ELETRONICA APLICADA

Eletrônica Aplicada
JUNTOS CONHECERÃO O MARAVILHOSO MUNDO
DA ELETRÔNICA
INDICE
Geração da energia elétrica.................................................2-5
Grandezas elétricas fundamentais........................................6-10
Tipos de correntes elétricas.................................................11-15
Multimetro digital..............................................................16-18
Multimetro analógico..........................................................18-26
Resistores fixos.................................................................27-34
Resistores ajustáveis e variáveis.........................................35-40
Capacitores......................................................................41-51
Magnetismo e Eletromagnetismo.........................................52-59
Transformadores...............................................................60-63
O relé eletromagnético.......................................................64-65
O diodo semicondutor........................................................66-73
Circuitos retificadores........................................................74-85
Filtros em fontes de alimentação.........................................85-93
O diodo zener...................................................................93-97
O diodo emissor de luz.......................................................98-102
O transistor de junção bipolar............................................103-123
Fotodetetores e sensores de temperatura............................124-130
O varistor........................................................................131
O multivibrador astável.....................................................132
O CI 555.........................................................................133-134
O transistor darlington......................................................135-136
Regulador de tensão á transistor........................................137-148
Circuitos integrados reguladores de tensão..........................149-153
Amplificador de sinais elétricos com tjb...............................153-166
Amplificador operacional...................................................167-176
Transistor de efeito de campo............................................177-188
Os tiristores....................................................................189-197
Acopladores ópticos.........................................................198-199
Fundamentos de eletrônica digital......................................200-206
ELETRÔNICA
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
1
Eletrônica Aplicada
ELETROTÉCNICA PARA ELETRÔNICA
O presente Módulo visa passar informações aos leitores a respeito de:
Leis que regem circuitos elétricos e eletrônicos, componentes
empregados em eletrônica e nos aparelhos eletrônicos, com o intuito de
capacitar os participantes do curso, para a área de manutenção corretiva e
preventiva em equipamentos elétricos e eletrônicos.
Em nosso dia-dia utilizamos diversas formas de energia desde o instante
que levantamos, tomamos um banho quente, assamos o pão na torradeira,
passamos a roupa, ligamos uma TV em fim estamos rodeados de aparelhos
eletroeletrônicos e estamos usando constantemente uma forma de energia que
é essencial para as atividades no planeta, que tipo de energia estamos
falando? Se você pensou em energia elétrica acertou.
A eletricidade se manifesta de diversas formas através de um efeito
magnético, térmicos, luminosos, químicos e fisiológicos, como por exemplo: o
aquecimento de uma resistência para esquentar a chapa de um ferro de passar
(energia térmica) a luz de uma lâmpada (energia luminosa) a eletrolise da
água (energia química) a contração de um músculo ao sofrer uma descarga
elétrica (efeito fisiológico). A rotação de motor (energia mecânica).
Com base nestes exemplos podemos afirmar que a eletricidade não é
criada e sim transformada e que a energia elétrica não pode ser destruída.
GERAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA
Como já vimos à eletrostática é a área que estuda a eletricidade
estática. Esta por sua vez, referiu-se as cargas armazenadas em um corpo, ou
seja, a sua energia potencial.
Por outro lado, a eletrodinâmica estuda a eletricidade dinâmica que se
refere ao movimento dos elétrons livres de um átomo para outro.
Para haver movimento dos elétrons livres de um corpo, é necessário
aplicar nesse corpo uma tensão elétrica.
Essa tensão resulta na formação de um pólo com excesso de elétrons
denominados pólos negativos e de outro com falta de elétrons denominados
pólo positivo. Essa tensão é formada por uma fonte geradora de eletricidade.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
2
Eletrônica Aplicada
Fontes geradoras de energia elétrica
A existência de tensão é fundamental para o funcionamento de todos os
aparelhos elétricos. As formas geradoras são os meios pelos quais se pode
fornecer a tensão necessária ao funcionamento desses consumidores.
Estas fontes geram energia elétrica de varias formas.
Por
Por
Por
Por
Por
ação
ação
ação
ação
ação
térmica;
dos ventos;
mecânica;
química;
magnética;
-Geração elétrica por ação térmica
Uma Usina termoelétrica é uma instalação destinada a converter a
energia de um combustível em energia elétrica. O combustível armazenado em
tanques (gás natural, carvão óleo, etc) é enviado para a usina, para ser
queimado na caldeira, que gera vapor a partir da água que circula por tubos
em suas paredes.
O vapor é que movimenta as pás de uma turbina, ligada diretamente a
um gerador de energia elétrica. Essa energia é transportada por linhas de alta
tensão aos centros de consumo. O vapor é resfriado em um condensador, a
partir de um circuito de água de refrigeração.
Essa água pode provir de um rio, lago ou mar, dependendo da
localização da usina, e não entra em contato direto com o vapor que será
convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a
um novo ciclo.
Como todo tipo de geração de energia causa impactos ambientais, com
termeletricidade não é diferente: ela é a responsável pelo aumento do efeito
estufa, o aquecimento demasiado da superfície terrestre, chuva ácida, etc,
além de exigir muito dinheiro para a compra de combustíveis.
A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de
poluentes, além de ser um combustível fóssil que não se recupera.
O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na
atmosfera, com as usinas termelétricas esse indicador chegará 16 milhões.
As termoelétricas têm a vantagem de podem serem instaladas mais
próximas dos centros consumidores, diminuindo assim a extensão das linhas
de transmissão, minimizando conseqüentemente as perdas ao longo dessas
linhas, que poderiam chegar até a 16%.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
3
Eletrônica Aplicada
-Geração elétrica por ação dos ventos (eólica)
A energia eólica é a energia cinética resultante dos deslocamentos de
massas de ar, gerados pelas diferenças de temperatura na superfície do
planeta. Resultado da associação da radiação solar incidente no planeta com o
movimento de rotação da terra, fenômenos naturais que se repetem. Por isso
é considerada energia renovável.
-Geração elétrica por ação mecânica
Na hidroelétrica que usa a água represada a certa altura, quando abrir
as comportas, a força das águas fará com que gire uma turbina que por sua
vês gerará uma tensão elétrica através da indução eletromagnética.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
4
Eletrônica Aplicada
-Geração elétrica por ação química
Outro meio de se obter eletricidade é por meio da ação química. Isso
acontece da seguinte forma dois metais diferentes como cobre e zinco são
colocados dentro de uma solução química (ou eletrólito) composta de sal (H2O
+ Na CL) ou acido sulfúrico (H2O + H2SO4) constituindo-se de uma célula
primária.
A reação química entre o eletrólito e os metais varia retirando os
elétrons do zinco. Estes passam pelo eletrólito e vão se depositando no cobre.
Dessa forma, obtém-se uma diferença de potencial, ou tensão, entre os bornes
ligados no zinco (negativo) e no cobre (positivo).
-Geração elétrica por ação magnética
O modo mais comum de gerar eletricidade em larga escala sem duvida
é por efeito magnético. A eletricidade gerada por ação magnética é produzida
quando um condutor é movimentado dentro do raio de ação de um campo
magnético. Isso cria uma D.D.P que aumenta ou diminui com o aumento ou
diminuição da velocidade do condutor ou da intensidade do campo magnético.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
5
Eletrônica Aplicada
Grandezas elétricas fundamentais
Tensão, Corrente, Resistência e Potência Elétrica.
Se observarmos, veremos que estamos cercados de circuitos elétricos e
equipamentos eletro-eletrônicos, em nossa casa, no trabalho, diversão, ou
seja, são produtos que sem eles nossa vida sofreria uma grande
transformação, ou até mesmo um caos. Todos esses equipamentos trazem a
integridade das três grandezas fundamentais para o estudo da eletricidade,
são elas a Tensão, a Corrente e a Resistência elétrica.
Recorremos à estrutura básica do átomo para início de nossa análise e
estudos. O átomo e formado por um núcleo onde estão às cargas positiva
(prótons) e as carga neutras (nêutrons); em órbita nas camadas orbitais se
localizam os elétrons com carga negativa. Serão estes elétrons responsáveis
pela corrente Elétrica que estudaremos.
Carga Elétrica
Um corpo tem carga negativa se nele há um excesso de elétrons e
positiva se há falta de elétrons em relação ao número de prótons. A
quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada pela diferença entre o
número de prótons e o número de elétrons que um corpo contém. O símbolo
da carga elétrica de um corpo é Q, expresso pela unidade Coulomb (C). A
carga de um Coulomb negativo significa que o corpo contém uma carga de
6,24 x 1018 mais elétrons do que prótons.
-Tensão Elétrica (V)
Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar
trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de
realizar trabalho é chamada potencial.
Quando uma carga for diferente da outra, haverá entre elas uma
diferença de potencial (E). A soma das diferenças de potencial de todas as
cargas de um campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz.
A diferença de potencial (ou tensão) ou força eletromotriz, tem como
unidade fundamental o volt(V). Podemos afirmar para facilitar o entendimento
que: diferença de potencial ou tensão elétrica é uma força em forma de
ddp capaz de mover cargas elétricas (elétrons) através dos condutores
elétricos.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
6
Eletrônica Aplicada
O equipamento destinado a medida da diferença de potencial (ddp) é o
voltímetro.
Nas figuras abaixo ilustramos o voltímetro, e a forma em que o mesmo
é inserido no circuito (ligado em paralelo).
-Corrente Elétrica (I)
Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa corrente é
produzida pelo deslocamento de elétrons através de uma ddp (diferença de
potencial) em um condutor. A unidade fundamental de corrente é o Ampère
(A). 1 A é o deslocamento de 1 Coulomb de elétrons através de um ponto
qualquer de um condutor durante 1 segundo. O fluxo real de elétrons é do
potencial negativo para o positivo.
O equipamento destinado à medida de corrente elétrica é o amperímetro.
Acima temos: um aparelho para medir a corrente elétrica (amperímetro), e a
forma em que o mesmo é inserido no circuito, em série com o consumidor a
ser medido.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
7
Eletrônica Aplicada
-Resistência Elétrica (R)
Resistência é a oposição à passagem de corrente elétrica. É medida em
ohms. Quanto maior a resistência, menor é a corrente que passa.
Os resistores são elementos que apresentam resistência conhecida bem
definida. Podem ter uma resistência fixa ou variável. O instrumento destinado
a medida de resistência elétrica é o Ohmímetro.
Estes equipamentos de medida estão agrupados num mesmo aparelho
chamado Multímetro.
“A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional à
sua resistividade e ao seu comprimento, e inversamente proporcional à sua
área de seção transversal”. A resistividade é a resistência especifica de cada
material, e a área de seção transversal é a área do condutor (bitola dada pelo
fabricante).
Fatores que influenciam na resistência elétrica dos materiais
Comprimento(L)
Seção transversal(s)
Temperatura(t)
r
VALORES DE RESISTIVIDA DOS MATERIAIS ( )
Ouro=0,015Ω
Prata=0.016Ω
Cobre=0.017Ω
Alumínio=0.030 Ω
Fórmula decorrente da lei:
R = r. L / A
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
8
Eletrônica Aplicada
Lei de Ohm
A intensidade da corrente elétrica em um circuito é diretamente
proporcional à tensão elétrica e inversamente proporcional à resistência
elétrica. A lei de ohm relaciona matematicamente as três grandezas elétricas.
Veja as equações abaixo:
Triangulo do REI
-Potência Elétrica (P)
Quando uma corrente elétrica circula através de resistores,
especificamente, e nos condutores, em geral, esses sempre se aquecem. Neles
ocorre conversão de energia elétrica em energia térmica. Essa energia térmica
produzida, via de regra, é transferida para fora do corpo do resistor sob a
forma de calor.
Podemos dizer, a potência elétrica é a grandeza que mede a rapidez em
transformar a corrente elétrica do circuito em energia (trabalho).
Energia térmica
Energia mecânica
energia luminosa
A lâmpada é um transdutor de saída, convertendo energia elétrica em
energia térmica e posteriormente em calor (parcela inútil e indesejável) e luz
(parcela útil).
A maior ou menor quantidade de energia elétrica convertida em
térmica num componente depende apenas de dois fatores: a resistência
ôhmica do componente e a intensidade de corrente elétrica que o atravessam.
Esses dois fatores são fundamentais para se conhecer a rapidez com que a
energia elétrica converte-se em térmica.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
9
Eletrônica Aplicada
Em outras palavras, a Potência Elétrica é o trabalho elétrico
realizado por um determinado consumidor na unidade de tempo. Sua
unidade de medida padrão é o Watt (W).
A POTÊNCIA ELÉTRICA É O RESULTADO DA TENSÃO X CORRENTE
P = Vx I
O Valor da Potência elétrica influencia na quantidade de corrente
elétrica que percorre um circuito elétrico. Desta forma podemos utilizar a
equação abaixo para encontrar o valor da corrente.
I = P/V
INSTRUMENTO DE MEDIDA- O WATÍMETRO
Energia Elétrica (J):
É a potência elétrica consumida por um tempo (kWh). No Sistema
Internacional de medidas, a unidade de energia elétrica é o Joule (J).
A conta de consumo de eletricidade da sua residência vem nesta unidade,
portanto J= kWh (Quilo Watt Hora)
Resumo da Lei de Ohm
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
10
Eletrônica Aplicada
Tipos de correntes elétricas
-Corrente Contínua (CC OU DC)
É um tipo de corrente constante, ou seja, não muda de polaridade, de valor, e
nem tão pouco de sentido.
GRAFICO DA C.C
Imagens ilustrativas de dispositivos que fornecem correntes contínuas
FONTE C.C
AS PILHAS
As pilhas são fontes geradoras de tensão usadas, por exemplo, em
diversos aparelhos portáteis. Elas são constituídas basicamente por dois tipos
de metais mergulhados em um preparado químico.
Este preparado químico reage com os metais retirando elétrons de um
e levando para o outro. Um dos metais fica com potencial elétrico positivo e o
outro fica com potencial elétrico negativo.
Entre os dois metais existe, portanto, uma ddp ou tensão elétrica,
conforme mostrado na Fig.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
11
Eletrônica Aplicada
Pela própria característica de funcionamento das pilhas, um dos metais
torna-se positivo e o outro negativo. Cada um dos metais é denominado de
pólo. As pilhas dispõem de um pólo positivo e um pólo negativo.
Associação de pilhas e baterias
Associação serie
Numa associação em série, duas pilhas são conectadas de forma que o
pólo positivo de uma se ligue ao pólo negativo da outra e os pólos da
extremidade estão livres para se conectarem ao circuito.
Nesta associação, a ddp é a soma do potencial individual de cada pilha,
ou seja, 3.0 V e a corrente total “it” fornecida ao circuito tem valor igual às
correntes que saem de cada pilha, nesta associação.
Associação paralela
Numa associação em paralelo, duas pilhas são conectadas de forma que
o pólo positivo de uma se ligue ao pólo positivo da outra e o mesmo acontece
com os pólos negativos. E destes pólos saem as pontas que se ligarão ao
restante do circuito.
Nesta associação, a ddp resultante da associação é igual em valor da ddp
individual de cada pilha. A corrente elétrica total “it” fornecida ao circuito é
dividida entre as pilhas de forma que somando-se a corrente que cada pilha
fornece ao circuito se tem a corrente total consumida pelo circuito.
em paralelo.
Associação com baterias
Associação com pilhas
Logo, estas associações possuem características distintas. Numa temos
uma soma de potenciais e na outra um potencial constante. Ou seja, se num
circuito for necessário um potencial alto, associa-se pilhas em série, e se num
circuito for necessário um longo período de funcionamento, associa-se pilhas
em paralelo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
12
Eletrônica Aplicada
-Corrente Alternada (CA OU AC)
È um tipo de corrente inconstante,ou seja está mudando periodicamente
de valor ,de polaridade e de sentido. As usinas geradoras de energia elétrica
produzem tensão e corrente elétrica alternada.
É este tipo de tensão que encontramos nas tomadas de nossas
residências e fábricas.
Abaixo temos:o símbolo do gerador A.C e o gráfico da C.A.
Dispositivos que fornecem correntes alternadas
NOBREAK
INVERSOR
ALTERNADOR
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
GERADOR
13
Eletrônica Aplicada
PROPRIEDADES DA C.A
Freqüência
É o número de ciclos produzidos por segundo. A freqüência é o inverso
do período (T). Período é o tempo necessário para se completar um ciclo, ou
seja, é o tempo gasto pelo gerador elétrico para descrever uma volta completa
(ciclo). A unidade de freqüência é o hertz (Hz) e a unidade do período é o
segundo.
F=1/T
T=1/F
F= freqüência (Hertz)
T = Período (Segundo)
No Brasil a freqüência é 60 Hertz. O instrumento utilizado para medir a
freqüência é o Frequencimetro.
AS FIGURAS ABAIXO ILUSTRAM MODELOS DE FREQUÊNCÍMETRO
Painel
Portátil
Bancada
O Frequêncimetro é ligado da mesma forma do voltímetro, ou seja, em paralelo.
Valores de uma corrente alternada
Valor de Pico (Vp): é o valor máximo atingido pela onda senoidal.
Vp=Vef x 1.414
Valor de Pico a Pico (Vp-p): corresponde à variação entre o máximo valor
positivo e o máximo valor negativo.
Vp-p = 2 x Vp
Valor Eficaz (Vef): é um valor que corresponde a 70,7% do valor de pico. É
essa tensão que o voltímetro indica quando realizamos uma medição.
Vef=Vp x 0,707
Valor Médio (Vm) : é um valor que corresponde a 63,7% do valor de pico.
Vm = Vp x 0,637
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
14
Eletrônica Aplicada
Múltiplos e Submúltiplos
Estas unidades foram criadas para facilitar a interpretação dos valores
altos ou baixos das grandezas elétricas, entretanto sem alterar a quantidade
das mesmas.
Tera
T
1012
Se for converter do maior para o menor deve-se multiplicar
Giga
Mega
Kilo
Unidade
Mili
Micro
Nano
Pico
G
M
K
PADRÃO
m
µ
n
p
109
106
103 V-A-Ω-W
10−3 10−6 10−9
10−12
Se for converter do menor para o maior deve-se dividir
Na regra acima a cada mudança de unidade, multiplicamos ou
dividimos por mil conforme a conversão que desejamos realizar.
Ex.: para transformamos 1000v para 1KV devemos dividir 1000v por mil e
teremos 1kv.
Exemplos de equivalências;
1000V=1kV
800mV=0,8V
1000A=1KA
1000W=1KW
13.8KV=13.800V
1KHZ=1000HZ
1800mA=1.8A
800mW=0,8w
Multímetro Digital
Possui um visor de cristal líquido o qual já indica o valor medido
diretamente. Abaixo temos um exemplo deste tipo com as funções indicadas
na chave seletora.
TENSÃO ALTERNADA
TENSÂO CONTÍNUA
CONTINUA
RESISTÊNCIA ELÉTRICA
CORRENTE CONTÍNUA
TESTE DE DIODOS
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
15
Eletrônica Aplicada
Medidas elétricas com o multímetro digital
-Medição de Tensão Contínua DCV
Coloque a chave na escala DCV mais próxima acima da tensão a ser
medida. Ponha a ponta preta no terra ou qualquer outro ponto com potencial
mais baixo(-) e a vermelha no ponto de tensão mais alta(+). A leitura será
próxima ao valor indicado. Isto dependerá da precisão mo multímetro.
-Medição de Tensão Alternada AC
Coloque a chave na escala ACV mais próxima e acima da tensão a ser
medida. A maioria dos multímetros digitais só tem duas escalas ACV: até 200
V e até 750 V. Meça a tensão não se importando com a polaridade das pontas.
A tensão alternada nos circuitos eletrônicos costuma ser medida na entrada da
rede ou nos secundários do transformador de alimentação do mesmo.
-Medição de Corrente Elétrica DCV e ACV
Para usar o amperímetro, coloque a chave seletora na escala mais
próxima e acima da corrente a ser medida. Para isto é necessário saber qual o
valor da corrente que passa pelo circuito. Interrompa uma parte do circuito.
Coloque a ponta vermelha no ponto mais próximo da linha de +B e a
preta no ponto mais próximo do terra,porem no dia a dia do eletricista,a
medição de corrente será realizada com um outro tipo de multímetro,chamado
de alicate amperímetro.
O alicate amperímetro é um multímetro que tem todas as funções de um
multímetro comum, mas com algumas vantagens, um exemplo é a medição de
corrente alternada e sem a necessidade de abrir o circuito, ou seja, sem a
necessidade da corrente passar internamente no instrumento, o que poderia
danificá-lo, devido a elevado campo magnético.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
16
Eletrônica Aplicada
Mas como isso é possível?
È bem simples. O alicate amperímetro possue uma espécie de “garra” que
“abraça” o condutor, quando há passagem de uma corrente elétrica num
Condutor, ao redor do mesmo é formado um campo magnético. A “garra” nada
mais é do que chapas de aço, essas chapas de aço funcionam como um
transformador secundário.
Que dependendo da intensidade do campo magnético induzido existe um
circuito eletrônico que indica de quanto é o valor da intensidade da corrente
elétrica, sem a necessidade de abrir o circuito.
-Medição de Resistência Elétrica
Escolha uma escala do ohmímetro mais próxima acima do valor do
resistor a ser medido (200, 2K, 20K, 200K, 2M, 20M se houver). Meça o
componente e a leitura deve estar próxima do seu valor. Este teste pode ser
feito com bobinas, fusíveis, chaves, etc. Abaixo vemos o teste:
Testando a resistência de um chuveiro elétrico.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
17
Eletrônica Aplicada
Atenção: antes de realizar este tipo de medição, desconecte o componente do
circuito a fim de proteger o multímetro quanto ao recebimento de tensão em
suas ponteiras e posteriormente no seu circuito interno.
Multímetro Analógico
O multímetro analógico é um instrumento que tem a possibilidade de
realizar medições não só de tensão, mas também de várias outras grandezas
de natureza elétrica. A figura abaixo mostra um tipo de multímetro comum nos
laboratórios de eletrônica.
Aspecto de um multímetro analógico.
O multímetro é o principal instrumento na bancada de quem trabalha
com eletrônica e eletricidade. Esta importância é devida a sua simplicidade de
operação, transporte e capacidade de possibilitar medições de diversas
grandezas elétricas.
Medição de tensão continua (VDC ou DCV)
Entre as grandezas elétricas que podem ser medidas com o multímetro
está a tensão contínua. Tendo em vista que o multímetro é um instrumento
múltiplo isto é, pode ser utilizado para diversos tipos de medição, os
conhecimentos e procedimentos necessários para o seu uso correto serão
apresentados por parte, iniciando-se pela medição de tensão contínua.
A figura abaixo mostra o painel de um multímetro ressaltando as partes
utilizadas para a medição de tensão contínua.
Painel de um multímetro.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
18
Eletrônica Aplicada
A função da chave seletora é determinar:


