UC4.Eletrônica_Básica.pdf

Curso Técnico em Eletrotécnica

Eletrônica Básica

Armando de Queiroz Monteiro Neto Presidente da Confederação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar Marns Diretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma Torres Diretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Alcantar o Corrêa Presidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto Arruda Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Docia Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias Confederação Serviço Nacional de Aprendizag Aprendizagem em Industrial

Curso Técnico em Eletrotécnica

Eletrônica Básica Márcio Luiz Nagel

Florianópolis/SC 2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmento do editor. Material em conformidade com a nova ortograa da língua portuguesa.

Equipe técnica que parcipou da elaboração desta obra Coordenação de Educação a Distância

Beth Schirmer

Design Instrucional, Ilustraçã Ilustração, o, Projeto Gráco Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didácos

Revisão Ortográca e Normazação

SENAI/SC em Florianópolis

Contextual Serviços Editoriais Autor Coordenação Projetos EaD

Márcio Luiz Nagel

Maristela de Lourdes Alves

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis

N147e Nagel, Márcio Luiz Eletrônica básica / Márcio Luiz Nagel . – Florianópolis : SENAI/SC, 2010 . 57 p. : il. color ; 28 cm. Inclui bibliografias. Acompanha caderno de atividades. 1. Eletrônica. 2. Circuitos eletrônicos. 3. Diodos. 4. T ransistores. I. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título.

CDU 621.38

SENAI/SC — Serviço Ser viço Nacional de Aprendizagem Industrial Rodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SC

CEP: 88034-001 Fone: (48) 0800 48 12 12 www.sc.senai.br

Prefácio Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado. Você esta do. Uma rede de Educação e Tecno Tecnologia, logia, formada por 35 unidades conectadas e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina. No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com as necessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulas teóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educação por Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho trabalho.. Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seu futuro prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa em oferecer um modelo de educação atual e de qualidade. Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movimento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as necessidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Educação por Competências, em todos os seus cursos. É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos T odos os materiais didáticos didáti cos do SENAI Santa Catarina são produções colaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contam com ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com animações, tornando a aula mais interativa i nterativa e atraente. Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz parte deste universo universo.. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústria do Conhecimento.

Sumário Conteúdo Formavo

9

25 Seção 2 - Diodo real

42

26 Seção 3 - Onda senoidal

Apresentação

12

11

Unidade de Estudo 1

recadores Seção 1 - Grandezas elétricas

14

Seção 2 - Resistor

14

Seção 3 - Código de cores

para resistores 15

29

30

44 Seção 3 - Ganho de corrente

onda

44 Seção 4 - Valores máximos

Seção 2 - Recador de onda

44 Seção 5 - Regiões de opera-

completa 31

Seção 3 - Recador de onda

completa em ponte

Seção 5 - Lei de Ohm

17

Seção 6 - Tensão, corrente e

32

Seção 4 - Fonte simétrica

potência em circuitos resis-

33

Seção 5 - Filtragem capaci-

vos mistos

Unidade de Estudo 2

43 Seção 2 - Símbolo e conven-

Seção 1 - Recador de meia

16

20

diodos

ções

Seção 4 - Associação de

resistores

43 Seção 1 - Modelo dos dois

Circuitos

Resistores 13

Transistor bipolar de junção

27 Seção 4 - Transformador

28 Unidade de Estudo 4

Unidade de Estudo 7

va

34

Capacitores

Unidade de Estudo 5

ção 46 Seção 6 - Reta de carga 47 Seção 7 - Transistor como chave

50

Unidade de Estudo 8

Confecção de placas de circuito impresso

Diodo zener 51 Seção 1 - Desenvolvendo o

21

Seção 1 - Construção

21

Seção 2 - Capacitores

22

24

Seção 1 - Polarização do

52 Seção 2 - Corrosão da placa 53 Seção 3 - Técnicas de solda-

35

Seção 2 - Diodo zener em CC

Seção 3 - Capacitores não

36

Seção 3 - Regulador zener

Seção 4 - Constante RC

38

Reguladores integrados

39 Seção 1 - Linha 78XX e 79XX 39 Seção 2 - Reguladores LM317 e LM337

25 Seção 1 - Diodo ideal

gem e dessoldagem

Unidade de Estudo 6

Unidade de Estudo 3

Diodos e transformadores

layout

diodo zener

polarizados

polarizados 23

35

Finalizando

55

Referências

57

8

CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo Carga horária da dedicação Carga horária: 60h

Competências Executar montagem de circuitos eletrônicos ulizando componentes básicos. Realizar e interpretar medições em sistemas e componentes eletrônicos básicos.

Conhecimentos ▪

▪

Fundamentos da eletrônica (conceitos básicos, histórico e aplicações).

Componentes básicos de eletrônica (resistores, capacitores, transformadores,

diodos, leds, transistores como chave e reguladores de tensão). Instrumentos: mulmetros, ohmímetros, osciloscópio, gerador de funções e fontes. ▪

▪

Técnicas básicas de soldagem e dessoldagem de componentes eletrônicos.

▪

Placas de circuito impresso.

Habilidades ▪

Aplicar normas técnicas de saúde, segurança no trabalho e meio ambiente.

▪

Interpretar diagramas esquemácos e de layout.

Ulizar ferramentas e disposivos adequados para montagem de placas de circuito impresso. ▪

Ulizar técnicas para confecção de PCI (inspeção visual, soldagem, dessoldagem). ▪

▪

Idencar componentes eletrônicos básicos e suas caracteríscas técnicas.

▪

Montar circuitos eletrônicos básicos.

Atudes ▪

▪

Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos.

Cuidados no manuseio de componentes eletroeletrônicos, responsabilidade

socioambiental. ▪

Ulizar equipamentos de proteção individual e coleva (EPIs e EPCs).

ELETRÔNICA BÁSICA

9

Apresentação Caro aluno, seja bem-vindo à unidade curricular de Eletrônica Básica. É cada vez maior o número de equipamentos e máquinas que contenham, em parte ou no todo, dispositivos eletrônicos desempenhando as mais diversas funções. Em virtude dessa realidade, é essencial que você conheça, pelo menos um pouco, deste interessante campo de at uação. Então, a partir deste momento, sinta-se convidado a conhecer os componentes básicos utilizados em eletrônica, seu comportamento e sua função nos circuitos eletrônicos. Vamos lá! Aproveite e bons estudos.

Márcio Luiz Nagel Márcio Luiz Nagel foi aluno do curso de aprendizagem de eletricista instalador predial e industrial no SENAI de Blumenau/ SC.

Formou-se técnico em eletrônica no ano de 1985, atua na área desde então. Lecionou na escola técnica Hermann Hering de Blumenau, no período de 1994 a 2001. Leciona no SENAI de Blumenau desde 2007.

Trabalhou na RBS TV de Blumenau, no período de 1985 a 1992, como técnico em eletrônica.

Atuou no controle de qualidade e desenvolvimento de produto na TASCHIBRA em Indaial/SC no período de 1999 a 2000.

É servidor da Universidade Regional de Blumenau (FURB) desde 2000, lotado no departamento de Engenharia Elétrica e Telecomunicações.

ELETRÔNICA BÁSICA

11

Unidade de estudo 1 Seções de estudo Seção 1 – Grandezas elétricas Seção 2 – Resistor Seção 3 – Código de cores para resistores Seção 4 – Associação de resistores Seção 5 – Lei de Ohm Seção 6 – Tensão, corrente e potência em circuitos resisvos mistos

Resistores SEÇÃO 1 Grandezas elétricas Antes de iniciar o estudo sobre eletrônica, é importante que você conheça algumas denições. Acompanhe!

Corrente elétrica: uxo ou movimento de elétrons. Sua

unidade é o Ampere (A) e seu símbolo é o I. Tensão elétrica: “força” que

movimenta os elétrons, também chamada de tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp). Sua unidade é o Volt (V) e seu símbolo é o V. Resistência elétrica: oposição

à passagem da corrente elétrica. Sua unidade é o (Ω) e seu símbolo é o R.

Agora que você já conhece alguns conceitos fundamentais sobre eletricidade, vamos em frente!

Múlplos e submúlplos

Em eletrônica é muito comum expressar um determinado valor – tanto da corrente, da resistência ou da tensão elétrica – por meio de um múltiplo ou submúltiplo. Múltiplo, submúltiplo? O que é isso? ▪

Múltiplos: são valores acima

da unidade, no caso 1.000 vezes maior. Submúltiplos: são valores abaixo da unidade, no caso 1.000 vezes menor. No dia a dia também é usual expressar um potencial (uma tensão) em milésimos de Volts, uma corrente em milionésimos de Amperes ou uma resistência em milhares de Ohms. A seguir veja uma tabela com os múltiplos e submúltiplos que acompanham as unidades da tensão, corrente e resistência elétrica (e outras grandezas que você estudará na sequência), bem como seu valor expresso em potências de dez (Tabela 01): ▪

Então, esses múltiplos e submúltiplos já lhe eram familiares? Você já conhecia algum deles? Possivelmente você os conhecia a partir de uma linguagem mais do dia a dia, não é mesmo? Isso não signica que não esteja correto, mas não é usual, ou seja, em vez de dizer, por exemplo, 10 milésimos de Volt, se diz 10 milivolts (10 mV = 10.10-3 V) ou então, em vez de 100.000 Ohms, se diz 100 Quilo-ohms (100 kΩ = 100.103 ). Percebeu como é fácil? O importante é que você conheça bem quais são os múltiplos e submúltiplos que acompanham as unidades de tensão, corrente e resistência elétrica. Depois é só questão de se habituar com as nomencla turas e começar a utilizá-las. Então, vamos à próxima seção? Tabela 01: Múlplos e Submúlplos

Valor em Potência de Dez

Múlplos

Símbolo

Tera

T

1012

Giga

G

109

Mega

M

106

Quilo

Quilo

103

Submúlplos

Símbolo

Valor em Potência de Dez

Mili

m

10-3

Micro

μ

10-6

Nano

n

10-9

Pico

p

10-12

ELETRÔNICA BÁSICA

13

Resistor: elemento res-

ponsável por introduzir resistência em um circuito.

