senoide. Note que D₁ e D₂ estarão sempre cortados. Logo, o circuito vai funcionar, para a parte negativa da senoide, como se os diodos não existissem no circuito. Então, o circuito se resume a fonte de tensão V_i e os quatro resistores. Logo, para a parte negativa da senoide, a tensão de saída é dado por:

Na Figura 65-4.2 vemos o gráfico da característica de transferência do circuito. Repare que a tensão de saída varia de - 6 volts a +7,53 volts quando a tensão de entrada varia de -12 ≤ V_i ≤ +12.

No gráfico, para um diodo real, a mudança de inclinação das retas deveria ser suavizada. Como estamos usando o modelo de um diodo ideal vale a representação acima.