Que grandeza elétrica vai ser medida (por exemplo: tensão contínua).
Qual o valor máximo que o instrumento pode medir nesta posição (por
exemplo 12V).
As posições da chave seletora que são destinadas à medição de tensão
contínua são identificadas pela abreviatura DC V ou apenas DC.
PROCEDIMENTO PARA MEDIÇÃO DE TENSÃO CONTÍNUA
Sempre que se utiliza um multímetro para uma medição, deve-se seguir
um procedimento padronizado. A correta utilização deste procedimento deve
tornar-se um hábito para que o instrumento não seja danificado em uma
operação mal executada. Este procedimento está apresentado a seguir:
-Quando se conhece aproximadamente o valor que vai ser medido, posicionase a chave seletora para a escala de tensão imediatamente superior ao valor
estimado.
A chave seletora deve ser sempre posicionada para um valor mais
alto que a tensão que será medida.
Por exemplo, para medir-se a tensão de uma pilha que tem valor
máximo de 1,5V, seleciona-se uma escala de 2,5V ou 3V, ou outras próximo a
estas, a depender das escalas de que o instrumento dispuser.
Se o valor a ser medido é completamente desconhecido, deve-se
procurar uma pessoa que possa fornecer maiores informações (por
exemplo o instrutor). Caso contrário, a escolha de uma escala
inadequada pode queimar o instrumento.
-Após a colocação das ponteiras e a correta seleção da escala, as extremidades
livres das pontas de prova são conectadas aos pontos de medição. A ponta de
prova vermelha é conectada ao ponto de medida positivo (+) e a preta ao
negativo (-). Com a conexão correta das pontas de prova, o ponteiro do
instrumento deve mover-se no sentido horário, como ilustrado na figura
abaixo:
Posição do ponteiro após mover-se no sentido horário.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
19
Eletrônica Aplicada
LEITURA DA ESCALA
Após a conexão das pontas de prova nos pontos de medição, o ponteiro
se move e depois para em uma posição definida. Para realizar a leitura
corretamente, o observador deve posicionar-se frontalmente ao painel de
escalas.
Posicionamento correto do observador.
Os multímetros de boa qualidade possuem uma faixa espelhada nas
escalas do painel, conforme ilustrado abaixo.
Superfície espelhada no painel do multímetro.
Ao fazer a leitura, o observador deve posicionar-se de tal forma que o
reflexo do ponteiro no espelho não seja visível. Nesta situação, a posição do
observador é frontal.
O valor da tensão medida é determinado pela posição do ponteiro e
pela posição da chave seletora.
Em geral, os multímetros têm 5 (cinco) ou mais posições na chave
seletora para a medição de tensão DC e apenas 3 (três) escalas no painel de
leitura.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
20
Eletrônica Aplicada
Neste multímetro, as posições da chave seletora para tensão DC são:
0,3V, 3V, 12V, 60V, 120V, 300V e 600V. O painel apresenta apenas 3 (três)
escalas. São elas: 0 a 6, 0 a 120 e 0 a 300. Por esta razão, cada escala do
painel é utilizada para mais de uma posição da chave seletora. A escala de 0 a
300 é usada para as posições 3 a 300V da chave seletora, conforme ilustrado .
Escala de 0 a 300V que é usada para as posições 3V e 300V da chave seletora.
Exemplo 1: Quando a chave seletora indica a posição DCV 300, a leitura
é feita na escala de 0 a 300, conforme ilustrado abaixo:
Leitura de uma tensão de 150V com a chave seletora posicionada na posição DCV 300 e leitura
na escala de 0 a 300V.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
21
Eletrônica Aplicada
Exemplo 2: Quando a chave seletora está na posição 3V, faz-se a
leitura na escala de 0 a 300 e divide-se o valor lido por 100 (300100 = 3),
como ilustrado abaixo:
Leitura de uma tensão de 2V com a chave seletora posicionada na posição DCV 3 e leitura na
escala de 0 a 300V.
A escala de 0 a 120 é utilizada para as posições de 120V e 12V da chave
seletora (múltiplos de 12), como mostrado na figura abaixo:
Escala de 0 a 120V que é usada para as posições 120V e 12V da chave seletora.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
22
Eletrônica Aplicada
Medição de corrente continua (DCA)
A utilização do multímetro para medição de corrente deve seguir um
procedimento definido, visando à preservação do instrumento e à precisão da
medição.
CONEXÃO DAS PONTAS DE PROVA
Conectam-se as pontas de prova aos bornes - ou comum (ponta de
prova preta) e DCV ou + (ponteira vermelha ), como mostrado abaixo:
Ponta de
Prova
Preta
Ponta de
Prova
Vermelha
Conexão das pontas de prova preta e vermelha.
SELEÇÃO DA ESCALA
O posicionamento da chave seletora para uma das escalas de medição de
correntes deve ser feita com base em uma estimativa do valor existente no
ponto a ser medido. Seleciona-se sempre uma escala com limite superior
ao valor estimado.
Se o valor a ser medido é completamente desconhecido não se
deve realizar a medição. Nas escalas de corrente, um erro de
posicionamento da chave seletora provoca danos irreparáveis ao
instrumento.
CONEXÃO DO MULTÍMETRO AO CIRCUITO
O procedimento de conexão do multímetro ao circuito para a medição da
intensidade da corrente é o mesmo dos miliamperímetros convencionais.