Potências: Capacidade

de dissipar calor, cuja unidade é o Wa (W).

Tolerância: Variação máxima e mínima da resistência.

E por falar em resistores, você sabia que eles possuem um código de cores? É sobre esse assunto que conversaremos a seguir.

SEÇÃO 2 Resistor Agora que você já conhece os conceitos iniciais, é importante compreender melhor a resistência elétrica, cujo elemento mais utilizado em eletrônica é o Resistor. A função básica do resistor é a de limitar a corrente (como você estudará mais adiante). Limitar a corrente? Sim, isso mesmo! Na verdade, qualquer componente apresenta um nível de resistência, que varia com o material empregado na sua construção, dentre outros fatores. Um isolante elétrico é um material de altíssima resistência (como por exemplo, a borracha), enquanto um condutor apresenta uma resistência muito baixa (como um o de cobre). Comercialmente, encontram-se resistores de 0,1 Ω até mais de 22MΩ, com potências desde 1/3W até mais de 100W.

SEÇÃO 3 Código de cores para resistores Os resistores possuem um código de cores impresso em seu corpo e é esse código que dene a sua resistência e a sua tolerância.

Figura 1 - Resistor de Quatro Faixas

A seguir conheça a tabela do có digo de cores para resistores de 4 faixas ou anéis:

Tabela 2: Código de cores para resistores

1º anel

2º anel

3º anel

4º anel

1º algarismo

2º algarismo

Zeros a acrescentar

Tolerância

Preto

-

0

-

-

Marrom

1

1

1

± 1%

Vermelho

2

2

2

± 2%

Laranja

3

3

3

-

Amarelo

4

4

4

-

Verde

5

5

5

-

Azul

6

6

6

-

Violeta

7

7

7

-

Cinza

8

8

8

-

Branco

9

9

9

-

Ouro

-

-

x 0,1

±5%

Prata

-

-

x 0,01

±10%

Sem cor

-

-

-

±20%

Cor do anel

14


Como você pôde observar, a pri meira e a segunda faixa são algarismos signicativos, a terceira faixa indica o número de zeros que se deve ser acrescentado e a última faixa dene a tolerância do resistor. No caso de resistores de cinco faixas, você perceberá que existe mais um algarismo signicativo (3º faixa), seguido pelo fator multiplicativo (4° faixa) e a tolerância (5° faixa). Os valores padrões de resistências para a série E12 (a mais comum) são: 1Ω; 1,2Ω; 1,5Ω; 1,8Ω; 2,2Ω; 2,7Ω; 3,3Ω; 3,9Ω; 4,7Ω; 5,6Ω; 6,8Ω e 8,2Ω. Com seus múltiplos e submúlti plos nas potências: 1/3W; 1W; 2W; 3W; 5W; 10W; 15W; 20W; 50W e 100W.

SEÇÃO 4 Associação de resistores Você sabia que os resistores estão presentes em vários objetos de sua casa? Isso mesmo! Em seu dia a dia, você poderá lidar com diversos equipamentos e/ou utensílios que possuem resistência, tais como: os eletrodomésticos de sua residência, as lâmpadas que compõem as luzes de um pisca-pisca natalino, entre outros. Esses equipamentos, por sua vez, formam, em seu conjunto, associações de resistores, que podem basicamente ser de três tipos: ▪

▪

▪

série, paralela; mista.

Vamos conhecer cada uma delas? é possível encontrar alguns valores de potência intermediários a esses e Atenção:

até maiores do que 100 W.

Assim, um resistor cujo código de cores seja: amarelo, violeta, laranja e ouro, terá uma resistência de 47.000 ou seja, 47 kΩ (47.103 Ω).

Ω

Conra a seguir o símbolo do re sistor, bem como sua identicação em diagramas esquemáticos:

Figura 2 - Símbolos para o Resistor

Que tal conhecermos agora de que forma acontece a associação de resistores. Conra!

Associação em série: é

aquela na qual o terminal nal de um re sistor está conectado ao terminal inicial do outro resistor, e assim por diante, conforme você pode vericar na gura a seguir:

Figura 3 - Associação Série de Resistores

Neste tipo de associação, a resistência equivalente do circuito (entre os pontos A e B) será a soma das resistências R1, R2 e R3. Em um circuito série, a resistência equivalente será:

Associação paralela: é aquela na

qual os terminais iniciais de cada resistor estão ligados juntos, bem como os terminais nais dos mesmos, conforme gura a seguir.

Figura 4 - Associação Paralela de Resistores

Neste tipo de associação, a resistência equivalente do circuito (entre os pontos A e B) será o paralelo das resistências R1, R2 e R3. Em um circuito paralelo, a resistência equivalente é dada por:

1 = 1 + 1 +1 + 1 RAB R1 R2 R3 Rn

Ah! É possível também calcular a resistência em um circuito paralelo aos pares por meio da equação:

RAB = R1.R2 R1+R2

Veja a seguir a gura que representa a associação de dois resistores em paralelo.

RAB = R1 + R2 + R3 + Rn Figura 5 - Associação de Dois Resistores em Paralelo

ELETRÔNICA BÁSICA

15

Por exemplo, para um circuito com quatro resistores, você terá:

Figura 6 - Exemplo para Quatro Resistores em Paralelo

Vamos às fórmulas! Calculando o paralelo entre R1 e R2 (Rx = R1 // R2):

Rx = R1.R2 R1+R2

Determinando Ry = R3 // R4:

Ry = R3.R4 R3+R4

A resistência equivalente R AB será:

congurações em série e paralela juntas. Portanto, para determinar a resistência equivalente, você precisará iniciar resolvendo as associações paralelas de resistores, certo? E por falar em resistência, ela não faz você lembrar de energia, tensão, circuitos eletrônicos? Esses temas também nos remetem à Lei de Ohm, assunto que veremos na sequência.

Associação mista: inclui

SEÇÃO 5 Lei de Ohm Quem fornece a energia necessária para a circulação da corrente são as fontes de tensão, que po dem ser de dois tipos basicamente: de tensão contínua (CC) e de tensão alternada (CA). Você já ouviu falar ou conhece alguma dessas fontes de tensão? A tensão alternada, como o pró prio nome sugere, é aquela que se alterna em valores positivos e negativos ao longo do tempo. É este tipo de tensão que alimenta nossa residência.

DICA Mais adiante, você conhe-

A tensão contínua é aquela que permanece constante ao longo do tempo, é ela que alimenta os circuitos eletrônicos. Como exemplo, pode-se citar a tensão fornecida pela bateria do automó vel e de pilhas e baterias (presentes no controle remoto da TV e no celular, por exemplo). Temos nesses casos uma tensão contínua “pura”. Com os reticadores, você consegue converter a tensão alternada em tensão contínua, mas sempre haverá uma componente alternada presente na tensão contínua resultante. Você estudará esse assunto com mais detalhes na sequência. Veja a seguir a forma de onda de uma tensão contínua.

Gráco 1 – Tensão Connua

A tensão contínua é simbolizada geralmente por Vcc ou CC, como você pode vericar a seguir.

cerá suas caracteríscas

RAB = Rx.Ry Rx+Ry

ao estudar os transformadores e os circuitos recadores.

Figura 7 - Símbolo da Fonte CC

DICA Quando você ver resistores iguais (de mesmo valor) associados em

paralelo, a resistência equivalente será o valor do resistor (um deles) dividido pelo número de resistores. Por exemplo, se você ver dois resistores de 10 Ω em paralelo, a resistência equivalente será de 5 Ω (10/2), se ver três resistores de 100 Ω, terá uma resistência equivalente de 33,333 Ω (100/3), e assim sucessivamente.

16


Nos diagramas esquemáticos, é comum vericar em vez do símbolo da fonte, apenas um ponto com um potencial (uma tensão) referenciado ao terra (que simboliza o negativo da fonte), conforme ilustra gura a seguir.

SEÇÃO 6 Tensão, corrente e potência em circuitos

DDP: diferença de potencial.

resisvos mistos

Figura 8 - Fonte CC em Circuitos

Ao aplicar um potencial (uma tensão) a um circuito, é possível fazer circular nele uma corrente. Dessa forma, é importante destacar que existe uma relação direta entre a tensão aplicada, a resistência do circuito e a corrente que por ele uirá. Tal relação é dada pela Lei de Ohm: V = R.I (V) ou

I = V (A) R

ou ainda R = V (Ω)

I

A Lei de Ohm é extremamente importante, pois de uma forma ou de outra, tudo em eletrônica (ou eletricidade) está relacionado a ela. A corrente que ui pelo circuito, por convenção, sai do terminal positivo da fonte e entra no terminal negativo da fonte. O sentido da corrente, chamada de corrente convencional, é simbolizado por uma seta, conforme você pode vericar a seguir.