Desliga-se a alimentação.
Interrompe-se o circuito.
Conecta-se o instrumento, observando as polaridades.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
23
Eletrônica Aplicada
A corrente deve entrar no multímetro pela ponta de prova vermelha
(sentido convencional da corrente), como mostrado abaixo:
Ponta de Prova
Vermelha
mA
Posição correta da ponta de prova vermelha.
LEITURA DAS ESCALAS
A leitura das escalas de corrente é feita da mesma forma que a leitura de
tensão. O valor da corrente é determinado pela posição do ponteiro e pela
posição da chave seletora.
Exemplo: Quando a chave seletora está na posição DC mA 300, a leitura
é feita na escala de 0 a 300, como indicado na
Chave seletora na posição DC mA 300.
Inicialmente, a interpretação de valores de tensão a partir do
multímetro pode parecer difícil. Entretanto, com o uso constante deste
instrumento, o procedimento de leitura será automaticamente exercitado e se
tornará fácil.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
24
Eletrônica Aplicada
CUIDADOS COM O MULTÍMETRO
O multímetro é um instrumento utilizado no dia a dia de quem lida com
eletrônica e eletricidade. A utilização de alguns procedimentos relativos à
segurança, conservação e manejo contribuem para a manutenção do
equipamento em boas condições de uso durante muito tempo.
Estes procedimentos estão listados a seguir:
PROCEDIMENTOS DE SEGURANÇA



Mantenha o multímetro sempre longe das extremidades da bancada.
O multímetro não deve ser empilhado sobre qualquer objeto ou
equipamento.
Sempre que o instrumento não estiver em uso, posicione a chave seletora
de escala para a posição desligado (OFF). Caso isto não seja possível,
posicione a chave seletora para a posição ACV na maior escala.
PROCEDIMENTOS DE CONSERVAÇÃO

Faça a limpeza do instrumento apenas com pano limpo e seco.
PROCEDIMENTOS DE MANUSEIO




A chave seletora deve ser posicionada adequadamente para cada tipo de
medição.
As pontas de prova devem ser introduzidas nos bornes apropriados.
A polaridade deve estar sempre sendo observada nas medições de tensão
CC.
A tensão a ser medida não deve exceder o valor determinado pela chave
seletora do instrumento.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
25
Eletrônica Aplicada
Resistores Fixos
Os Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma
oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa
oposição damos o nome de resistência elétrica, que possui como unidade o
ohm. Entretanto é possível também reduzir e dividir a tensão elétrica.
Os resistores fixos são comumente especificados por três parâmetros:
• O valor nominal da resistência elétrica;
• A tolerância, ou seja, a máxima variação em porcentagem do valor nominal;
• Máxima potência elétrica dissipada.
Exemplo: Tomemos um resistor de 1k . +/- 5% - O,33W, isso significa que
possui um valor nominal de 1000 ohms ., uma tolerância sobre esse valor de
mais ou menos 5% e pode dissipar uma potência de no máximo 0,33 watts.
Dentre os tipos de resistores fixos, destacamos os de:
• Fio
• Filme de carbono
• Filme metálico.
Resistor de fio: Consiste basicamente em um tubo cerâmico, que servirá de
suporte para enrolarmos um determinado comprimento de fio, de liga especial
para obter-se o valor de resistência desejado. Os terminais desse fio são
conectados às braçadeiras presas ao tubo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
26
Eletrônica Aplicada
Resistor de filme de Carbono
Consiste em um cilindro de porcelana recoberto por um filme (película) de
carbono. O valor da resistência é obtido mediante a formação de um sulco,
transformando a película em uma fita helicoidal.
Esse valor pode variar conforme a espessura do filme ou a largura da
fita. Como revestimento, encontramos uma resina protetora sobre a qual será
impresso um código de cores, identificando seu valor nominal e tolerância.
Os resistores de filme de carbono são destinados ao uso geral e suas
dimensões físicas determinam a máxima potência que pode dissipar.
Resistor de filme metálico
A Sua estrutura é idêntica ao de filme de carbono, somente que,
utilizamos uma liga metálica (níquel-cromo) para formarmos a película,
obtendo valores mais precisos de resistência com tolerâncias de 1 % e 2%.
Código de cores para resistores
Os resistores são identificados pelo código de cores por isso o uso de
faixas coloridas pintadas em seu corpo. Os resistores de película de carbono
apresentam quatro faixas coloridas impressas em seu corpo, sendo que a 1º e
2º faixas indicam o 1º e 2º algarismos, a 3º o número de zeros, que deverá
ser acrescido à direita dos dois primeiros algarismos e a 4º faixa indica a sua
tolerância.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
27
Eletrônica Aplicada
TABELA DE CÓDIGO DE CORES PARA RESISTORES DE 4 FAIXAS
TABELA DE CÓDIGO DE CORES PARA RESISTORES DE 5 FAIXAS
Cor
1º
algarismo
Preto
Marrom
1
vermelho
2
Laranja
3
Amarelo
4
Verde
5
Azul
6
Violeta
7
Cinza
8
Branco
9
Prata
Ouro
-
2º
algarismo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
3º
algarismo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
4º
multiplicador
X1
x 10
x 100
x 1.000
x 10.000
x 100.000
x 1.000.000
x 0.01
X 0.1
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
Tolerânci
a
 1%
 2%
 0,5%
28
Eletrônica Aplicada
RESISTORES COMERCIAIS
-Valores inferiores á 1 ohm
0,22---------------- vermelho vermelho prata
0,27---------------- vermelho violeta prata
0,33---------------- laranja laranja prata
0,39---------------- laranja branco prata
0,47---------------- amarelo violeta prata
0,56---------------- verde azul prata
0,68---------------- azul cinza prata
0,82---------------- cinza vermelho prata
-Valores de 1 ohm até 8,2 ohms
1---------------- marrom preto dourado
1,2-------------- marrom vermelho dourado
1,5-------------- marrom verde dourado
1,8-------------- marrom cinza dourado
2,2---------------vermelho vermelho dourado
2,7-------------- Vermelho Violeta dourado
3,3-------------- laranja laranja dourado
3,9-------------- laranja branco dourado
4,7-------------- amarelo violeta dourado
5,6-------------- verde azul dourado
6,8-------------- azul cinza dourado
8,2---------------cinza vermelho dourado
-Valores de 10 ohms até 82 ohms
10----------------marrom preto preto
12--------------- marrom vermelho preto
15--------------- marrom verde preto
18--------------- marrom cinza preto
22--------------- vermelho vermelho preto
27--------------- vermelho violeta preto
33--------------- laranja laranja preto
39--------------- laranja branco preto
47--------------- amarelo violeta preto
56--------------- verde azul preto
68--------------- azul cinza preto
82--------------- cinza vermelho preto
-Valores de 100 ohms até 820 ohms
100-------------- marrom preto marrom
120-------------- Marrom Vermelho Marrom
150-------------- Marrom Verde Marrom
180-------------- Marrom Cinza Marrom
220-------------- Vermelho Vermelho Marrom
270-------------- Vermelho Violeta Marrom
330-------------- Laranja Laranja Marrom
390-------------- Laranja Branco marrom
470-------------- Amarelo Violeta Marrom
560-------------- Verde Azul Marrom
680-------------- Azul Cinza Marrom
820-------------- Cinza Vermelho Marrom
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
29
Eletrônica Aplicada
-Valores de 1k ohms até 8,2k ohms
1000 ou 1K------Marrom Preto Vermelho
1200 ou 1K2---- Marrom Vermelho Vermelho
1500 ou 1K5---- Marrom Verde Vermelho
1800 ou 1K8---- Marrom Cinza Vermelho
2200 ou 2K2---- Vermelho Vermelho Vermelho
2700 ou 2K7---- Vermelho Violeta Vermelho
3300 ou 3K3---- Laranja Laranja Vermelho
3900 ou 3K9---- Laranja Branco Vermelho
4700 ou 4K7---- Amarelo Violeta Vermelho
5600 ou 5K6---- Verde Azul Vermelho
6800 ou 6K8---- Azul Cinza Vermelho
8200 ou 8K2---- Cinza Vermelho Vermelho
-Valores de 10K até 82k
10000 ou 10K--------------------------Marrom Preto laranja
12000 ou 12K------------------------- Marrom Vermelho Laranja
15000 ou 15K------------------------- Marrom Verde Laranja
18000 ou 18K------------------------- Marrom Cinza Laranja
22000 ou 22K------------------------- Vermelho Vermelho Laranja
27000 ou 27K------------------------- Vermelho Violeta Laranja
33000 ou 33K------------------------- Laranja Laranja Laranja
39000 ou 39K------------------------- Laranja branco Laranja
47000 ou 47K------------------------- Amarelo Violeta Laranja
56000 ou 56K------------------------- Verde Azul Laranja
68000 ou 68K------------------------- Azul Cinza Laranja
82000 ou 82K------------------------- Cinza Vermelho Laranja
-Valores de 100K até 820k
100000 ou 100K-----------------------Marrom Preto Amarelo
120000 ou 120K---------------------- Marrom Vermelho Amarelo
150000 ou 150K---------------------- Marrom Verde Amarelo
180000 ou 180K---------------------- Marrom Cinza Amarelo
220000 ou 220K---------------------- Vermelho Vermelho Amarelo
270000 ou 270K---------------------- Vermelho Violeta Amarelo
330000 ou 330K---------------------- Laranja Laranja Amarelo
390000 ou 390K---------------------- Laranja Branco Amarelo
470000 ou 470K---------------------- Amarelo Violeta Amarelo
560000 ou 560K---------------------- Verde Azul Amarelo
680000 ou 680k---------------------- Azul Cinza Amarelo
820000 ou 820K---------------------- Cinza Vermelho Amarelo
-Valores de 1M até 8,2M
1000000 ou 1M----------------------- Marrom Preto Verde
1200000 ou 1M2---------------------- Marrom Vermelho Verde
1500000 ou 1M5---------------------- Marrom Verde Verde
1800000 ou 1M8---------------------- Marrom Cinza Verde
2200000 ou 2M2---------------------- Vermelho Vermelho Verde
2700000 ou 2M7---------------------- Vermelho Violeta Verde
3300000 ou 3M3---------------------- Laranja Laranja Verde
3900000 ou 3M9---------------------- Laranja Branco Verde
4700000 ou 4M7---------------------- Amarelo Violeta Verde
5600000 ou 5M6---------------------- Verde Azul Verde
6800000 ou 6M8---------------------- Azul Cinza Verde
8200000 ou 8M2---------------------- Cinza Vermelho Verde
-Valores de 10M até 22M
10000000 ou 10M--------------------12000000 ou 12M--------------------15000000 ou 15M--------------------18000000 ou 18M--------------------22000000 ou 22M---------------------
Marrom Preto Azul
Marrom Vermelho Azul
Marrom Verde Azul
Marrom Cinza Azul
Vermelho Vermelho Azul
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
30
Eletrônica Aplicada
RESISTORES SMD
Os componentes para montagem em superfície estão presentes na
maioria dos equipamentos de consumo, industriais e embarcados modernos.
Dentre as dificuldades que os profissionais de manutenção e reparação
encontram está a leitura dos códigos que indicam os valores desses
componentes. Em especial, destacamos nesse artigo os resistores.
Os resistores para montagem em superfície (SM ou Surface Mounting)
da tecnologia SMD (Surface Mounting Devices) possuem um código de 3 ou 4
dígitos na sua configuração mais comum, conforme mostra a figura.
Código para resistores SMD
Nesse código, os dois primeiros números representam os dois primeiros
dígitos da resistência, no caso 33. O terceiro dígito significa o fator de
multiplicação ou número de zeros que deve ser acrescentado.
No caso 0000. Ficamos então com 330 000 ohms ou 330 k ohms.
Para resistências de menos de 10 ohms pode ser usada a letra R tanto, para
indicar isso como em lugar da vírgula decimal. Assim, escrevemos 10R para 10
ohms ou 4R7 para 4,7 Ohms. Em certos casos, com resistores na faixa de 10 a
99 ohms podemos ter o uso de apenas dois dígitos para evitar confusões: por
exemplo, 33 ou 56 para indicar 33 ohms ou 56 ohms. Também existem casos
em que o k (quilo) e M (mega) é usado em lugar da vírgula.
No entanto, para as tolerâncias mais estreitas há diversos outros tipos de
códigos. Conforme a tabela.
Exemplos de
códigos de 3
dígitos
Exemplos de
códigos de 4
dígitos
220 é 22 ohms, e
não 220 ohms
331 é 330 ohms
1000 é 100 e não
1000 ohms
4992 é 49 900
ohms, ou 49K9
563 é 56 000 ohms 1623 é 162 000
ohms, ou 162K
105 é 1 000 000
0R56 ou R56 é 0,56
ohms, ou 1 M ohms ohms
6R8 é 6,8 ohms
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
31
Eletrônica Aplicada
Circuitos elétricos - associando resistores e lâmpadas
-Associação Série
O um circuito série constatam-se as seguintes propriedades:
a) Todos os componentes são percorridos por corrente de mesma intensidade;
b) A soma das tensões sobre todos os componentes deve ser igual à tensão
total aplicada;
Circuito serie com lâmpadas.
c) A resistência total da associação é igual à soma das resistências dos
componentes individuais.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
32
Eletrônica Aplicada
-Associação Paralela
Em um circuito paralelo constatam-se as seguintes propriedades:
a) todos os componentes recebem um mesmo valor tensão elétricos;
b) a corrente total será dividida entre os componentes do circuito. Desta forma
a soma das intensidades de corrente nos componentes individuais deve ser
igual à intensidade de corrente total (IT).
I1+I2+I3=IT
c) a resistência total da associação é resultante do produto (multiplicação) das
resistências dividido soma delas (CUIDADO: isso vale só é válido para 2
resistores em paralelo) veja o exemplo abaixo:
Formula para dois resistores
O valor da resistência equivalente de uma associação de resistores em
paralelo é sempre menor que o resistor de menor valor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
33
Eletrônica Aplicada
Associando-se, por exemplo, um resistor de 120 em paralelo com um
resistor de 100, a resistência equivalente da associação será,
obrigatoriamente menor que 100.
Req 
1
1  1  1
R1 R2 R3
Formula para dois ou mais resistores
Exemplo:
Calcular a resistência equivalente da associação paralela dos resistores
R1=10, R2 = 25 e R3 = 20.
Solução :
Req 
1
1  1  1
R1 R2 R3
Req 
1
1