Quando um circuito qualquer é alimentado, circula por ele uma corrente proporcional à sua re sistência. Dependendo do tipo de associação, tem-se um comportamento diferente da tensão e da corrente em cada ramo desse circuito. Em um circuito em série a corren te será a mesma em cada elemento e a tensão estará distribuída proporcionalmente em cada um desses elementos. Uma ideia a ser xada já de imediato é que a corrente sai da fonte pelo terminal positivo (corrente convencional), atravessa os elementos e retorna à fonte pelo ter minal negativo, portanto, não se perde corrente no circuito. Em relação à tensão, a DDP da fonte está distribuída no circuito,

tanto que se costuma dizer que a queda de tensão sobre um ele mento é de tantos Volts, ou seja, o elemento cou com tantos Volts. Em circuitos paralelos, há uma inversão no comportamento da tensão e da corrente, sendo que a tensão é a mesma em cada elemento e a corrente estará distribuída pro porcionalmente entre eles. Veja um

exemplo!

Exemplo Dado o circuito a seguir, determi ne I1, I2, I3, I4, V1, V2, V3, V4, V5 e V6:

Figura 10 - Cálculo da Tensão e da Corrente em Circuito Misto Figura 9 - Sendo Convencional da

Corrente ELETRÔNICA BÁSICA

17

Resolvendo primeiro a associação paralela você terá:

Pode-se agora determinar o valor de I:

E pela Lei de Ohm, V = R. I:

I = V logo I = 180 Rx = 45Ω logo Rx = 15Ω 3

R

60

Vx = V4 = V5 = V6 = 15Ω . 3A = 45V

portanto I = 3A = I4

Ou seja, numa associação série de resistores iguais, a queda de tensão em cada elemento será a mesma e de valor igual à tensão

da fonte dividida pelo número de elementos do circuito. Se você somar as quedas em cada elemento comprovará que ela é igual à tensão da fonte:

Vx + V4 + V5 + V6 = 4 . 45V = 180V

Figura 11 - Primeira Simplicação

Calculando a resistência total:

Sabendo que Vx = 45 V e que em elementos paralelos a tensão é a mesma em cada elemento, é possível calcular I1, I2 e I3: I1 = I2 = I3 = 45V

45Ω

logo I1 = I2 = I3 = 1A

Pode-se concluir, portanto, que: em uma associação paralela de resistores iguais, a corrente será a mesma em cada elemento e de valor igual à corrente de entrada da associação dividida pelo número de elementos.

Figura 12 - Circuito Simplicado

18


Ao ser atravessado por uma corrente, um resistor consome certa energia, que é dissipada em calor. Costuma-se dizer que ele dissipa certa potência, que é calculada pela equação:

P = V. I (W)

Nesta equação a unidade é o Watt com símbolo W. Utilizando a Lei de Ohm, você pode chegar a ou tras equações para o cálculo da potência dissipada pelo resistor:

P = R . I2 (W) e

P = V2 (W) R

É possível ainda armar que: a soma da potência em cada elemento de um circuito é igual à potência fornecida pela fonte. No exemplo anterior você tinha: PF (potência da fonte) = 180V. 3A = 540W A potência nos resistores é: PR4 = PR5 = PR6 = 45V. 3A = 135W, que somados resultam em 405W.

Figura 13 - Divisão de Corrente

PR1 = PR2 = PR3 = 45V. 1A = 45W e que somados resultam em 135W, como era de se esperar, pois vimos anteriormente que o valor é o mesmo que a potência fornecida pela fonte. Portanto, somando todas as potências temos: PR = 405W + 135W = 540W = PF Bem, terminamos aqui o estudo desta unidade, na qual você teve a oportunidade de conhecer diversas formas de associar resistência a um circuito. Que tal agora co nhecer outro componente muito importante em eletrônica: o capacitor? Vamos lá!

ELETRÔNICA BÁSICA

19

Unidade de estudo 2 Seções de estudo Seção 1 – Construção Seção 2 – Capacitores polarizados Seção 3 – Capacitores não polarizados Seção 4 – Constante RC

Capacitores SEÇÃO 1 Construção Os capacitores são dispositivos que armazenam energia na forma de tensão elétrica (cargas armazenadas). Eles são constituídos por duas placas paralelas isoladas entre si por um meio (papel, mica, óleo, etc.) chamado de dielétrico. Podem basicamente ser de dois tipos: ▪

polarizado – os capacitores

polarizados têm aplicação quase que exclusiva em circuitos CC; não polarizado – já os capacitores não polarizados podem ser tanto usados em circuitos CC quanto em circuitos CA . ▪

A capacidade de armazenamento de carga é denida pela capacitância do capacitor cuja unidade é o Farad (F), porém na prática esta unidade é muito grande, por isso usam-se seus submúltiplos: o microfarad (uF), o nanofarad (nF) e o picofarad (pF). A seguir vamos conhecer com mais detalhes os capacitores polarizados e os não polarizados. Vamos lá?

SEÇÃO 2

mesmo milhões de microfarads, enquanto os capacitores não polarizados, tipo os de cerâmica, os de poliéster ou de polietileno possuem capacitâncias desde 1 pF até centenas de nanofarads. Existem ainda capacitores especícos para uso em CA com capacitâncias na faixa das dezenas de microfarads. Além da capacitância, outra característica a ser observada na escolha de um capacitor é sua tensão de trabalho, que deve ser superior àquela em que estará submetido.

Circuito CC: é aquele alimentado por uma

fonte CC.

Circuito CA: é aquele alimentado por uma

fonte CA.

Por exemplo, se um capacitor for usado em um circuito com uma tensão CC de 20 V, o valor comercial de tensão imediatamente superior será de 25 V, mas nada impede que se use, por exemplo, um capacitor com tensão de 50 V ou mesmo de 100 V.

Nos capacitores eletrolíticos, o valor de sua capacitância e de sua tensão de trabalho está impresso no corpo do capacitor. Aparece também uma faixa preta, indicando o terminal negativo do capa citor.

Capacitores polarizados Capacitores polarizados tais como o eletrolítico, o plate e o tântalo têm capacitâncias desde centenas de nanofarads até milhares ou

Atenção: se houver inversão

de polaridade o capacitor será destruído.

ELETRÔNICA BÁSICA

21

Se você vericar que não é possível ter um capacitor de

1 uF com essas dimensões, deve mudar novamente de faixa, 1.000 pF que é igual a 1 nF. Agora sim, seu capacitor Figura 14 - Capacitor Eletrolíco SMD Fonte: adapatado de Fokko... (2009).

deve se encaixar tanto na capacitância quanto nas dimensões.

Figura 16 - Capacitores Cerâmicos Fonte: adaptado de Fokko...(2009).

Vamos aos capacitores não polarizados?

SEÇÃO 3 Capacitores não polarizados Os capacitores de poliéster e de polietileno não possuem um pa drão de leitura, podendo aparecer de diversas maneiras. Por exemplo, pode-se ter direta mente a capacitância impressa no corpo do capacitor, tal como 10 nF, desta forma a leitura é direta e fácil. Mas e se você tiver 1.000 impresso? Nesse caso, deve-se usar o bom senso, pois não é possível ter um capacitor de poliéster com 1.000 uF, por ser uma capacitância alta demais para este tipo de capacitor. Pulando de faixa, tem-se 1.000 nF que é igual a 1 uF. Esta capacitância é possível em um capacitor de poliéster, passa-se então à comparação das dimensões do capacitor.

22


Pode-se, ainda, encontrar a seguinte inscrição: u1, neste caso, o micro substitui a vírgula e o valor do capacitor ca 0,1 uF ou 100 nF. Neste tipo de capacitor o valor da tensão de trabalho está escrito no corpo do capacitor, sendo que as mais comuns são 250 V, 400 V e 630 V. Mas é possível encontrar capacitores de poliéster com até 1.500 V de tensão de trabalho. Veja a seguir a imagem de um capacitor de poliéster.

Embora seja mais difícil de encontrar hoje em dia, ainda é possível que você se depare com capacitores com código de cores que seguem os mesmos padrões do código de cores dos resistores. Sua leitura é de cima (lado oposto aos terminais) para baixo, sendo que a primeira e a segunda faixa exprimem os valores do capacitor, a terceira faixa exprime o número de zeros (fator multiplicativo), a quarta faixa, a tolerância, e a quinta faixa, a tensão de trabalho. Em relação à quinta faixa, tem-se: ▪

▪

▪

Figura 15 - Capacitores de Poliéster Fonte: adaptado de Fokko... (2009).

Já os capacitores cerâmicos têm seus códigos sempre dados em pF (picofarads) e usam potências de dez para exprimir seu valor. Por exemplo: um capacitor cerâmico com o código 104 é um capacitor com 10 + 4 zeros (10 . 104pF), ou seja 100.000pF ou ainda 100nF; um com o código 861 terá 86 + 1 zero ( 86 . 10 1pF) ou seja, 860 pF, e assim sucessivamente.

vermelho = 250V; amarelo = 400V; e azul = 630V.

Veja a seguir os símbolos mais utilizados para o capacitor!

Figura 17 - Símbolos do Capacitor

SEÇÃO 4

A seguir veja os grácos de carga e descarga de um capacitor.

Constante RC Um circuito bastante utilizado em temporizadores e osciladores é a associação série de um capacitor e um resistor. Como agora limita mos a corrente de carga do capa citor, o mesmo levará mais tempo para se carregar ou descarregar. Conra a seguir um circuito RC!

Gráco 2 - Carga e Descarga em Circuitos RC

Nesta unidade você conheceu mais um importante componente utilizado em eletrônica, o capacitor, mas ainda há muito mais! Ficou curioso? Vamos adiante!

Figura 18 - Circuito RC em CC

Quando se liga o circuito (Vcc), o capacitor está descarregado, portanto, sua tensão é zero e sua corrente é máxima. Ele se comporta como um curto-circuito. O capacitor começa a se carregar até que atinja a tensão da fonte, em um tempo RC (segundos) o capacitor se carregará com aproximadamente 63% da tensão da fonte e em 5RC (segundos) o ca pacitor estará com aproximadamente a tensão da fonte em seus terminais e a corrente que passa por ele é praticamente zero. Na descarga o capacitor inicia com a tensão máxima (Vcc), em um tempo RC (segundos) a tensão sobre ele será de aproximadamente 37% de Vcc e aproximadamente zero em 5RC.

ELETRÔNICA BÁSICA

23

Unidade de estudo 3 Seções de estudo Seção 1 – Diodo ideal Seção 2 – Diodo real Seção 3 – Onda senoidal Seção 4 – Transformador

Diodos e transformadores SEÇÃO 1 Diodo ideal O diodo é um dos principais componentes usados em eletrônica. Sua aplicação fundamental é na conversão de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Os dois principais materiais usados na sua fabricação são: o silício (Si) e o germânio (Ge). Ambos os materiais são semicondutores, com características intermediárias entre os condutores e os isolantes.

Não é necessário que você se aprofunde na construção do diodo, pois a abordagem será voltada à sua aplicação.

Um diodo é essencialmente uma chave, ou conduz (liga) ou não conduz (desliga). Quem faz esse controle é a polaridade aplicada ao diodo. Quando diretamente polarizado o diodo liga e quando reversamente polarizado ele desliga. A seguir conheça o símbolo do diodo.

gativas ou positivas, o diodo pode conduzir, basta que o potencial maior esteja no anodo. Preparado para estudar a próxima seção? Então siga em frente!

va aplicada ao Anodo que ao

SEÇÃO 2

Reversamente polarizado: Tensão mais posiva aplicada ao Catodo que ao Anodo.

Diodo real

Diretamente polarizado: Tensão mais posi-

Catodo.

Até agora você estudou o diodo como um componente ideal, isto é, quando polarizado diretamente a chave ca fechada e quando reversamente polarizado a chave ca aberta. Na prática, quando polarizado diretamente a queda de tensão sobre um diodo de sinal é da ordem de 0,55V a 0,75V para o silício e de 0,25V a 0,35V para o germânio, sendo que, numa análise rá pida, considera-se 0,7V e 0,3V respectivamente para o diodo de silício e para o diodo de germânio. Em diodos reticadores, aqueles com maior capacidade de corrente, podem-se ter quedas de até 1,4V quando atravessados por sua corrente nominal. Porém, para efeito de análise, considera-se ainda sua queda como sendo de 0,7V (Si).

DICA Figura 19 - Símbolo Do Diodo

Quando nos referimos a uma ten são mais positiva aplicada ao anodo que ao catodo queremos dizer que: mesmo com duas tensões ne-

Reversamente

polarizado, ainda ui uma pequena corrente pelo diodo, que na práca é desprezada, chamada

corrente de fuga, e de valor muito baixo.

ELETRÔNICA BÁSICA

25

É importante lembrar que o diodo sempre estará acompanhado de algum elemento limitador de corrente, isso porque quando di retamente polarizado, se sua corrente não for limitada, ele será danicado. Da mesma forma também existe um limite para a tensão reversa aplicada. Quando se escolhe um diodo para uma aplicação especíca, estes são os dois parâmetros que se deve considerar: a corrente direta máxima e a tensão reversa máxima a que o diodo estará exposto. Esses valores (e outros) aparecem na folha de dados ( datasheets ) de qualquer diodo.

Saiba Mais

Você pode encontrar a folha de dados do diodo recador 1N4007, um diodo muito u lizado, no endereço: .

Outro diodo muito comum é o LED (diodo emissor de luz), que emite luz quando diretamente polarizado. Existem LEDs de diversas cores, formas e tamanhos. O tipo mais comum de LED possui queda de tensão direta de 1,5V a 2,5V com correntes de 10mA a 50mA. Assim como no diodo, o LED estará sempre acompanhado de um resistor para limitarmos a corrente no mesmo. Para efeito de projeto, considera-se uma queda de tensão de 2V para o LED e arbitra-se uma corrente em torno de 15mA. A seguir conheça o símbolo do LED.

nível desse sinal é denominada de tensão de pico a pico (Vpp), na senóide o valor de pico a pico é:

Vpp = Vp - (- Vp ) = 2Vp

Figura 20 - Símbolo do LED ▪

SEÇÃO 3 Onda senoidal Como você já estudou anteriormente, uma tensão alternada varia entre valores positivos e negativos no tempo. A energia que você re cebe em sua casa é uma tensão alternada cuja aparência, quando vista com um equipamento de medição chamado osciloscópio, tem forma de onda idêntica a da gura a seguir.


ao atravessar um resistor, uma corrente contínua de 1 A dissipa uma certa potência. A mesma corrente alternada de 1 A não produz o mesmo efeito porque não é constante todo o tempo. O valor ecaz, valor RMS ou valor médio quadrático, corresponde a 0,707 vezes o valor de pico da senóide. Equacionando: Vrms = 0,707Vp ou Vrms = Vp √2

Figura 21 - Forma de Onda Senoidal

Veja alguns valores de tensão para a senóide a seguir. ▪

Tensão de pico – pode-se

visualizar que a senóide atinge um valor máximo positivo (Vp) em 90° e um valor máximo ne gativo (-Vp) em 270°. Esse valor máximo de tensão positiva ou negativa é denominado de tensão de pico (Vp). Tensão de pico a pico – para qualquer sinal, a diferença algébrica entre o máximo e o mínimo ▪

26

Tensão efcaz ou RMS –

Isso signica que uma tensão alternada com um valor rms de 115V, por exemplo, tem exatamente a mesma eciência no aquecimento do lamento de uma lâmpada incandescente que os 115V provenientes de uma fonte de tensão CC xa. Valor médio de uma senóide – corresponde à média ▪

aritmética sobre todos os valores numa onda senoidal. Como os valores positivos e negativos são iguais, a média resulta em zero. Logo:

Vdc = 0V (para a senóide)

Conheça a seguir as convenções para as tensões:

V = tensão ecaz

Vp = tensão de pico Vpp = tensão de pico a pico Vdc = tensão média

Figura 22 - Símbolo do Transformador

No transformador ideal, aquele no qual não há perdas, pode-se usar as seguintes relações: Frequência e período – a

gura 21 anterior mostra uma “porção” da senóide denominada de ciclo, tem-se, portanto, a representação de um ciclo. O número de ciclos por segundo é chamado de frequência, com símbolo (f) e uni dade Hertz (Hz). A frequência da rede elétrica é de 60 Hz, ou seja, 60 ciclos por segundo. O intervalo de tempo necessário para que um ciclo se complete é chamado de período (T) e expresso em segundos. Sendo assim, frequência e período estão relacionados pelas equações:

f =1 T

logo T = 1 f

Vamos conhecer agora o transformador?

SEÇÃO 4 Transformador Nos circuitos eletrônicos as tensões usadas geralmente vão de 5V a 20V, como a tensão da rede tem um valor muito superior a estes, usa-se um dispositivo que con verta (reduza) a tensão da rede a valores apropriados: o transformador.

DICA O fabricante não informa a relação de espiras, nem do primário nem do secundário.

V2 = I1 = N2 V1 I2 N1

Sendo:

V1 = tensão no primário do transformador V2 = tensão no secundário do transformador I1 = corrente no primário do transformador I2 = corrente no secundário do transformador N1 = número de espiras do primário do transformador N2 = número de espiras do secundário do transformador

O transformador usado em circuitos eletrônicos, em baixa freqüência, tem como nalidade reduzir a tensão àquela que será utilizada, não alterando a forma de onda ou frequência da mesma. Que tal agora associarmos alguns elementos conhecidos por nós e já estudados até aqui? Vamos à próxima unidade?

De acordo com a relação de espiras N2/N1, o transformador pode ser um redutor ou um eleva dor de tensão. Se o número de espiras do secun dário for menor que o primário, tem-se uma redução de tensão, e um aumento da capacidade de corrente. Caso contrário, haverá um aumento de tensão e uma redução da capacidade de corrente. Os transformadores comerciais são escolhidos pela sua tensão ecaz e pela sua capacidade de corrente.

ELETRÔNICA BÁSICA

27

Unidade de estudo 4 Seções de estudo Seção 1 – Recador de meia onda Seção 2 – Recador de onda completa Seção 3 – Recador de onda completa em ponte Seção 4 – Fonte simétrica Seção 5 – Filtragem capaciva

Circuitos retificadores SEÇÃO 1 Recador de meia

onda Você sabia que os reticadores convertem tensão alternada em tensão contínua, chamada de corrente contínua pulsante? Posteriormente você verá que por meio de ltros (capacitores) pode ser melhorado ainda mais o nível CC e, ao nal com os reguladores de tensão, o nível CA ainda presente na tensão CC será praticamente desprezível, pois será muito pequeno. Conra a seguir o reticador de meia onda.

inversão dos semiciclos, o diodo está reversamente polarizado e a tensão não chega à carga. A gura a seguir mostra as formas de onda da entrada e da saída no reticador.

ID > Idc

sendo Idc = Vdc RL VR > Vp

Exemplo

Dimensione o diodo no retica dor a seguir.