 5,26 
1  1  1
0,1  0,04  0,05
10 25 20
O resultado encontrado comprova que a resistência equivalente da
associação paralela (5,26) é menor que o resistor de menor valor (10).
Formula para resistores de mesmo valor
Utilizada para Calcular a resistência equivalente de dois ou mais resistores
de mesmo valor Ôhmico.
Exemplo: qual o valor da resistência equivalente de três resistores de 120
associados em paralelo.
Solução :
Req  R
n
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
34
Eletrônica Aplicada
Resistores Ajustáveis e variáveis
-Trimpot
São resistores cujo valor de resistência pode ser ajustado, dentro de uma
faixa pré-definida.
Estes resistores são utilizados em circuitos que exigem calibração.
ASPECTOS REAIS
A constituição física dos resistores ajustáveis não é preparada para
suportar trocas de valor freqüentes. Este tipo de componente é utilizado em
pontos de um circuito onde o ajuste é feito uma vez e não é mais alterado.
ABNT
Símbolos dos resistores ajustáveis.
Nos esquemas, o valor ôhmico que aparece ao lado do símbolo dos
resistores ajustáveis corresponde à resistência entre os terminais extremos
(valor máximo).
Existem trimpots verticais e horizontais, de forma a permitir uma opção
para uma montagem mais adequada a cada aplicação. A figura abaixo mostra
trimpots desses dois tipos.
Trimpot vertical
Trimpot horizontal.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
35
Eletrônica Aplicada
-Potenciômetro
São resistores com derivação que permite a variação do valor resistivo
pelo movimento de um eixo.
Os potenciômetros são usados nos equipamentos para permitir a
mudança do regime de operação.
ASPECTOS REAIS
Por exemplo, o potenciômetro de volume permite o aumento ou
diminuição do nível de intensidade do som. Já o potenciômetro de brilho
permite o controle de luminosidade das imagens.
Contato deslizante
Cobertura
Elemento
resistivo
(carvão)
Eixo
rotativo
ABNT
Terminais
extremos
Terminal ligado
ao contato móvel
Símbolos dos potenciômetros.
Entre os dois terminais extremos o potenciômetro é um resistor comum.
Sobre esse resistor desliza um 30 terminal, chamado de cursor, que permite
utilizar apenas uma parte da resistência total do componente (de um extremo
até o cursor).
A diferença entre os símbolos dos resistores ajustáveis e potenciômetros
aparece na ponta do traço diagonal.
Os componentes cujo valor está sujeito à modificação constante
(potenciômetros usados no controle de volume, por exemplo) são
denominados variáveis. Nos seus símbolos aparece uma seta na ponta do
traço diagonal.
Os componentes cujo valor de resistência é ajustado na calibração e não
sofre mais alteração, são chamados de ajustáveis. O resistor ajustável é um
exemplo característico desse tipo de componente.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
36
Eletrônica Aplicada
Variação da resistência em função da posição do cursor
-VARIAÇÃO LINEAR
A resposta na variação da resistência é proporcional ao ângulo de rotação do eixo.
O gráfico da figura abaixo mostra como a resistência varia com relação à
posição do eixo nos potenciômetros lineares.
Ângulo de
rotação
do eixo
320
320
240
160
80
100%
50%
Resistência
o
cursor e o
entre
de referência
extremo
Representação gráfica da variação da resistência com a posição do cursor dos potenciômetros lineares.
-VARIAÇÃO LOGARÍTMICA
Os potenciômetros logarítmicos se comportam de forma diferente, com
respeito à relação entre posição do cursor e resistência.
Quando se inicia o movimento do cursor, a resistência sofre pequena
variação. Na medida em que o cursor vai sendo movimentado, a variação na
resistência torna-se cada vez maior.
A variação da resistência entre um extremo e o cursor é desproporcional
ao movimento do eixo.
O gráfico da figura abaixo mostra como a resistência varia com relação à
posição do eixo nos potenciômetros logarítmicos.
320
Ângulo de
rotação
do eixo
320
240
Metade 160
do curso
total
80
20% 42%
Pequena
variação
resitiva
100%
Resistência entre
o cursor e o extremo
de referência
Representação gráfica da variação da resistência com a posição do cursor dos potenciômetros logarítmicos.
Os potenciômetros logarítmicos são usados principalmente em controles
de volume.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
37
Eletrônica Aplicada
POTENCIÔMETROS COM CHAVE
Em algumas ocasiões, utiliza-se o potenciômetro para controle de
volume e ligação do aparelho. Para cumprir esta finalidade, são fabricados
potenciômetros logarítmicos com uma chave presa ao eixo. A figura abaixo
apresenta um potenciômetro logarítmico com chave.
Potenciômetros logarítmicos com chave.
POTENCIÔMETROS DUPLOS
Os potenciômetros duplos são utilizados principalmente em aparelhos de
som estereofônicos. Existem modelos de potenciômetros duplos em que um
único eixo comanda os dois potenciômetros, e também modelos em que cada
potenciômetro tem um eixo próprio. Essas concepções podem ser vistas nas
figuras a seguir.
POTENCIÔMETROS DESLIZANTES
Potenciômetros em que o movimento rotativo do eixo é substituído por
um movimento linear do cursor.
Potenciômetro deslizante.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
38
Eletrônica Aplicada
Aplicação dos resistores ajustáveis e potenciômetros
Os resistores ajustáveis e principalmente os potenciômetros são
utilizados principalmente para obtenção de divisores de tensão com tensão de
saída variável. A tensão de saída dos divisores é estabelecida pela relação
entre os resistores que os compõem.
Incluindo resistores ajustáveis ou potenciômetro na constituição dos
divisores, a tensão de saída torna-se variável em função da resistência com
que estes elementos são ajustados. Este tipo de divisor é muito utilizado nos
pontos dos circuitos que exigem calibração de ponto de operação.
De acordo com a posição do elemento variável, o divisor pode fornecer:

Um valor de tensão com limite máximo, mínimo e outro com limite Máximo
e mínimo.
DIVISOR DE LIMITE COM TENSÃO MÁXIMA
Quando o divisor variável é colocado no extremo de referência do divisor,
fornece tensões que vão desde 0V até um valor especificado menor que a
alimentação.
R1
VEntrada
P1
Vsaída
Divisor de limite com tensão máxima.
DIVISOR COM LIMITE DE TENSÃO MÍNIMA
Quando o resistor variável é colocado no extremo da tensão de
alimentação, o divisor fornece tensões que vão desde um valor mínimo até o
valor da tensão de alimentação.
P1
V Entrada
R1
Vsaída
Divisor com limite de tensão mínima.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
39
Eletrônica Aplicada
DIVISOR COM LIMITE DE TENSÃO MÁXIMA E MÍNIMA
O resistor variável é colocado entre outros resistores fornecendo tensões
entre um valor mínimo e máximo maiores que 0V e menores que Vcc.
R1
V
Entrada
P1
R2
Vsaída
Exemplo de Aplicação do potenciômetro em um mixer de audio de quatro entradas
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
40
Eletrônica Aplicada
Capacitores
Os capacitores têm a função de armazenar cargas elétricas, em forma de
campo eletrostático.
O capacitor é um componente basicamente formado por duas placas
metálicas, separadas por um isolante chamado de dielétrico. O material de que
é feito o dielétrico (material isolante colocado para separar as placas uma da
outra) é quem define o nome do capacitor.
Ex: Dielétrico de mica= capacitor de mica; Dielétrico de plástico = capacitor de
poliéster.
SIMBOLO DO CAPACITOR
Características e propriedades dos capacitores
Como qualquer componente eletrônico, os capacitores apresentam
características elétricas e mecânicas, através dos quais são especificados
Abaixo veremos as mais importantes:
Capacitância (C) – É a propriedade (capacidade) dos capacitores
armazenarem cargas elétricas. A unidade de capacitância é o FARAD,
representada pela letra F e se define como a capacitância de reter uma carga
de 1 coulomb (1C), quando é aplicada a tensão de 1 volt(1V).
Para as medidas usuais dos capacitores, utiliza-se geralmente o seu
submúltiplo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
41
Eletrônica Aplicada
Fatores que influenciam na capacitância
A) Dimensões das placas – Quanto maior a área das placas maior a capacidade
de armazenamento de carga.
B) Distância entre as placas – Quanto menor à distância entre as placas, ou
seja, quanto menor a espessura do dielétrico maior é a capacidade de
armazenamento-Capacitância.
C) Material de que é feito o dielétrico – Quanto maior for a rigidez dielétrica do
capacitor, maior será a capacitância.
Tolerâncias – A capacitância real de um capacitor deve ficar dentro dos
limites de tolerância de fabricação, que pode ser tão baixa quanto 5%
(capacitores de precisão) ou tão alta quanto 30%, como acontece com os
capacitores eletrolíticos.
Tensão de Isolação – É a tensão máxima que pode ser aplicada ao capacitor
sem que o mesmo seja danificado.
Obs. Não se deve submeter um capacitor a uma tensão acima da
recomendada pelo fabricante. Sob pena de danificar e até furar o dielétrico e
provocar fuga no capacitor. Em caso de substituição de componentes, a
isolação do capacitor substituto poderá ser maior que a isolação do capacitor
original, nunca poderá ser menor.
Tipos dos Capacitores
Existem diversos tipos de capacitores, de acordo com o material
empregado como dielétrico. Cada dielétrico confere um valor diferente de
capacitância, considerando as mesmas dimensões físicas do capacitor. Os
dielétricos podem ser sólidos, líquidos ou gasosos, sendo mais comuns os dois
primeiros tipos. Exemplos de materiais dielétricos utilizados em capacitores
são: cerâmica, poliéster, tântalo, mica, óleo mineral, soluções eletrolíticas
etc.Cada tipo de capacitor apresenta suas peculiaridades, vantagens e
desvantagens:
Formatos em SMD
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
42
Eletrônica Aplicada
Cerâmicos: Capacitores pequenos, de baixo custo, adequados para
altas frequências. São fabricados com valores de capacitância de
picofarads (pF) até 1 microfarad (µF). Sua capacitância pode variar
dependendo da tensão aplicada.
Poliéster: Muito utilizados para sinais AC de baixa frequência, mas
inapropriados para altas frequências. Seu valor típico de capacitância
reside na ordem dos nanofarads (nF).
Tântalo: Alta capacitância, tamanho reduzido, ótima estabilidade.
Existem modelos polarizados e não-polarizados. Possuem maior
custo de produção em relação aos capacitores eletrolíticos e tensão
máxima de isolamento em torno de 50V.
Mica: São inertes, ou seja, não sofrem variação com o tempo e são
muito estáveis, porém, de alto custo de produção.
Óleo: Possuem alta capacitância e são indicados para aplicações
industriais, pois suportam altas correntes e picos de tensão
elevados. Possuem tamanho superior em relação a outros tipos de
capacitores e seu uso é limitado a baixas frequências.
Eletrolíticos: Nome comumente empregado aos capacitores cujo
dielétrico é o óxido de alumínio imerso em uma solução eletrolítica.
São capacitores polarizados de alto valor de capacitância, muito
utilizados em fontes de alimentação. Possuem custo reduzido em
relação ao valor da capacitância, porém, proporcionam grandes
perdas e seu uso é limitado a baixas freqüências.
A maioria dos capacitores não possui polaridade, isto é, não existe
terminal positivo ou negativo, podendo ser ligados "de qualquer jeito".
Entretanto, muita atenção deve ser dada aos modelos polarizados (cujos
principais representantes são os eletrolíticos),Pois os mesmos podem
explodir, se ligados de forma invertida. Outro cuidado importante é
observar a tensão máxima de isolação, a qual é especificada no próprio
componente. Se for aplicada uma tensão maior do que a especificada, o
componente será danificado de forma irreversível.
Ao escolher um capacitor comercial, deve-se atentar para as seguintes
características: tipo de dielétrico, capacitância, tensão máxima de
isolamento e tolerância.
Esses três últimos valores, geralmente vêm especificados no
próprio componente. Em alguns casos, a tolerância é omitida, em outros a
tensão máxima de isolamento.
Tais valores podem estar escritos de forma explícita ou por meio de
códigos universalmente aceitos. Capacitores eletrolíticos sempre trazem os
valores de forma explícita, o mesmo não ocorrendo com os demais tipos.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
43
Eletrônica Aplicada
Existem dois códigos principais para a identificação de capacitores:
um código numérico e outro de cores. Este último, atualmente, é
empregado apenas para resistores.
O código numérico é composto por três algarismos, seguido,
opcionalmente, por uma letra. Esta letra corresponde à tolerância do
componente, ou seja, à variação máxima do valor da capacitância
especificada pelo fabricante. Da esquerda para a direita, os dois primeiros
números correspondem aos dois algarismos do valor da capacitância,
enquanto que o terceiro número corresponde ao fator multiplicativo. Tais
valores são expressos em picofarads.
Os exemplos a seguir servem para ilustrar a forma correta de interpretar o
código numérico:
Da esquerda para a direita, os valores da capacitância são obtidos da
seguinte forma:
154:
15 x 104 = 150.000 pF = 150 nF.
474:
47 x 104 = 470.000 pf = 470 nF.
202:
20 x 102 = 2.000 pf = 2 nF.
225:
22 x 105 = 2.200.000 pf = 2,2 µF.
Os dois capacitores da direita ainda possuem especificada a sua
tensão de isolamento: 12kV e 250V. Há nos mesmos, também, a
especificação da tolerância, por meio das letras M (202M) e K (225K). Logo
abaixo encontra-se uma tabela com a relação entre as letras e a tolerância
correspondente.
Até 10pF
B = ±0,10pF
C = ±0,25pF
D = ±0,50pF
F = ±1pF
G = ±2pF
TOLERÂNCIA
Acima de 10pF
F = ±1%
M = ±20%
G = ±2% P = +100% -0%
H = ±3% S = +50% -20%
J = ±5% Z = +80% - 20%
K = ±10%
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
44
Eletrônica Aplicada
Por exemplo, os capacitores citados acima, de códigos 202M e 225K,
possuem tolerância de 20% e 10% respectivamente. Isto significa que o
capacitor de 2.000 pF pode ter seu valor de capacitância entre 1600 e 2400
pF, enquanto que o capacitor de 2,2 µF pode ter seu valor entre 1,98 e 2,42
µF.
Capacitores eletrolíticos
Os capacitores eletrolíticos são capacitores fixos cujo processo de fabricação
permite a obtenção de altos valores de capacitância com pequeno volume.
A figura abaixo permite uma comparação entre as dimensões de um
capacitor eletrolítico e um não eletrolítico de mesmo valor.
+
-
O símbolo dos capacitores eletrolíticos expressa a polaridade das armaduras.
Comparação entre os volumes de um capacitor eletrolítico
com um não eletrolítico.
O fator que diferencia os capacitores eletrolíticos dos demais capacitores
fixos é o dielétrico.
Nos capacitores fixos comuns o dielétrico é de papel, mica ou cerâmica.
O dielétrico dos capacitores eletrolíticos é um preparado químico chamado de
eletrólito que oxida pela aplicação de tensão elétrica, isolando uma armadura
da outra.
A utilização do eletrólito permite a redução da distância entre as
armaduras a valores mínimos, o que possibilita a obtenção de maiores valores
de capacitância (desde 1microF até os valores maiores que 200.000microF). O
capacitor é selado em um invólucro de alumínio que isola as armaduras e o
eletrólito da ação da umidade.
Os capacitores eletrolíticos apresentam algumas desvantagens que são
decorrentes do seu processo de fabricação. São elas:



Polaridade.
Alteração de capacitância.
Tolerância.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
45
Eletrônica Aplicada
POLARIDADE
A formação da camada de óxido entre as placas depende da aplicação de
tensão nas armaduras com polaridade correta.
A ligação com polaridade incorreta sobre as armaduras do capacitor
provoca a destruição do eletrólito, permitindo a circulação de corrente entre as
armaduras.
O capacitor sofre um processo de aquecimento que faz o eletrólito
ferver, podendo inclusive provocar uma explosão do componente devido à
formação de gases no seu interior.
Os capacitores eletrolíticos polarizados são utilizados apenas em circuitos
alimentados por corrente contínua. Nos circuitos de corrente alternada a troca
de polaridade da tensão danifica o componente.
ALTERAÇÃO DE CAPACITÂNCIA
O capacitor eletrolítico sofre alteração de capacitância quando não está
sendo utilizado. Esta alteração se deve ao fato de que a formação da camada
de óxido entre as armaduras depende da aplicação de tensão no capacitor.
Quando o capacitor eletrolítico permanece durante um período sem
utilização, o dielétrico sofre um processo de degeneração que afeta
sensivelmente a sua capacitância.
Capacitores eletrolíticos que não estão em uso têm a sua
capacitância alterada.
Por esta razão, sempre que for necessário utilizar um capacitor que
estava estocado durante algum tempo, deve-se conectá-lo a uma fonte de
tensão contínua durante alguns minutos para permitir a reconstituição do
dielétrico antes de aplicá-lo no circuito.
TOLERÂNCIA
Os capacitores eletrolíticos estão sujeitos a uma tolerância elevada no
valor real, com relação ao valor nominal. Esta tolerância pode atingir valores
de 20 a 30% e até mesmo 50% em casos extremos.
Existem ainda os capacitores eletrolíticos múltiplos, que consistem em
dois, três ou até mesmo quatro capacitores no mesmo invólucro Em geral,
nesses capacitores o invólucro externo ou carcaça é comum a todos os
capacitores.
+
+
Símbolo dos capacitores eletrolíticos múltiplos.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
46
Eletrônica Aplicada
Defeitos dos Capacitores.
Como todo e qualquer componente ou dispositivo, os capacitores estão
sujeitos a apresentarem falhas, que descreveremos a seguir.
Fuga – ocorre quando existe falha no dielétrico permitindo a circulação da
corrente entre as placas.
Curto
Parcial – O curto parcial é a condição em que, ao se medir a resistência ôhmica
entre as placas do capacitor, encontramos um valor qualquer diferente de
zero.
Total - O curto total é a condição em que ao se medir a resistência ôhmica
entre as placas do capacitor, encontramos o valor igual a zero. Neste caso
teremos uma corrente muito alta entre as placas do capacitor.
Aberto – Um capacitor se encontra aberto quando ao medirmos sua
resistência ôhmica o valor encontrado é igual a ∞ (infinito).Este defeito poderá
ocorrer devido ao desligamento de um dos terminais da placa correspondente.
Alterado – Um capacitor apresenta este estado de deficiência quando ao ser
medido em um capacímetro a sua capacitância apresenta um valor diferente
daquele que vem de fábrica.
Como testar os capacitores com o multímetro.
Capacitor eletrolítico – Começar com a Menor escala (X1) e medir dois
sentidos. Aumente a escala até achar uma que o ponteiro deflexiona e
volta. Quanto maior o capacitor, menor é a escala necessária. Este é apenas
de carga e descarga do capacitor. Veja a próxima ilustração:
Capacitores despolarizados - Em X10K, medir nos dois sentidos. No
Maximo o ponteiro dará um pequeno pulso se o capacitor tiver valor médio.
Se tiver valor baixo o ponteiro não moverá. O melhor método de testar
capacitor é medi-lo com o capacímetro ou troca-lo:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
47
Eletrônica Aplicada
Como testar capacitores como capacímetro.
Descarregue o capacitor, tocando um terminal no outro, escolha uma
escala mais próxima acima do seu valor ( independente dele ser comum ou
eletrolítico ) e coloque nos terminais do capacimetro ( ou nas ponteiras do
mesmo se ele tiver ). A leitura deverá ser próxima do valor indicado no
corpo. Se a leitura for menor, o capacitor deve ser trocado. Veja este
abaixo:
No caso dos capacitores eletrolíticos, podemos colocá-los no capacímetro
em qualquer posição, conforme pode ser visto na afigura acima.
O Capacitor em C.A e C.C
O capacitor em corrente contínua comporta-se como uma chave aberta.
Permitindo a passagem da corrente elétrica apenas no momento da ligação,
que é o período que ele está carregando.
Processo de Carregamento e Descarregamento do Capacitor
O capacitor em corrente alternada comporta-se como uma chave
fechada permitindo a passagem da corrente elétrica constantemente, devido a
inversão de polaridade o capacitor se carrega num semiciclo e descarrega-se
no semiciclo seguinte. Esse processo de carga e descarga do capacitor em CA é
realizado com uma resistência do capacitor a inversão de polaridade a essa
resistência dá-se o nome de reatância capacitiva.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
48
Eletrônica Aplicada
Reatância Capacitiva
É a oposição do capacitor a passagem da corrente alternada (CA). O
símbolo que representa a reatância Capacitiva é o (Xc) e é medido em ohms
Onde,
F – Freqüência (Hz)
C – Capacitância (F)
Xc – Reatância Capacitiva (ohms)
O Dielétrico é submetido a solicitações alternadas, pois variam de sinal
rapidamente e sua polarização muda com o mesmo ritmo. Se a freqüência
aumenta, o Dielétrico não pode seguir as mudanças com a mesma velocidade
com que ocorrem, e a polarização diminui o que acarreta uma redução da
capacitância.
Com as Tensões Alternadas, produzindo o fenômeno de sucessivas
cargas e descargas, verifica-se uma circulação de corrente, embora esta não
flua diretamente pelo Dielétrico.
Assim, chega-se a uma das principais aplicações dos capacitores: a de
separar a Corrente Alternada da Corrente Contínua, quando estas se
apresentam simultaneamente.
Tensão e corrente num capacitor
Em geral: O capacitor comporta-se como um Circuito Aberto em Corrente
Contínua e como uma Resistência Elétrica em Corrente Alternada.
CONCLUSÃO
Submetido ao sinal contínuo (invariável), o capacitor se carrega e a
corrente cessa rapidamente (ocorre o "bloqueio"); submetido ao sinal
alternado (variável), sempre há corrente no circuito.
Associações de Capacitores
Assim como fazemos com resistores, os capacitores também podem ser
interligados para obtermos um determinado valor de capacitância. Podemos
ligar os capacitores em série ou em paralelo, como veremos abaixo:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
49
Eletrônica Aplicada
1. Associação em série - Os capacitores são ligados no mesmo fio, um
após o outro, como podemos ver abaixo:
Para calcular a capacitância equivalente do circuito em série, o processo
é o mesmo da associação de resistores em paralelo, ou seja, usamos duas
regras:
A. Valores iguais - Basta dividir o valor de um dos capacitores pela
quantidade de peças, como vemos abaixo:
B. Valores diferentes - Multiplique o valor dos dois e divida pela soma do
valor dos mesmos. Veja abaixo:
A regra é a mesma para os capacitores eletrolíticos, mesmo que eles
estejam ligados em oposição formando um capacitor não polarizado e qualquer
unidade que eles estejam usando, porém a unidade usada para todos os
capacitores deve ser a mesma. As tensões de trabalho dos capacitores se
somam na associação em série.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
50
Eletrônica Aplicada
2. Associação em paralelo - Os capacitores são ligados aos mesmos pontos,
um ao lado do outro, como vemos abaixo:
Para calcular a capacitância equivalente deste circuito, basta somar o valor dos
capacitores e a tensão de trabalho corresponde à menor de todos os
capacitores. Veja abaixo:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
51
Eletrônica Aplicada
Magnetismo
O magnetismo é uma forma de energia cuja principal propriedade é
atrair outros corpos. Os corpos que possuem o magnetismo são chamados de
ímãs. Os imãs podem ser naturais ou artificiais.
Ímãs naturais – São compostos de ferro conhecidos como magnetita,
encontrados com certa facilidade na natureza.
Ímãs artificiais - São ímãs produzidos pelo homem. Existem hoje ímãs
artificiais tão poderosos que, trabalhando em conjunto com guindastes,
conseguem levantar até carros.
Os ímãs também podem ser classificados como temporários ou
permanentes. Um ímã é permanente quando as propriedades magnéticas
adquiridas pelo corpo são mantidas por toda a sua existência. Por outro lado
um ímã é temporário quando as propriedades magnéticas adquiridas pelo
corpo são perdidas em pouco tempo.
-Imantação ou magnetização
É o ato de fazer com que um corpo apresente propriedades magnéticas.
Existem vária formas de se imantar um corpo, sendo talvez a mais fácil de
todas, imantação por aproximação. Quando aproximarmos um corpo
magnético de um ímã, o corpo adquirir propriedades magnéticas, tornando-se,
deste modo, um ímã temporário.
Uma experiência simples pode ser feita para provar este fenômeno: encoste a
ponta de uma chave
De fenda em um ímã e depois a aproxime de um parafuso. Você verá que a
chave de fenda irá atrair o parafuso. Isso ocorreu por que a chave de fenda foi
imantada, ou seja, adquiriu propriedades magnéticas.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
52
Eletrônica Aplicada
-Campo magnético
É a região ou matéria onde são observadas as propriedades magnéticas.
Graficamente, o campo magnético é representado por linhas que nós
chamamos de LINHAS DE FORÇA.
Um ímã possui extremidades (ou pólos) norte e sul, tendo sido
convencionado que as linhas de força saem sempre da extremidade norte e
entram na extremidade sul do ímã. Veja na figura a seguir como as linhas de
força se difundem em um ímã em forma de barra.
Observe como a agulha da bússola indica a direção e o sentido das linhas de
força do campo magnético. Isso acontecerá sempre que uma bússola for
colocada dentro de um campo magnético.
-Atração e repulsão entre imãs
Quando aproximamos pólos iguais de dois ímãs, haverá repulsão
entre eles. Veja a experiência a seguir, onde um ímã em forma de barra foi
colocado sobre dois lápis. Ao aproximarmos do seu pólo sul o pólo sul de outro
ímã, observamos que o ímã sobre os lápis começa a se deslocar devido a
repulsão que existe entre pólos de mesmo nome.
Da mesma forma, se nós aproximarmos os pólos de nomes diferentes
de dois ímãs, veremos que haverá uma atração entre eles. A figura a seguir
mostra que o pólo sul do ímã sobre o lápis será atraído pelo pólo norte do
outro ímã. Isto ocorre porque pólos de nomes diferentes se atraem.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
53
Eletrônica Aplicada
COMPORTAMENTO DAS SUBSTÂNCIAS EM RELAÇÃO AO MAGNETISMO
Substâncias Ferro magnéticas - São substâncias que se imantam de forma
intensa. Como exemplo de substâncias ferromagnéticas pode citar o Ferro, o
Cobalto e o Níquel.
Substâncias Paramagnéticas - São substâncias que se imantam de forma
pouco intensa. Alumínio, Cromo, Estanho e Ar são exemplos de substâncias
paramagnéticas.
Substâncias Diamagnéticas – São substâncias que enfraquecem o campo
magnético ao qual são submetidas. Cobre Zinco, Mercúrio, Chumbo e Água são
exemplos de substâncias com esta característica.
Eletromagnetismo
O que é eletromagnetismo?
É a produção de fenômenos magnéticos a partir da corrente elétrica, ou
seja, a partir de fenômenos elétricos.
Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica,surgirá ao
seu redor um campo magnético oriundo da passagem da corrente elétrica.
- E para que serve o eletromagnetismo?
O eletromagnetismo serve para produzir energia elétrica a partir do
movimento do motor do carro, por exemplo.
- E como funciona?
Quando ligamos um automóvel o motor vai girar (independentemente de
o automóvel estiver se movendo ou não).
Existe uma correia que faz o rotor do alternador ou o dínamo girar e
através da variação do fluxo eletromagnético (que pode ser feito ao
movimentarmos um ímã próximo a uma bobina), vai aparecer uma tensão,
que chamaremos de tensão induzida.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
54
Eletrônica Aplicada
- Mas o que é um dínamo e um alternador?
Dínamo: gerador de tensão continua;
Alternador: gerador de tensão alternada.
- Onde é utilizado esse tal de eletromagnetismo?
Toda energia elétrica que chega a nossa residência é produzida a partir do
eletromagnetismo. Deu para sentir a importância do eletromagnetismo.
-Campo magnético em espiras (Bobina ou indutor)
Um indutor é um componente eletrônico muito simples, constituído por
uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Entretanto, podese fazer algumas coisas bem interessantes devido às propriedades magnéticas
de indutor (bobina). Pode ser criado, um tipo de imã utilizando-se desta
propriedade magnética da bobina, O componente criado chama-se eletroímã.
Devido ao fato de que o campo magnético ao redor de um fio é circular e
perpendicular a ele, uma maneira fácil de amplificar esse campo magnético é
enrolar o fio como uma bobina, como mostrado abaixo:
Campo magnético de uma volta
Por exemplo, se você enrolar o seu fio ao redor de um prego 10 vezes
(10 espiras), conectar o fio à pilha e trazer uma extremidade do prego perto
da bússola, você vai descobrir que ele exerce um efeito muito maior sobre a
bússola. Na verdade, o prego se comporta da mesma maneira que um ímã em
barra.
Um eletroímã simples
No entanto, o ímã existe somente quando houver corrente fluindo da pilha.
Você acabou de criar um eletroímã e vai descobrir que este ímã tem a
capacidade de içar pequenos objetos de aço como clipes de papel, grampos e
tachinhas.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
55
Eletrônica Aplicada
O que acontecerá se as espiras forem aproximadas umas das outras?
Isso mesmo, será formado um único campo magnético, com as linhas de força
passando por dentro das espiras e retornando por fora.
Observe na figura a seguir a semelhança deste campo magnético com o campo
magnético de um ímã em forma de barra.
- Mas o que é uma bobina?
Uma bobina nada mais é do que muitos metros de fio enrolado num
núcleo (local que serve como base para enrolar os fios, que pode ser uma
barra de ferro, por exemplo), cada volta desse fio nós chamamos de espira e
um conjunto de espiras forma uma bobina.
SÍMBOLO DO INDUTOR
Como já foi dito anteriormente, o indutor é um solenóide ou bobina
que foi projetado para fazer uso de sua indutância. Os indutores encontrados
no mercado normalmente são especificados em mili Henry (mH) ou micro
Henry (μH). Sua utilização é bastante ampla em circuitos elétricos e também
eletrônicos, principalmente aqueles usados em telecomunicações.
Vejamos algumas características das bobinas:
-Indutância
É uma propriedade que caracteriza o fato de uma bobina induzir em si uma
tensão sempre contrária à tensão aplicada na mesma. Essa tensão contrária é
conhecida como força contra eletromotriz (fcem).
Se a corrente elétrica varia de intensidade, o campo magnético em torno do
condutor também varia.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
56
Eletrônica Aplicada
Como o condutor está submetido ao Campo magnético variável (devido a
variação da corrente elétrica que o percorre) aparecerá em seus terminais uma
tensão induzida.
É importante ressaltar que a indutância só e manifesta se a corrente
que passa pelo condutor varia. Isso significa que quando a corrente que passa
pelo condutor é contínua e constante, a indutância não se manifesta.
A tensão induzida em um condutor percorrido por uma corrente elétrica é uma
resposta oferecida por ele as variações de intensidade de corrente elétrica,
devido a sua característica em se opor a tais variações. É por isso que a
indutância só se manifesta quando a corrente varia.
A indutância é uma grandeza física e como toda grandeza física tem
um símbolo e uma unidade de medida. O símbolo da indutância é o L e a
unidade de medida é o Henry representado pela letra H. Mas, o Henry é uma
grandeza muito grande sendo mais comum a utilização de seus submúltiplos,
como o mH e micro H.
Quando passa corrente elétrica no fio da bobina, ela produz um campo
magnético (igual ao de um ímã). Se a corrente for alternada, o campo
produzido também será alternado e induzirá outra tensão na bobina.
Esta tensão fica em oposição à tensão aplicada. Desta forma as
bobinas dificultam a passagem da corrente alternada num circuito. Essa
dificuldade dá-se o nome de Reatância Indutiva, que o contrário da reatância
capacitiva.
Obs: Só vai haver indutância quando houver um fluxo de campo magnético
variável, ou seja, com tensão continua pulsante ou alternada.
Fatores que influenciam na indutância
A indutância depende de vários fatores entre os quais destacamos:
Número de espiras;
Espaçamento entre as espiras;
Secção do fio;
Secção do núcleo;
Tipo de enrolamento.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
57
Eletrônica Aplicada
Reatância Indutiva
É a oposição do indutor a passagem da corrente alternada (CA). O símbolo que
representa a reatância indutiva é o (XL) e é medido em ohms.
XL = Reatância capacitiva
f = Freqüência
L = Indutância
π = 3,14
XL=2. π .F.L
-FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA (FEM)
Sempre que um condutor se movimentar dentro de um campo
magnético, aparecerá em seus terminais uma DDP. Esta DDP é chamada de
FORÇA ELETROMOTRIZ INDUZIDA e o fenômeno em questão é chamado de
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA. O mesmo acontecerá se o condutor se mantiver
em repouso dentro de um campo magnético variável.
Uma DDP também aparecerá nos terminais de um condutor em repouso se
um ímã for aproximado e afastado do mesmo.
Destas três situações nós podemos concluir que: para que apareça uma DDP
nos terminais de um condutor, tem de haver um movimento relativo entre o
condutor e o campo magnético, ou seja, as diversas linhas de força do campo
magnético têm de atravessar o condutor.
O que ocorre dentro do condutor que resulte na DDP?
É de nosso conhecimento que os elétrons são pequeníssimos ímãs e que os
mesmos, estando livres, movimentam-se aleatoriamente dentro do condutor.
Ao ser atravessado pelas linhas de força do campo, os elétrons livres são