Figura 24 - Formas de Onda de Entra-

Figura 25 - Exemplo de Cálculo

da e Saída

Figura 23 - O Recador de Meia

Onda

Veja como o circuito é extremamente simples! Tomando como referência o ponto superior do enrolamento (ano do do diodo), conra a seguir a descrição do funcionamento do circuito. Com o semiciclo positivo em cima e o negativo em baixo, o diodo está diretamente polarizado, e a partir de 0,7V conduz aparecendo tensão sobre a carga. Com a

Se para a senóide a tensão média é zero, no reticador de meia onda ela vale:

Vdc = 0,318Vp ou

Vamos à solução? A tensão rms no secundário será:

V2 = N2 → V2 = 220 → V2 = 20V V1 N1 11

Vdc = Vp π

Numa maior aproximação, Vp = Vp - Vd, ou seja, a tensão de pico menos a queda no diodo. Para a escolha do diodo deve-se levar em consideração a corrente direta e a tensão reversa. O diodo deverá suportar:

Convertendo a tensão rms para pico:

Vp=Vrms→Vp=20V→V2=28,28V 0,707 0,707

ELETRÔNICA BÁSICA

29

Subtraindo a queda de tensão no diodo e calculando a tensão contínua tem-se:

Vdc = 0,318 (Vp-Vd) Vdc = 0,318 (28,28-0,7) Vdc = 8,77zV

Observando as formas de onda da gura 24, pode-se vericar que o período de saída é igual ao de entrada, ou seja, a frequência de saída é igual à frequência de entrada.

SEÇÃO 2 Recador de onda

Determinando a corrente Idc:

completa

Idc=Vdc→Idc=8,77V→Idc=877mA

Conheça a seguir o circuito do reticador de onda completa. É importante destacar que o sistema de análise é o mesmo utilizado no reticador de meia onda.

RL

10Ω

Dimensionamento do diodo:

ID > Idc→ID > 877mA Figura 26 - O Recador de Onda

VR > Vp→VR > 28,28V

Você escolheria, na tabela do fabricante, um diodo com características superiores a essas. É comum utilizar um fator de segurança na escolha do diodo. Fatores de 1,5 ou 2 são bastante comuns. Como por exemplo, uti lizando um fator de 1,5 tem-se:

ID₌~ 1,3A

30

VR₌~ 42V


Completa com Center Tape

A principal diferença deste circuito reticador está no fato de o mesmo utilizar um transformador com derivação central ( center tap ). Como o ponto central é a metade do enrolamento, o mesmo é usa do como referência (terra). Assim, com o semiciclo positivo em D1 e o negativo em D2, D1 conduz passando à carga a tensão de pico dos pontos A a C. Invertendo-se os semiciclos, D2 conduz e a carga recebe Vp dos pontos B e C. A seguir conheça as formas de onda na entrada e na carga:

Figura 27 - Formas de Onda de Entrada e Saída

A primeira constatação é com relação ao período da forma de onda de saída, ele é a metade do período de entrada. Logo, a fre quência de saída é o dobro da fre quência de entrada. Dessa forma, tem-se o dobro da tensão média na carga, ou seja:

Vdc = 0,636Vp ou Vdc = 2Vp π

Para dimensionar os diodos:

ID → Idc 2

e

VR → Vp (total)

SEÇÃO 3 Recador de onda

completa em ponte Antes de iniciarmos o assunto desta seção é importante que você conheça a gura que ilustra o reticador em ponte. Conra!

A forma de onda de saída é igual a do reticador de onda completa, logo, valem as mesmas relações de frequência, corrente, tensão média e tensão reversa:

A corrente direta nos diodos será igual para os reticadores:

ID > Idc → Idc = 1 → Idc=0,5A 2

f = 2f entrada

2

Vdc = 0,636Vp

ID > Idc VR > Vp 2

A tensão reversa nos diodos será:

OC: VR > Vp (total) → VR > 32,84V

Figura 28 - O Recador em Ponte

Com o semiciclo positivo em cima (D1 e D4) e o negativo em baixo (D2 e D3), D1 e D3 encontram-se diretamente polarizados. Tomando como referência a parte positiva, tem-se na carga o semiciclo positivo. Com a inversão dos semiciclos, D2 e D4 encontramse diretamente polarizados, passando à carga o semiciclo positivo. A gura a seguir mostra as formas de onda da entrada e da saída:

Possivelmente você esteja se questionando: mas se os reticadores produzem os mesmos resultados, por que os dois tipos? Simples, conra o exemplo!

Ponte: VR > Vp → VR > 17,12V

Por último, o transformador de verá ter um secundário com tensão:

Exemplo

Necessita-se de uma tensão dc de 10Vcc por 1 A. Como você calcularia os dois reticadores de onda completa? Conra a solução a seguir e determine qual é o melhor a ser usado. Para os dois reticadores a tensão de pico na carga será:

OC: Vtrafo = 11,6V + 11,6V Ponte: Vtrafo = 12,1V

E que conclusão podemos tirar? Vamos ver juntos! Embora o recador em ponte uli-

Vp=Vdc → Vp=10V → Vp=15,72V 0,636 0,636

Adicionando a queda dos diodos:

OC: Vp=15,72V + 0,7V →

Vp=16,42 V

ze quatro diodos, o mesmo é superior ao recador de onda completa

que necessita de um transformador maior (dobro da tensão), o que é uma desvantagem (maior custo/ maior espaço sico). Além disso, os

diodos precisam de uma tensão de ruptura maior em comparação ao recador em ponte.

Ponte: Vp=15,72 + 1,4V →

Vp=17,12V

Figura 29 - Formas de Onda de Entrada e Saída

ELETRÔNICA BÁSICA

31

Se o reticador em ponte é me lhor que o de onda completa, por que o uso deste? Porque só podemos construir uma fonte simétrica utilizando dois reticadores de onda completa, como você vericará na seção a seguir.

Exemplo

Determine as tensões de saída na fonte simétrica a seguir e dimensione os diodos. Primeiramente a tensão ecaz no secundário será:

Como a fonte é simétrica, tem-se na saída +16V e -16V. Dimensionando os diodos:

Idc=

Vdc →Idc= 16 →Idc=160mA Rl

100Ω

Logo

SEÇÃO 4 Fonte simétrica O reticador de onda completa é utilizado na montagem da fonte simétrica (tensões positivas e negativas). Conheça na gura 30 o esquema da fonte simétrica.

V2 = N2 → V2 = 1 → V1 N1 220 6

À primeira vista parece um reticador em ponte, porém se for observado melhor você perceberá que se trata de dois reticadores de onda completa, um para a saída positiva (D1 e D2) e outro para a negativa (D3 e D4). Os valores de frequência, tensão média, corrente média e tensão reversa são os mesmos que no re ticador de onda completa. Conra o exemplo na gura 31.

Convertendo para pico:

Vp = Vrms → Vp = 36,667 → 0,707 0,707

A tensão de pico para cada enrolamento será:

Vp = 51,86 2

→ Vp = 25,93V

32


um ltro. Essa tensão apresenta um nível CC e alguma variação AC ( ripple ), portanto quanto menor essa variação comparada ao

Subtraindo a queda nos diodos:

nível CC melhor é a operação de ltragem.

Vp (carga)=25,93V – 0,7V → Vp=25,23V

Vdc = 0,636 . 25,23V →

de Diodo

O circuito reticador converte um sinal com valor médio nulo em um sinal com valor médio diferente de zero. Entretanto, como tensão CC, sua utilização em rá dios, aparelhos de som, computadores, etc. não é a mais adequada. É necessário um ltro para que a tensão CC de saída da fonte seja mais estável. A gura a seguir mostra a tensão de saída típica de

Vdc = 0,636Vp →

Tensão de Saída e Dimensionamento

SEÇÃO 5 Filtragem capaciva

Logo, a tensão de saída será:

Figura 31 - Exemplo de Cálculo de

VR > 51,86V

V2 = 220V → V2 = 36,667V 6

Vp = 51,86V

Figura 30 - Fonte Simétrica

ID > 80mA

Vdc = 16,04V

Figura 32 - Componentes CC e CA

Filtro a capacitor

É o mais popular dos ltros, pois utiliza um simples capacitor após o reticador, como você pode vericar na gura a seguir:

Para que você possa aumentar a vida útil do capacitor deve escolher uma tensão de isolação 1,5 a 2 vezes maior que a tensão de trabalho, portanto, o capacitor poderá ser de 2200μF por 25V.

Figura 33 - Filtragem Capaciva

A gura a seguir ilustra as for mas de onda sem e com a l tragem. Conra!

No projeto da fonte, os dados co nhecidos serão sempre a tensão e a corrente de saída da fonte. E é comum arbitrarmos um ripple da ordem de 5%. Pode-se calcular então o capacitor pela expressão: C = 2,4 . Idc r . Vdc

Figura 34 - Formas de Onda com e sem Filtragem

No primeiro semiciclo o capacitor se carrega com a tensão de pico (idealmente). Nesse instante o diodo deixa de conduzir e o capacitor fornece tensão à carga, descarregando-se de acordo com a capacitância do capacitor e a resistência de carga.

Em que: Vdc é dado em Volts, Idc em miliamperes, o capacitor em microfarads (uF) e o ripple arbitrado em 0,05 (5%).

Quando o capacitor está bem dimensionado, conforme a equação anterior, a tensão média na carga (Vdc) é aproximadamente igual à tensão de pico na carga. Logo, não se uliza mais as relações 0,318 e 0,636 e sim Vdc = Vpcarga.

Tensão reversa

No reticador de meia onda a tensão reversa sobre o diodo deve ser o dobro da tensão de pico do secundário, isso porque o capa citor (condição ideal) armazena +Vp (catodo) e o trafo no semiciclo negativo apresenta -Vp, logo a diferença de potencial sobre o diodo será de 2Vp.