obrigados a se deslocar para uma das extremidades do condutor. A
extremidade do condutor para onde os elétrons se deslocam será a polaridade
negativa da DDP, a outra extremidade do condutor será a positiva.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
58
Eletrônica Aplicada
-INDUTÂNCIA MÚTUA
Suponha que dois condutores sejam colocados lado a lado e uma corrente
variável é feita passar por um deles. Se as linhas de força do campo magnético
produzido pela corrente corta o outro condutor, aparecerá nele uma fem. O
mesmo acontecerá se, ao invés de condutores, forem dois indutores colocados
lado a lado. Este fenômeno é conhecido como indutância mútua.
Este é o princípio de funcionamento de um dispositivo chamado
transformador, de grande aplicação em circuitos elétricos e eletrônicos.
Associação de indutores
Assim como os resistores e capacitores, os indutores podem ser associados
obtendo assim indutâncias equivalentes. As associações podem ser série e
paralelo.
ASSOCIAÇÃO SÉRIE
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO
TESTE DE BOBINAS (INDUTORES)
Em X1, medir os terminais da bobina e o ponteiro deve mexer. Se não mexer,
a bobina está aberta (interrompida). Veja abaixo o estado das bobinas
testadas:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
59
Eletrônica Aplicada
Transformadores
Os transformadores são componentes capazes de aumentar ou diminuir
uma tensão e uma corrente através do eletromagnetismo que flui por suas
espiras quando energizadas. O transformador é um dispositivo que permite
elevar ou abaixar
os valores de tensão ou corrente em um circuito de CA.
Todo o fluxo magnético é conduzido pelo núcleo.
A aplicação de uma corrente variável com o tempo em uma das bobinas gera
um fluxo magnético que, por sua vez, induz uma tensão na outra conforme lei
de Faraday.
A bobina que recebe a corrente é denominada bobina ou enrolamento
primário. Na bobina ou enrolamento secundário, está presente a tensão
induzida.
Os Transformadores práticos costumam ter apenas um enrolamento
primário, mas podem ter mais de um secundário.
Relação do transformador
Quando aplicamos uma tensão alternada na bobina de entrada,
denominada “primário”, induzirá uma tensão no secundário, cujo valor
dependerá da relação entre o número de espiras das duas bobinas e do valor
da tensão aplicada ao Primário. Assim, se a bobina de saída tiver o dobro do
número de espiras da entrada, a tensão de saída será dobrada,
Da mesma forma, se tiver metade do número de espiras, a tensão será
reduzida à metade.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
60
Eletrônica Aplicada
Transformadores- Simbologias
Transformador
com núcleo de
ar
Transformador
com núcleo de
ferrito
Transformador
com núcleo de
ferro
Tipos de transformador quanto à relação de transformação
Quanto à relação de transformação os transformadores podem ser
classificados em três grupos:
Transformador elevador
Denomina-se transformador elevador todo o transformador com uma
relação de transformação maior que 1 (NS > NP). Devido ao fato de que o
número de espiras do secundário é maior que do primário a tensão do
secundário será maior que a do primário ( NS>NP ,logo VS>VP).
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
61
Eletrônica Aplicada
Transformador abaixador
É todo o transformador com relação de transformação menor que 1
(NS<NP). Neste tipo de transformadores a tensão no secundário é menor que
no primário (NS<NP, logo VS<VP).
Transformador Isolador
Denomina-se de isolador o transformador que tem uma relação de transformação 1
(NS = NP). Como o número de espiras do primário e secundário é igual, a tensão no
secundário é igual a tensão no primário(NS=NP logo VS=VP)
Este tipo de transformador é utilizado para isolar eletricamente um
aparelho da rede elétrica. Os transformadores isoladores são muito utilizados
em laboratórios de eletrônica para que a tensão presente nas bancadas seja
eletricamente isolada da rede.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
62
Eletrônica Aplicada
Transformadores com múltiplos terminais
Estes transformadores poderão operar com tensão em 110/220v e
dependendo do tipo, podem também fornecer dois ou mais valores de tensão
no secundário.
Secundário com duplo enrolamento
Transformador com center tapy
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
63
Eletrônica Aplicada
O Relé eletromagnético
Os relés são componentes eletromecânicos capazes de controlar circuitos
externos de grandes correntes a partir de pequenas correntes ou tensões, ou
seja, acionando um relé com uma pilha podemos controlar um motor que
esteja ligado em 110 ou 220 volts, por exemplo.
Sem carcaça.
As figuras abaixo ilustram alguns modelos de relés
O funcionamento dos relés é bem simples: quando uma corrente circula
pela bobina, esta cria um campo magnético que atrai um ou uma série de
contatos, fechando ou abrindo circuitos. Ao cessar a corrente da bobina o
campo magnético também cessa, fazendo com que os contatos voltem para a
posição original.
Os relés podem ter diversas configurações quanto aos seus contatos:
podem ter contatos NA, NF ou ambos, neste caso com um contato comum ou
central (C). Os contatos NA (normalmente aberto) são os que estão abertos
enquanto a bobina não está energizada e que fecham, quando a bobina recebe
corrente. Os NF (normalmente fechado) abrem-se quando a bobina recebe
corrente, ao contrário dos NA.
O contato central ou C é o comum, ou seja, quando o contato NA fecha é
com o C que se estabelece à condução e o contrário com o NF.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
64
Eletrônica Aplicada
Especificações elétricas do relé.
Devem ser observadas as limitações dos relés quanto a tensão nominal
da bobina à corrente máxima dos contatos e tensão máxima admitida entre os
terminais. Se não forem observados estes fatores a vida útil do relé estará
comprometida, ou até a do circuito controlado.
O Reed switch
São relés magnéticos, mais o seu formato é muito diferente do relé
eletromagnético. Os contatos estão situados no interior de uma ampola de
vidro, com o qual se consegue uma proteção muito eficaz contra qualquer tipo
de sujeira e umidade.
As laminas são basicamente de uma liga de
ferro, ao aproximar um campo magnético da ampola, provocará o fechamento
entre elas, permitindo assim, a passagem de corrente elétrica. Os Reed`s
switch operam com corrente muito baixa (mA).
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
65
Eletrônica Aplicada
O Diodo semicondutor
O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como
condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada
aos seus terminais. Essa característica permite que o diodo semicondutor
possa ser utilizado em diversas aplicações, como, por exemplo, na
transformação de corrente alternada em corrente contínua.
FORMAÇÃO DO DIODO - JUNÇÃO pn
Um diodo semicondutor é formado a partir da junção entre um
semicondutor tipo p e um semicondutor tipo n. Existem vários processos que
permitem a fabricação desse tipo de estrutura e que utilizam técnicas
altamente sofisticadas para o controle de crescimento dos cristais
semicondutores com os graus de dopagens desejados. A estrutura formada
recebe a denominação de junção pn.
Diodo semicondutor.
Logo após a formação da junção pn, alguns elétrons livres se difundem do
semicondutor tipo n para o semicondutor tipo p. O mesmo processo ocorre
com algumas lacunas existentes no semicondutor tipo p que difundem para o
semicondutor tipo n.
Difusão de elétrons e lacunas logo após a formação da junção pn.
Durante o processo de difusão, partes dos elétrons livres se recombinam
com lacunas na região próxima à junção.
Imediatamente após a formação da junção pn, aparece uma
barreira de potencial que é positiva do lado n e negativa do lado p da
junção.
A tensão VB proporcionada pela barreira de potencial no interior do
diodo, depende do material utilizado na sua fabricação. Valores aproximados
para os diodos de germânio e silício são VB = 0,3 V e VB = 0,7 V,
respectivamente.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
66
Eletrônica Aplicada
ASPECTO E REPRESENTAÇÃO DO DIODO
p
n
O diodo semicondutor é representado em diagramas de circuitos
eletrônicos pelo símbolo ilustrado na figura acima. O terminal da seta
representa o material p, denominado de ânodo do diodo, enquanto o terminal
da barra representa
o material n, denominado de cátodo do diodo.
A identificação dos terminais do componente real pode aparecer na
forma de um símbolo impresso sobre o corpo do componente ou
alternativamente, o cátodo do diodo pode ser identificado através de um anel
impresso na superfície do componente.
Aspectos reais
Formatos em SMD
configuração interna
APLICAÇÃO DE TENSÃO SOBRE O DIODO
A aplicação de tensão sobre o diodo estabelece a forma como o
componente se comporta eletricamente. A tensão pode ser aplicada ao diodo
pela polarização direta ou pela polarização inversa do componente,
conforme examinado a seguir.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
67
Eletrônica Aplicada
POLARIZAÇÃO DIRETA
Polarização direta é uma condição que ocorre quando o lado p é
submetido a um potencial positivo relativo ao lado n do diodo.
Nessa situação, o pólo positivo da fonte repele as lacunas do material p em
direção ao pólo negativo, enquanto os elétrons livres do lado n são repelidos
do pólo negativo em direção ao pólo positivo.
Quando o diodo é polarizado diretamente sob a condição V > VB, diz-se então
que o diodo está em condução.
POLARIZAÇÃO INVERSA
A polarização inversa de um diodo ocorre quando o lado n fica submetido
a um potencial positivo relativo ao lado p do componente.
Nessa situação, os pólos da fonte externa atraem os portadores livres
majoritários em cada lado da junção; ou seja, elétrons do lado n e lacunas do
lado p são afastados das proximidades da junção.
Quando o diodo está sob polarização inversa, impedindo o fluxo de corrente
através de seus terminais, diz-se que o diodo está em bloqueio ou na
condição de corte.
Circuitos equivalentes para o diodo
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
68
Eletrônica Aplicada
Diodo em condução
Com respeito às características de condução do diodo semicondutor,
deve-se levar em conta que o diodo entra em condução efetiva apenas a partir
do momento em que a tensão da fonte externa atinge um valor ligeiramente
superior ao valor VB da barreira de potencial.
Deve-se também considerar a existência de uma resistência elétrica
através da junção quando o diodo está sob polarização direta.
Essa resistência existe em qualquer semicondutor, devido a colisões dos
portadores com a rede cristalina do material. O valor da resistência interna
dos diodos em estado de condução é normalmente inferior a 1ohm.
Assim, um modelo mais aprimorado para o circuito equivalente do diodo
em condução pode ser obtido pela associação série de um resistor Rc,
representativo da resistência direta de condução, com uma fonte de tensão VB
correspondente ao valor da barreira de potencial na junção.
Diodo em bloqueio
O diodo em bloqueio pode, portanto, ser modelado a partir do circuito
equivalente.
CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO
A curva característica do diodo serve para determinar seu
comportamento real qualquer que seja o seu estado de polarização, conforme
examinado a seguir.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
69
Eletrônica Aplicada
Região de condução
Através da curva verifica-se também que, enquanto a tensão sobre o
diodo não ultrapassa um valor limite, que corresponde ao potencial da barreira
VB, a corrente através do diodo permanece muito pequena.
Essa condição está indicada na Fig. A seguir, para um tipo de diodo de
silício, onde Id < 6 mA para Vd < 0,7 V. A partir do valor limite VB = 0,7 V, a
corrente através do diodo pode aumentar substancialmente sem que isso
cause um aumento significativo na queda de tensão através do diodo. Verificase, portanto, que na faixa de valores Vd > 0,7 V, o diodo comporta-se
praticamente como um resistor de baixíssima resistência.
Id(mA)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
6
0
0
0,2
0,4
0,6
Vd(V)
0,8
1
0,7
Curva característica para um tipo comum de diodo de silício.
Região de bloqueio
Como discutido anteriormente, existe uma corrente de fuga quando o
diodo é inversamente polarizado. Essa corrente de fuga aumenta
gradativamente com o aumento da tensão inversa nos terminais do diodo.
I d(mA)
150
100
50
V d(V)
0
-1
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-50
Id(A)
-100
Curva característica de um diodo de silício com escala vertical dupla para detalhar
os regimes de polarização direta e inversa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
70
Eletrônica Aplicada
LIMITES DE OPERAÇÃO DO DIODO
Os limites de operação do diodo em cc estabelecem os valores máximos
de tensão e corrente que podem ser aplicados ao componente em circuitos de
corrente contínua, sem provocar danos a sua estrutura.
Analisando o comportamento do diodo no regime de condução, verificase que a corrente de condução é o fator diretamente influenciado pelo circuito
de alimentação do diodo. A queda de tensão nos terminais do diodo no regime
de condução é praticamente independente do circuito, mantendo-se em um
valor próximo ao valor do potencial da barreira do dispositivo, ou seja, 0,7 V
para o silício e 0,3 V para o germânio.
Dessa forma, os limites de operação do diodo são definidos pela
corrente de condução máxima e tensão inversa máxima descritas a
seguir.
Corrente de condução máxima
A corrente máxima de condução de um diodo é fornecida pelo fabricante
em um folheto de especificações técnicas. Nesses folhetos, a corrente máxima
de condução aparece designada pela sigla IF, com a abreviação F simbolizando
a palavra inglesa forward que significa para a frente, direto(a) etc. Na Tabela
2 são especificados valores de IF para dois tipos comerciais de diodos.
Tabela 2 Valores de IF para dois diodos.
TIPO
IF
SKE 1/12
1,0 A
1n4004
1,0 A
Tensão inversa máxima
Sob polarização inversa, o diodo opera no regime de bloqueio. Nessa
condição, praticamente toda tensão externamente aplicada atua diretamente
entre os terminais do diodo, conforme ilustrado na Fig. Abaixo.
Circuito alimentando diodo sob polarização inversa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
71
Eletrônica Aplicada
Cada diodo tem a estrutura preparada para suportar um determinado
valor máximo da tensão inversa. A aplicação de um valor de tensão inversa
superior àquele especificado pelo fabricante, provoca um aumento
significativo da corrente de fuga suficiente para danificar o componente.
Os fabricantes de diodos fornecem nos folhetos de especificação o valor
da tensão inversa máxima que o diodo suporta sem sofrer ruptura. Esse valor
é designado por VR. Na Tabela estão listadas as especificações de alguns
diodos comerciais com os respectivos valores do parâmetro VR.
Tabela: Especificações de diodos e tensões inversas máximas correspondentes.
VR
TIPO
1N4001
BY127
BYX13
SKE1/12
50 V
800 V
50 V
1.200 V
TESTE DE DIODOS SEMICONDUTORES
As condições de funcionamento de um diodo podem ser verificadas pela
medição da resistência através de um multímetro.
Os testes realizados para determinar as condições de um diodo
resumem-se a uma verificação da resistência do componente nos sentidos de
condução e bloqueio, utilizando a tensão fornecida pelas baterias do
ohmímetro.
Entretanto, existe um aspecto importante com relação ao multímetro que
deve ser considerado ao se testarem componentes semicondutores:
Os multímetros analógicos que, quando usados como ohmímetros, têm
polaridade real invertida com relação à polaridade indicada pelas cores das
pontas de prova.
Isso implica que, para estes multímetros:
Ponta de prova preta---------------Terminal positivo
Ponta de prova vermelha----------Terminal negativo
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
72
Eletrônica Aplicada
EXECUÇÃO DO TESTE
Para o teste de condução (polarização direta) deve-se selecionar x1 e
x10k para o teste de bloqueio (polarização inversa)
A seguir são descritos possíveis testes de diodos que podem ser
realizados com o multímetro.
Diodo em boas condições: O ohmímetro deve indicar baixa resistência para um
sentido de polarização e alta resistência ao se inverterem as pontas de prova
nos terminais do diodo.
Diodo em curto: Se as duas leituras indicarem baixa resistência, o diodo está
em curto, conduzindo corrente elétrica nos dois sentidos.
Diodo aberto (interrompido eletricamente): Se as duas leituras indicarem alta
resistência o diodo está em aberto, bloqueando a passagem de corrente
elétrica nos dois sentidos.
Selecionar x1
Selecionar x10k
Neste exemplo, o diodo está em boas condições.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
73
Eletrônica Aplicada
Circuitos retificadores
Os diodos como já foi visto anteriormente possuem propriedades
retificadoras. Mas na verdade o que é que isso significa?
Isso quer dizer que eles só deixam a corrente fluir em um único sentido, sendo
o contrário impossível. Essa propriedade dos diodos é largamente utilizada nos
retificadores.
Os Retificadores são artifícios utilizados na eletrônica para transformar a
corrente alternada em corrente contínua. Isso pode se dar de diversas
maneiras. Seja através de retificadores de meia onda ou de onda completa.
Os retificadores de onda completa dividem-se em dois tipos: Os que
precisam de tomada central no transformador e os que não necessitam.
Retificadores de Meia Onda
Partindo de um transformador simples, basta acrescentar-lhe um diodo
para retificar a corrente em meia onda, onde só os semiciclos positivos são
aproveitados e transformados em uma corrente constante (contínua):
Retificadores de Meia Onda - negativo
Se a posição do diodo for invertida, conforme ilustrado na próxima
figura, a tensão na carga simplesmente muda de sinal.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
74
Eletrônica Aplicada
Na retificação de meia onda alternam-se os períodos de existência e
inexistência de tensão sobre a carga. Conseqüentemente, o valor medido de
tensão cc média sobre a carga é muito inferior ao valor efetivo ca que seria
medido na entrada do circuito.
Tensão na carga e valor médio cc.
A tensão média Vcc medida na carga , pode ser calculada pela expressão
Vcc 
Vmáx  VB

onde:
Vcc = Tensão contínua média sobre a carga.
Vmáx = Valor máximo da tensão de entrada.
VB= Queda de tensão no diodo durante o regime de condução, que
equivale aproximadamente ao valor do potencial de barreira.
INCONVENIENTES DA RETIFICAÇÃO DE MEIA ONDA
A retificação de meia onda apresenta alguns inconvenientes decorrentes
do princípio de funcionamento, conforme sumarizado a seguir.
Variação na tensão de saída
A tensão de saída é pulsante, variando, portanto, de forma significativa e
diferindo sensivelmente de uma tensão contínua pura.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
75
Eletrônica Aplicada
Baixo rendimento
O rendimento, definido pelo percentual da tensão contínua na saída
relativo a uma dada tensão ca de entrada, é de apenas 45%.
Sub utilização da capacidade do transformador.
Nas retificações empregando um transformador na entrada, existe um
mau aproveitamento da capacidade de transformação pois a corrente circula
em apenas um semiciclo.
FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE MEIA ONDA
O circuito retificador de meia onda pode ser utilizado como fonte de
alimentação para um circuito eletrônico. Para que se tenha uma fonte de
alimentação completa, devem-se acrescentar ao circuito retificador os
seguintes componentes:



Uma chave liga-desliga.
Um fusível de proteção.
Uma chave seletora 110/220V.
O diagrama de circuito de uma fonte de alimentação utilizando esses
componentes básicos é ilustrado na Fig.seguinte, onde se pode observar a
possibilidade de operação tanto em 220 quanto em 110 V na entrada.
Diagrama elétrico da fonte
aspecto real da fonte
Retificador de Onda Completa (trafo com tomada central)
Outro método usado para retificar uma corrente alternada é através de
um transformador que possua tomada central. Esses transformadores são
facilmente encontrados atualmente.
Neles estão geralmente gravados "12 V + 12 V", por exemplo, o que
indica a tensão e o que não quer dizer que ele seja equivalente a um de 24 V.
Para realizar a retificação, basta colocar um diodo em cada um dos terminais e
reservar o terminal central para o negativo:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
76
Eletrônica Aplicada
FUNCIONAMENTO
O princípio de funcionamento do circuito retificador de onda completa
com derivação central pode ser compreendido analisando-se a operação do
circuito por semiciclos da tensão de entrada, conforme exposto a seguir.
Primeiro tempo
Estabelecendo-se a referência de potencial no primário e secundário do
transformador, conforme indicado na Fig.seguinte verifica-se, que durante o
semiciclo negativo da tensão de entrada, o ânodo do diodo D1 fica submetido a
um potencial positivo, ao passo que o ânodo do diodo D2 fica submetido a um
potencial negativo.
Dessa forma, o diodo D1 entra no estado de condução enquanto o diodo
D2 entra em bloqueio.
Segundo tempo
Como pode ser observado anteriormente, a condição de condução de D1
permite a circulação de corrente através da carga do terminal positivo para o
terminal de referência. Nessas condições, a tensão existente no primário é
transferida, com uma inversão de sinal, diretamente para a carga
Durante o semiciclo positivo, ocorre a inversão de polaridade no
secundário do transformador, conforme ilustrado na próxima Figura.
Conseqüentemente, o diodo D1 torna-se inversamente polarizado entrando em
bloqueio. O estado de polarização direta nesse caso ocorre no diodo D2, que
entra no regime de condução.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
77
Eletrônica Aplicada
A corrente agora circula pela carga, através do diodo D2 que está em condução.
O fluxo de corrente mantém-se no mesmo sentido daquele obtido
durante o semiciclo negativo, e a tensão no primário é transferida diretamente
para a carga,
Analisando-se, portanto, um ciclo completo da tensão de entrada,
verifica-se que o circuito retificador transfere para a carga dois semiciclos de
tensão positiva com relação à referência de potencial, lembrando que os diodos
conduzem isoladamente em cada semiciclo.
Resposta do retificador durante um ciclo completo na entrada.
Como a tensão de saída é formada de pulsos idênticos de tensão,a
tensão cc que seria medida na carga pode ser obtida determinando-se o valor
médio da tensão de saída em apenas um semiciclo da tensão de entrada.
Tensão na saída do retificador.
Uma vez que a média pode ser calculada em um único semiciclo, o valor
a ser obtido deve corresponder ao dobro daquele determinado no caso do
retificador de meia onda.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
78
Eletrônica Aplicada
Dessa forma, e com base nos resultados obtidos para o retificador de
meia onda, a tensão Vcc medida na carga é dada por
 VB 
V
Vcc  2 máx