Por exemplo: se Idc = 500 mA e

Vdc = 12 V:

DICA Para os recadores em

ponte e de onda completa o

Quanto maior a capacitância ou a resistência de carga menor será a descarga. Numa aproximação pode-se considerar a carga e a descarga do capacitor uma forma de onda triangular conforme ilustra a gura a seguir.

Figura 35 - Aproximação Triangular para a Tensão de Ripple

Nos reticadores, deve-se dimensionar o capacitor de forma a minimizar o ripple sem tornar o custo dele elevado demais pela escolha de um capacitor de grande valor.

C=2,4 . Idc→ C=2,4 . 500→ r . Vdc

valor permanece o mesmo.

0,05 . 12

C=2.000 μF

O capacitor deverá ser igual ou maior que 2.000μF, sendo que o valor comercial mais próximo é de 2.200μF. Para baixas tensões de saída, o valor do capacitor será muito elevado, pois o ripple é muito baixo. Nesse caso, pode-se arbitrar um ripple maior ou ainda usar uma regra prática:

Muito bem, falta apenas um último bloco na nossa fonte: os reguladores de tensão. Vamos conhecê-los?

1.000μF/Ampere.

ELETRÔNICA BÁSICA

33

Unidade de estudo 5 Seções de estudo Seção 1 – Polarização do diodo zener Seção 2 – Diodo zener em CC Seção 3 – Regulador zener

Diodo zener SEÇÃO 1 Polarização do diodo zener O diodo zener é um diodo otimi zado para ser utilizado na região zener, isto é, trabalha reversamente polarizado. A gura 36 mostra o símbolo e a curva característica do diodo zener. Vamos ver juntos?

DICA A região reversa desta gu-

ra foi ampliada para melhor entendimento. Pode-se ter

o zener operando em três regiões:

Figura 36 - Símbolo e Curva Caracterísca do Diodo Zener

SEÇÃO 2 ▪

a região direta (diretamente

polarizado) – na qual o mesmo se comporta como um diodo comum, a partir de 0,7V ocorre a condução de corrente no dispositivo; a região reversa (antes de VZ) – na qual ui somente a corrente de fuga; a região zener – na qual a tensão é praticamente constante para uma variação grande de corrente (Izk até IzM). ▪

▪

Os zeners são encontrados nas tensões de 1,8V a 200V com potências de ¼ W a mais de 50W. Aplicando a Lei de Ohm você pode determinar a máxima corrente que o dispositivo suporta (IzM) dada pela equação da potência. Ultrapassado esse valor o diodo será danicado.

IzM = Pz

Diodo zener em CC

Vz

O fabricante especica o valor de Vz para uma determinada corrente de teste (IzT). Os diodos zener são encontrados com tolerâncias de 5% a 20%, porém na maioria dos projetos considera-se somente o valor nominal do zener. Dessa forma, quando o diodo atinge a região zener, ui uma pequena corrente denominada de corrente zener mínima (Izk), sem a qual o diodo perde suas características, ou seja, sai da região zener.

Na análise CC dos circuitos contendo diodos zener você precisa primeiramente denir se o mes mo está direta ou reversamente polarizado. Se diretamente polarizado o zener se comporta como um diodo comum, ou seja, perdemos sobre ele 0,7V. Se reversamente polarizado você precisa vericar primeiramente se a fonte tem potencial maior do que Vz, caso isso não ocorra, o zener está na região reversa e se comporta também como um diodo comum. Ele é um circuito aberto. Se a fonte tiver potencial maior que Vz, deve-se presumir que o zener esteja na região zener e a queda de tensão sobre ele será Vz.

ELETRÔNICA BÁSICA

35

SEÇÃO 3 Regulador zener Em função do zener manter sua tensão constante, o mesmo é utilizado como elemento de referência em circuitos reguladores. Veja no circuito a seguir que a saída está em paralelo com o zener. Como a tensão no zener é cons-

Assim, como exemplo, se você quiser na saída uma tensão de 12V com uma corrente de 40 mA, para determinar a tensão do transformador deverá fazer:

Vin = VL + 5V Vin = 12V + 5V Vin = 17 V

Agora você deve considerar no dimensionamento do resistor duas correntes para o zener, uma seria Izk e a outra Izm. A corrente Izk deve ser mantida para que o zener opere na região de avalanche (região zener) e Izm não deve ser atingida para não danicar o diodo. Por isso, temse um range maior na escolha do resistor:

Rmáx.= VR

(Izk +IL) e Rmín.= VR

Izm

Figura 37 - O Regulador Zener

tante, a tensão de saída também será. A desvantagem do circuito é que o mesmo só pode ser utilizado para baixas correntes de saída. Isso se dará sempre que você ti ver um resistor em série com a corrente de carga, pois o mesmo terá de dissipar muita potência se você desejar correntes maiores de saída.

DICA Mais para frente você conhecerá os reguladores integrados com capacidade

Somando a queda dos diodos

Para uma reticação em ponte:

O Izk pode ser arbitrado como sendo 5mA, pois a grande maio ria dos diodos precisa de menos de 1mA para se manter na região zener, portanto, arbitrando 5mA estaremos garantindo que isso aconteça. O Izm é dado pela potência do diodo zener e você pode estimá-la fazendo:

Vp sec.=17V + 1,4V Vp sec.=18,4V Pzmín. ≈ Vz.(IL + Izk) Vrms=18,4V . 0,707=13V

Como 13V não é um valor comercial de transformador, usaremos um trafo de 6V + 6V, logo:

Exemplo

Para o nosso exemplo: A corrente máxima do zener será:

maior de corrente. Vp sec.= 12 Vp sec.=16,97V

Neste tipo de circuito você deve arbitrar uma tensão que cará no regulador, essa tensão geralmente é de 5V a 10V, quanto menor, melhor.

36


0,707

Vin=16,97 - 1,4V Vin=15,57V

Pzmín. ≈ 12V.(40mA + 5mA) Pzmín = 540mW, logo escolheremos um zener de 1W.

Izm = 1W

12V

Izm = 83,33mA

O capacitor será dimensionado por: C=2,4.(I zm+IL)

Calculando o resistor:

C=2,4.(83,33+40)

Rmín.=3,57V/83,33mA Rmín.=42,84Ω Rmáx.=3,57V/(5mA + 40mA) Rmáx.=79,33Ω

Assim, poderemos escolher o resistor de 56Ω, com potência de: PDR = VR2/R

r.Vin

0,05.15,57

C=380μF

Em que escolheremos um capacitor de 470 μF, com tensão de 1,5 Vin, ou seja, com 23,35 V, cujo valor comercial é de 25 V, logo, C = 470μF x 25V. Por m, o transformador terá corrente:

PDR = 3,57V2/ 56 PDR = 0,227W,

Itrafo=Izm+IL

portanto, o resistor deverá

Itrafo=83,33mA+40mA

ser de 270Ω 1/3W.

Itrafo=123,33 mA

Dimensionando os diodos:

VR> Vpsec.

ID> (Izm + IL)/2 VR > 16,97V

Trafo: 6V+6V por 200mA.

Você acabou de conhecer um dos tipos de reguladores, que tal conhecer outros? Siga em frente!

ID > 61,66mA

ELETRÔNICA BÁSICA

37

Unidade de estudo 6 Seções de estudo Seção 1 - Linha 78XX e 79XX Seção 2 - Reguladores LM317 e LM337

Reguladores integrados SEÇÃO 1 Linha 78XX e 79XX Os reguladores integrados fxos são aqueles cuja saída permanece constante, ou seja, não permite que variemos a saída. Um dos dispositivos mais populares é o integrado da linha 78XX e 79XX. Na linha 78XX você encontrará reguladores positivos nas tensões de: 5V, 6V, 8V, 9V, 12V, 15V, 18V e 24V, com corrente de saída máxima de 1A, protegidos contra curto-circuito e sobretemperatura. A máxima tensão de entrada é de 35V para os reguladores de 5V a 18V e de 40V para o regulador de 24V. A mínima tensão de entrada deve estar 2,5V acima da tensão de saída. Na linha 79XX você encontrará tensões negativas de saída nos valores de: -5V, -5.2V, -6V, -8V, -12V, -15V, -18V e -24V com as mesmas características da linha 78XX. A seguir conheça a aparência física dos dois reguladores:

Figura 38 - Pinagem dos Integrados

Comercialmente você encontrará as linhas 78 e 79 acompanhadas de algum suxo que não somente o valor da sua tensão. Esse suxo indica que o componente tem outra especicação de corrente de saída, conforme você pode conferir a seguir.

78LXX e 79LXX = corrente máxima de saída de 100mA

78MXX e 79MXX = corrente máxima de saída de 500mA

78TXX = corrente máxima de saída de 3A

SEÇÃO 2 Reguladores LM317 e LM337 Conra agora os reguladores de saída variável, aqueles cuja saída podemos variar entre dois valores. Reguladores integrados variá veis: um dos mais utilizados re-

guladores integrados com tensão de saída variável é o LM317, cuja saída pode variar de 1,25V a 37V, com corrente máxima de saída de 1,5A, protegido contra curtocircuito (sobrecorrente) e sobre temperatura.

ELETRÔNICA BÁSICA

39

É importante destacar ainda que a máxima tensão diferencial (Vin - Vout) é de 40V. Acompanhe a seguir a conguração do regulador LM317:

DICA As palavras Co, Cadj, Cin são apenas nomenclaturas dadas aos capacitores do circuito, como exemplo, ok?

Pode-se a partir de Vout e arbi trando R1 escolher R2 pela equa ção:

R2=

[ ( ) ] ( ) Vout -1 . R1 1,25

1+ R1.100uA

1,25

Ou ainda:

R2=(Vout-Vref).R1

Vref+(Iadj.R1)

Na gura a seguir você pode vericar a pinagem e a aparência física do integrado. Conra! Figura 39 - Diagrama Esquemáco do Regulador com LM317

Função

dos

componentes:

como você pôde acompanhar na gura anterior, o diodo D1 não permite que Co se descarregue por meio do integrado em um curto-circuito na entrada e D2 não permite que Cadj se descarregue por meio do integrado em um curto-circuito na saída. Cin é recomendado para a redução do ripple de entrada, seu valor sugerido é de 0,1uF, disco cerâmico ou 1uF tântalo.

O capacitor Cadj (10uF) evita que algum possível ripple seja amplicado e somado à tensão de saída. Co evita que haja oscilação em função da capacitância interna do integrado, seu valor recomendado é de 1uF tântalo ou 25uF eletrolítico. R1 e R2 determinam a tensão de saída por meio da equação:

( )

Vout=Vref . 1+ R2 +Iadj . R2 R1 Sendo: Vref =1,25V e Iadj=100uA

40


Figura 40 - Pinagem do LM317

Para tensões negativas de entrada, utiliza-se o LM337, equivalente do LM317, sendo seu circuito conforme você pode acompanhar na gura 41.

Conra também na gura 42 a aparência física e a pinagem do LM337. Muito bem, agora você já está preparado para projetar e trabalhar com fontes de alimentação lineares. Vamos juntos ver outro importante componente em ele trônica? Siga em frente!

Figura 41 - Diagrama Esquemáco do Regulador com LM337

Figura 42 - Pinagem do LM337

ELETRÔNICA BÁSICA

41

Unidade de estudo 7 Seções de estudo Seção 1 Seção 2 Seção 3 Seção 4 Seção 5 Seção 6 Seção 7 -

Modelo dos dois diodos Símbolo e convenções Ganho de corrente Valores máximos Regiões de operação Reta de carga Transistor como chave

O transistor bipolar de junção SEÇÃO 1 Modelo dos dois diodos O transistor bipolar de junção (TBJ) é um dispositivo de três terminais denominados base, coletor e emissor, que possui duas junções, uma entre emissor e base e outra entre base e coletor. É possível comparar um transistor com a associação de dois diodos conforme você pode acompanhar na gura 43. Sendo assim, você poderá ter dois tipos de transistores, o transistor NPN e o transistor PNP, que são considerados a junção J1 de diodo emissor e a junção J2 de diodo coletor. Embora se faça a comparação com dois diodos, essa serve so mente para análise do transistor devido às diferentes extensões das regiões, pois a base é muito na e o coletor, a maior região de todas. E também ao nível de dopagem, no qual o emissor é densamente dopado e a base fracamente dopa da, não se pode, portanto, a partir de dois diodos, construir um transistor.

DICA Quando da vericação com um mulmetro do estado

do transistor, você pode se basear na analogia com dois diodos, conforme vimos na gura 43.

Figura 44 - Símbolo dos Tran -

Figura 43 - Junções do Transistor

sistores NPN E PNP

e Comparavo com dois Diodos

SEÇÃO 2 Símbolo e convenções O transistor tem seu símbolo re lacionado com a corrente convencional, a seta no emissor indica este sentido, ou seja, no transistor NPN a seta indica que a base é mais positiva que o emissor e no transistor PNP o oposto. Acompanhe na imagem a seguir o símbolo dos transistores NPN e PNP e as correntes e tensões do mesmo.

De imediato é possível retirar as relações para o transistor NPN, veja.

Ie=Ic + Ib e Vce=Vcb + Vbe

Sendo:

Ic = corrente de coletor Ie = corrente de emissor Ib = corrente de base Vce = tensão de coletor para emissor Vcb = tensão de coletor para base Vbe = tensão de base para emissor

ELETRÔNICA BÁSICA

43

SEÇÃO 3

BVCEO = tensão de ruptura entre coletor e emissor com a base aberta BVCBO = tensão de ruptura entre coletor e base com o emissor aberto BVEBO = tensão de ruptura entre emissor e base com o coletor aberto

Ganho de corrente O ganho de corrente do transistor é a razão entre a corrente do coletor e a corrente da base e é denominado βcc ou hfe: βcc=hfe=Ic ou Ic=βcc.Ib Ib

IC máx. = máxima corrente de coletor PC = máxima potência do coletor

Esses são todos valores máximos, portanto, caso sejam ultrapassados o transistor será danicado. A potência dissipada pelo transistor pode ser calculada por:

Como Ie = Ic + Ib e Ic = Ib . βcc tem-se:

Ie

= Ib . (βcc + Ib)

Colocando Ib em evidência: Ie

PC = Ic.Vce (W)

= Ib . (βcc + 1)

SEÇÃO 5 Regiões de operação O transistor pode atuar em três regiões distintas:

É o ganho de corrente que per mite ao transistor trabalhar como um amplicador. Esse ganho é próprio do dispositivo, ou seja, muda de transistor para transistor. O ganho de corrente do transistor (βcc) varia com a temperatura e com a corrente do coletor. Por isto deve-se evitar projetos que se baseiam exclusivamente no ganho de corrente do transistor, ok?

SEÇÃO 4 Valores máximos Assim como no diodo, tem-se para o transistor valores máximos de corrente e tensão. Como há mais de uma junção, a folha de dados do transistor trará entre ou tras informações:

44


▪

▪

▪

região de corte; região de saturação; e região ativa ou linear.

Quem determina em qual região o transistor irá operar é a polarização aplicada. O quadro a seguir mostra as regiões de operação e as polarizações dos diodos. Acompanhe! Quadro 1 - Regiões de Operação do Transistor

REGIÃO

Diodo emissor

Diodo coletor

CORTE

Reversamente polarizado


SATURAÇÃO

Diretamente polarizado


ATIVA



Nas regiões de corte e saturação o transistor trabalha como uma chave: no corte, chave aberta; e na saturação, chave fechada. Na região ativa o transistor trabalha como um amplicador. O circuito a seguir (gura 45) será usado para explicar cada uma das regiões de operação do transistor.

Como você pôde vericar, o circuito apresenta duas fontes de tensão: uma variável polarizando a base e a outra xa polarizando o coletor. O valor de Vbe é 0,7V, pois o mesmo é um diodo polarizado diretamente (diodo emissor). O diodo coletor está polarizado re versamente pela fonte xa de 30V. Se você olhar pela malha da base terá a fonte variável (chamada de Vbb) distribuída em RB (12kΩ) e Vbe, equacionando:

Figura 45 - Circuito para Análise do Comportamento do Transistor

Vbb = 0V como:

Vbb=VRB + Vbe como VRB=Ib.RB

Ib = Vbb - Vbe ↔ Ib = 0A

Ib=Vbb-Vbe

RB

RB

Se Ib = 0A, Ic = 0A pois Ic = Ib.βcc e Vce = Vcc

E Ic=

βcc.Ib

Na malha do coletor tem-se a fonte xa (chamada de Vcc ) distribuída sobre RC (1 kΩ) e Vce de coletor para emissor.

Vcc = VRC + Vce como VRC = Ic.RC Vce = Vcc - Ic.RC

Na região de corte não existe po larização sobre o diodo emissor, isso acontece quando Vbb = 0V ou quando não há alimentação da base, veja:

Vbe: tensão de base para emissor.

Vcc: fonte de alimentação do circuito do coletor.

Vce: tensão de coletor para emissor.

Se você olhar a polarização dos diodos terá o diodo emissor e o diodo coletor reversamente polarizados, ou seja, você estará na região do corte (não há corren te de coletor), o transistor é um circuito aberto do coletor para o emissor.Aumentando Vbb, a partir de 0,7V o diodo emissor conduz e circula uma corrente de base no transistor. Por exemplo, se Vbb=2V:

Ib

= 2V - 0,7V ↔ Ib = 108,33μA 12kΩ

Como βcc = 100

ELETRÔNICA BÁSICA

45

Ic = 100.108,33μA ↔ Ic

= 10,83mA

E Vce

Vce = 30V - 10,83mA.1kΩ ↔ Vce = 19.167V

Para Vbb = 6V = 441,67μA ↔ Iccalculado = 44,16mA ↔ Vce = -14,16V Ib

O que originou a tensão negativa em Vce foi a queda Ic.RC que calculada resulta em 44,16V, como a fonte é de 30V não é possível esse valor.

Figura 47 - Reta de Carga com os Valores do Exemplo Anterior

Calculando IcSat., imaginando os terminais do transistor em curto, chega-se a:

SEÇÃO 6 Nessa situação, o diodo emissor está diretamente polarizado e o diodo coletor reversamente, na região ativa na qual o transistor é um amplicador, injetamos na base 108,33μA e conseguimos no coletor 10,83mA. Aumentando ainda mais Vbb, será possível injetar mais corrente de base. Para Vbb = 4,3V:

Ib

= 300μA↔Ic = 30mA e Vce = 0V

Observe que agora o transistor é um curto do coletor para o emis sor e que tanto o diodo emissor quanto o diodo coletor estão diretamente polarizados. Essa é a região de saturação. Se você aumentar Vbb para 6V terá um aumento na corrente de base, porém como a corrente no coletor já está no máximo (saturada) não aumentará. Uma vez na saturação, mesmo injetando mais corrente de base, não há um aumento na corrente de coletor. Observe a seguir.

46


Reta de carga

Ic

=Vcc ↔Icsat=30V↔Icsat=30mA

sat

RC

Uma forma de se visualizar todos os valores possíveis para um circuito que utiliza transistores é desenhar sua reta de carga. A reta de carga informa ainda em qual região o transistor se encontra. O ponto superior da reta de carga é traçado imaginando o transistor em curto do coletor para o emissor (saturado) e determinando a corrente resultante. Para o ponto inferior imagina-se o transistor aberto do coletor para o emissor (cortado), esse ponto sempre será igual à tensão da fonte. Já o ponto de operação do transistor, chamado ponto Q, é traçado com os valores de Vce e Ic do circuito.

1kΩ

O ponto inferior será sempre igual a Vcc (imaginando o transistor aberto). Para que você possa determinar o ponto Q, é preciso calcular a corrente de base:

Ib=Vbb-Vbe ↔

RB Ib=2,5V-0,7V ↔

12kΩ

Ib=150μA

Calculando Ic:

βcc ↔

Ic=Ib.

Ic=150μA.100↔

Figura 46 - Reta de Carga do Transistor

Para o circuito anterior, se você tiver Vbb = 2,5V, traçando a reta de carga obterá:

Ic=15mA

Essa é a corrente do ponto Q, determinando VceQ você terá:

Se IB = 0 (Vbb = 0) é chave aberta e se Ib>> IbSAT , chave

VceQ: tensão de coletor para emissor quiescente.

fechada.

VceQ = Vcc - Ic.RC ↔ VceQ = 30V - 15mA.1kΩ ↔

VceQ = 15V

Devido à variação de βcc, para o projeto, é usada a regra da saturação forte, que consiste em aplicar à base 10% da corrente de coletor saturado, equacionando:

SEÇÃO 7

Ib = 0,1 . IcSAT

Transistor como chave Uma das maiores aplicações do transistor é no chaveamento, ou seja, ligando ou desligando uma carga, como uma chave. O transistor trabalha ora saturado (cha ve fechada), ora cortado (chave aberta). Na operação como chave, usamos um circuito com polarização de base para chavear entre a sa turação e o corte, conforme você pode acompanhar na gura a se guir:

Com isso, mesmo que βcc varie, o transistor continuará na saturação, veja um exemplo! Exemplo

Projete um circuito com transistor como chave conforme os dados.

Vcc = 15V

ICSAT = 10mA βcc = 100 Vbb = 3V

Se você não utilizar saturação forte, os valores de Rc e Rb serão:

Figura 48 - Circuito do Transistor como Chave

Ib = IcSAT => 10mA => Ib = 100μA 100 βcc RB=Vbb-Vbe=>Rb=3-0,7=>Rb=23kΩ

Ib

O transistor como chave trabalha com corrente de base e é esta que controla o ponto de operação.

100μA

Nesse caso, Vce = 0, pois o transistor está saturado (chave fechada), conforme o circuito a seguir:

ELETRÔNICA BÁSICA

47

Agora, se você proceder com o projeto utilizando a regra de saturação forte, verá que mesmo havendo variação em βcc o transistor ainda estará saturado, acompanhe!

Ib: corrente de base.

Ib = 0,1 . ICSAT => Ib = 0,1 . 10 mA => Ib = 1 mA Figura 49 - Circuito do Exemplo Anterior

A gura a seguir mostra o circuito para a saturação forte, acompanhe!

Agora se βcc variar (variação da temperatura) e seu valor for alterado para, por exemplo, 70, como se comportará o circuito? Bem, calculando o valor de Ib temos:

Ib=Vbb-Vbe=>Ib=3-0,7=> Rb

23kΩ

Ib=100μA Ib=Ib.βcc=>Ic=100μA.70=>Ic=7mA Vce=Vcc-(Ic.Rc)=> Vce=15-(7mA.1k5)=>Vce=4,5V

Como você vericou anteriormente, nesse caso a chave não está fechada (Vce≠0), ou seja, o transistor apresenta alguma resistência. Se você desejar “ligar” algum circuito utilizando esse projeto, ha vendo variação da temperatura e, portanto, de βcc, correrá o risco do transistor não acionar a carga.

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Figura 50 - Saturação Forte

Se βcc baixar para 50, por exemplo, tem-se:

Ib = 3 - 0,7 => Ib = 1mA 2k3

Ic = 1mA.50 => Ic = 50mA

É importante destacar que o valor calculado (50mA) nunca será atingido, pois a máxima corrente possível é 10mA (ICSAT ), logo, para 10mA Vce será:

Vce=15 – (1k5 . 10mA) => Vce=0V

O que indica chave fechada. Se βcc variar até 20, ainda temos o transistor na saturação, dessa maneira a chave está fechada quando for solicitado (Vbb = 3V) para qualquer variação em βcc. Para abrir a chave basta você fazer Vbb=0V. Nesta unidade você teve um primeiro contato com o transistor bipolar de junção e pôde perceber uma das suas aplicações: o chaveamento. Mas onde iremos xar todos esses componentes? Vamos ver juntos a resposta a este questionamento na unidade seguinte, acompanhe!

ELETRÔNICA BÁSICA

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Unidade de estudo 8 Seções de estudo Seção 1 – Desenvolvendo o layout Seção 2 – Corrosão da placa Seção 3 – Técnicas de soldagem e dessoldagem

Confecção de placas de circuito impresso SEÇÃO 1 Desenvolvendo o layout A partir do diagrama esquemático de um circuito eletrônico você pode montar uma placa de circui to impresso onde serão soldados os componentes desse circuito. Existem alguns tipos de placas que podem ser utilizadas nesse processo, como por exemplo as placas padrão com as furações já prontas, bem como as esperas para as conexões e placas virgens de fenolite ou bra de vidro. Acompanhe na gura 51 um exemplo de uma placa padrão com as furações já prontas. Nas placas universais as conexões entre os componentes são feitas interligando os terminais dos mesmos com os ou solda. A placa serve, portanto, de sustentação aos componentes e também de conexão elétrica. Esse tipo de montagem é mais rápido que a confecção com placas virgens, mas o acabamento nal não ca bom em função dos os na placa. Por isso, deve ser utilizada somente para pequenos circuitos.

As placas virgens possuem uma na camada de cobre sobre sua superfície, nessa camada são desenhadas trilhas e ilhas que irão interligar os componentes. De posse do diagrama esquemático do circuito eletrônico, faça um desenho em um papel interligando os diversos componentes.

Figura 51 - Placa Universal 50Mm X 95Mm Fonte: Eletropeças (2009).

Marque no desenho as distâncias entre os terminais desses componentes e ligue cada um ao próximo componente de modo a seguir as conexões do diagrama esquemático. Uma vez pronto, faça uma nova vericação e copie o desenho para a placa, utilizando a caneta de circuito impresso.

DICA A caneta ulizada para de -

senhar é especial para placa de circuito impresso, embora possam ser ulizadas canetas

para retroprojetor, conforme você pode vericar a seguir.

ELETRÔNICA BÁSICA

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SEÇÃO 2 Corrosão da placa Depois de desenhadas as trilhas e ilhas, a placa é mergulhada numa solução ácida (percloreto de ferro) que fará a corrosão do cobre sobre as áreas que não foram desenhadas. O tempo de corrosão depende da concentração do ácido.

DICA Portanto, evite armazenar a solução em recipientes abertos, isso envelhece precoceFigura 52 - Caneta para Desenho em Placa de Circuito Impresso

mente o ácido.

Fonte: adapatado de Staedtlert (2009).

É importante destacar que se deve tomar cuidado em relação às dimensões dos componentes e à posição destes na placa, pois os mesmos carão na parte superior da placa (lado não cobreado). Se forem utilizados circuitos integrados o cuidado é redobrado, pois a colocação do componente deve coincidir pino a pino com o diagrama esquemático, conforme você pode vericar no exemplo a seguir.

Figura 53 - Layout da Placa Fonte: Ciclotrom (2009).

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Se você movimentar a placa na solução, o tempo de corrosão é bastante diminuído.

SEÇÃO 3 Técnicas de soldagem e dessoldagem Depois de corroída a placa, efetue a furação utilizando uma furadeira e uma broca na de 1 mm. Depois, retire a tinta com álcool e faça o polimento das trilhas e ilhas com uma lã de aço, deixando-as brilhantes favorecendo a soldagem. Insira os componentes na placa e efetue a soldagem utilizando um ferro de solda (26 W) e uma liga de estanho 60/40, um por um, cortando os terminais dos mesmos após a soldagem rente à placa. Uma boa soldagem é aquela brilhante, para isso, o ferro de solda deve estar na temperatura certa, ou seja, que o estanho derreta facilmente, quase que de imediato. Aqueça a ilha e o terminal do componente juntos e somente após coloque o estanho. Evite soprar a solda para resfriá-la mais rapidamente, isso pode gerar “solda fria” e possível mau contato. Após soldar todos os componentes, faça uma inspeção visual procurando soldas frias, curtos, etc. Havendo necessidade, dessolde o componente utilizando um sugador de solda e efetue nova soldagem. Ligue o circuito e efetue o teste nal.

SAIBA MAIS

Para saber mais sobre técnicas de soldagem e dessoldagem acesse o site: .

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Finalizando Parabéns, você concluiu mais um componente curricular. Durante o estudo deste conteúdo, você teve um primeiro contato com a eletrônica e também conheceu o funcionamento e as aplicações dos componentes mais comumente utilizados. Mas não para por aí não! O fascinante mundo da eletrônica tem muito mais a lhe mostrar. Espero que este conteúdo possa ter despertado em você a curiosidade e a vontade de conhecer mais profundamente este campo. Enm, desejo que este material tenha contribuído para sua vida prossional e que você possa usar estes conhecimentos no seu dia a dia. Um grande abraço, Márcio Luiz Nagel

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UC4.Eletrônica_Básica.pdf

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