O rendimento da retificação de onda completa com derivação
central é o dobro daquele obtido na retificação de meia onda.
Se as posições dos diodos forem invertidas, conforme ilustrado na
próxima figura, a tensão na carga simplesmente muda de sinal.
Retificador de Onda Completa
Com o mesmo transformador do exemplo anterior é possível fazer um
retificador de onda completa. Sua vantagem é que ele conduz os semiciclos
positivos e os negativos, de um modo que haja uma tensão contínua positiva
durante os dois semiciclos. Durante cada semiciclo, sempre dois diodos estão
em condução e dois em corte:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
79
Eletrônica Aplicada
FUNCIONAMENTO
Primeiro tempo
Considerando o semiciclo de tensão positiva na entrada do circuito
ilustrado abaixo:
Retificador em ponte durante o semiciclo positivo.
Tabela
Polarizações e regimes de operação dos diodos durante o semiciclo
positivo da tensão de entrada.
Diodo
Polarização
D1
ânodo positivo em relação ao
cátodo
cátodo positivo em relação ao
ânodo
cátodo negativo em relação ao
ânodo
ânodo negativo em relação ao
cátodo
D2
D3
D4
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
Regime de
operação
condução
bloqueio
condução
bloqueio
80
Eletrônica Aplicada
Considerando a tabela
Circuito equivalente do retificador em ponte durante o semiciclo
positivo.
Simplificação do circuito
Segundo tempo
Durante o semiciclo negativo, ocorre a inversão de polaridade nos
terminais de entrada do circuito, os regimes de operação dos diodos são
modificados conforme listado na próxima tabela.
Retificador em ponte durante o semiciclo
negativo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
81
Eletrônica Aplicada
Tabela
Polarizações e regimes de operação dos diodos durante o semiciclo
negativo da tensão de entrada.
Diodo
Polarização
D1
ânodo negativo em relação ao
cátodo
cátodo negativo em relação ao
ânodo
cátodo positivo em relação ao
ânodo
ânodo positivo em relação ao
cátodo
D2
D3
D4
Regime de
operação
bloqueio
condução
bloqueio
condução
Com base na Tabela acima
Circuito equivalente para a ponte retificadora durante o semiciclo
negativo.
O circuito equivalente com as chaves em aberto removidas é mostrado
na próxima figura, Um exame do circuito indica que a tensão de entrada é
transferida, com uma inversão de sinal, para a carga. Como a tensão de
entrada é negativa, aquela na carga permanece positiva, completando, assim,
o processo de retificação.
Circuito equivalente resultante do retificador em ponte
semiciclo negativo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
durante o
82
Eletrônica Aplicada
A próxima figura ilustra como a corrente flui no circuito durante o
semiciclo negativo da tensão de entrada, onde se pode verificar que o fluxo de
corrente se dá no mesmo sentido daquele obtido durante o semiciclo positivo.
Fluxo de corrente na ponte retificadora durante o
semiciclo negativo da tensão de entrada.
A ponte retificadora é muitas vezes
representada nos esquemas elétricos pelo símbolo
mostrado ao lado, com a barra e a seta do símbolo
do diodo indicando os terminais positivo e negativo,
respectivamente. Os outros dois terminais
representam os pontos de conexão da tensão de
entrada.
TENSÃO SAÍDA
A ponte fornece na saída o mesmo tipo de forma de onda que aquela
obtida no processo de retificação com derivação central. Na retificação em
ponte, no entanto, há uma alteração no valor de pico da tensão na carga,
devido à existência de dois diodos em regime de condução durante cada
semiciclo da tensão de entrada. Conseqüentemente, a tensão de pico na carga
Fig.21
Representação
é diminuída de uma quantidade correspondente ao dobro
da queda
de tensão
da
ponte
VB através de cada diodo, conforme a próxima ilustração.
retificadora.
Parâmetros definindo as tensões de entrada e saída no
retificador em ponte.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
83
Eletrônica Aplicada
A partir dessas considerações, pode-se concluir que a tensão cc medida
na carga é dada pela expressão
 2VB 
V
Vcc  2   máx




Na prática, para o caso de diodos de silício, a queda de tensão 2VB na
poderá ser desprezada se a tensão de entrada satisfizer a condição Vca > 20 V.
Nessa aproximação, a tensão Vcc poderá ser obtida por intermédio da seguinte
equação:
Vcc(saída)= Vef(entrada)x90%
VANTAGENS DO RETIFICADOR EM PONTE

O retificador em ponte possa operar a níveis mais elevados de potência do
que o retificador center tap.

A tensão no secundário do transformador é utilizada quase que
integralmente para alimentação da carga em cada semiciclo. JÁ Para o
retificador com derivação central, metade do secundário do transformador
fica energizada apenas para manter um dos diodos em bloqueio; o que
implica em uma menor eficiência.

IMPORTANTE: Em ambos os tipos de retificadores, um diodo em curto
normalmente produz curtos nos diodos restantes. Verificada a possibilidade
de existência de um diodo em curto, é prática comum fazer-se a troca de
todos os diodos restantes, mesmo que estes não acusem defeito quando
testados com um ohmímetro.
PONTES RETIFICADORAS COMERCIAIS
A configuração da ponte retificadora é muito empregada em
equipamentos eletrônicos. Isso levou os fabricantes de diodos a produzir
pontes retificadoras pré-fabricadas. Essas pontes nada mais são do que os 4
diodos já ligados entre si, encapsulados em um só componente.
Aspecto de pontes retificadores disponíveis comercialmente.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
84
Eletrônica Aplicada
A Fig.abaixo mostra o diagrama elétrico e o aspecto de uma fonte de
alimentação montada com uma ponte retificadora comercial.
Filtros em fontes de alimentação
A tensão contínua pura se caracteriza por ter uma única polaridade e por
um valor que não varia ao longo do tempo, como mostrado no gráfico abaixo.
Tensão puramente contínua como função do tempo.
A tensão de saída produzida pelos circuitos retificadores, tanto de meia
onda como de onda completa, fornecem em suas saídas um c.c pulsante,
tornando-se imprópria para a alimentação dos circuitos eletrônicos, que
necessitam de uma c.c pura.
Essa deficiência presente no retificador comum é resolvida pelo emprego
de um filtro conectado entre a saída do retificador e a carga.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
85
Eletrônica Aplicada
O filtro atua no sentido de aproximar a tensão na carga, tanto quanto
possível, da tensão contínua ideal, de valor constante como mostrado no
diagrama em blocos abaixo:
Diagrama de blocos de um circuito retificador com filtro na saída.
O CAPACITOR COMO ELEMENTO DE FILTRAGEM
A capacidade de armazenamento de energia elétrica dos capacitores
pode ser utilizada como recurso para realizar um processo de filtragem na
tensão de saída de um circuito retificador. Essa filtragem é realizada
conectando-se o capacitor diretamente nos terminais de saída do circuito
retificador, como mostrado nos dois diagramas abaixo:
Circuitos retificadores de meia onda e onda completa com capacitor de saída.
Considere, por exemplo, a operação do retificador de meia onda com
capacitor de saída. Nos intervalos de tempo em que o diodo entra em regime
de condução, uma parte da corrente flui através da carga com a parte restante
fluindo para o capacitor, como mostrado a seguir:
Operação do retificador de meia onda com capacitor de saída durante o regime
de condução.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
86
Eletrônica Aplicada
Nesses intervalos de tempo, carga elétrica é transferida da armadura
conectada ao cátodo do diodo para a segunda armadura do capacitor.
Nos intervalos de tempo em que o diodo opera no regime de bloqueio, o
capacitor inicia o processo de transferência da carga elétrica da armadura
negativa para a positiva. Com o circuito retificador em bloqueio, não é possível
a ocorrência de um fluxo de corrente através do circuito retificador.
Conseqüentemente, a corrente produzida pela descarga do capacitor flui
através do resistor de carga, conforme ilustrado a seguir:
Operação do retificador de meia onda com capacitor de saída
durante o regime de bloqueio.
Por estar em paralelo com o capacitor, o resistor de carga fica sempre
submetido à mesma diferença de potencial existente entre as armaduras do
capacitor. À medida que ocorre a descarga do capacitor, a diferença de
potencial entre as armaduras diminui.
Tensão de saída do circuito retificador durante o processo de descarga do
capacitor.
Esse processo de descarga continua até o momento em que a tensão na
entrada atinja um valor V1 suficiente para colocar o diodo novamente no
regime de condução. Este valor V1 é exatamente igual à tensão no capacitor
após um certo intervalo de tempo de descarga. A partir desse instante de
tempo, o ânodo do diodo torna-se positivo em relação ao cátodo, e a carga
elétrica armazenada na armadura positiva do capacitor começa novamente a
aumentar.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
87
Eletrônica Aplicada
Gráfico da tensão de saída do retificador de meia onda com filtro capacitivo.
Observando-se o gráfico anterior,nota-se que o diodo permanece em
condução até o instante em que a tensão de entrada atinge o valor máximo
Vmáx. Dessa forma, a colocação do capacitor permite que a tensão de saída,
embora variável, permaneça sempre próxima ao valor máximo Vmáx, obtendose efetivamente um aumento no valor médio da tensão de saída.
O aumento no valor médio da tensão no resistor de carga pode ser
observado comparando-se os gráficos das tensões de saída do circuito
retificador com e sem filtro capacitivo.
Comparação das tensões de saída do circuito retificador de meia
onda com e sem filtro capacitivo.
A colocação de um capacitor na saída de um circuito retificador
aumenta o valor da tensão média na carga.
TENSÃO DE ONDULAÇÃO
O capacitor na saída do circuito retificador sofre sucessivos processos de
carga e descarga. Nos períodos de condução do diodo o capacitor sofre carga e
sua tensão aumenta, enquanto nos períodos de bloqueio o capacitor
descarrega e sua tensão diminui.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
88
Eletrônica Aplicada
Os intervalos de tempo t1 e t2 indicados na próxima figura definem as
durações dos processos de carga e descarga, respectivamente.
t1 = intervalo de tempo do processo de carga do capacitor.
t2 = intervalo de tempo do processo de descarga do capacitor.
Como se pode observar no gráfico a seguir, a tensão de saída não
assume o valor constante característico de uma tensão puramente contínua,
variando no tempo entre os valores extremos V1 e Vmáx.
Essa variação na tensão de saída é denominada de ondulação, termo
derivado do inglês ripple.
Ondulação na tensão de saída do circuito retificador de meia onda com
filtro capacitivo.
Ondulação ou ripple, é a variação observada na tensão de saída
do circuito retificador com filtro capacitivo.
A diferença entre os valores Vmáx e V1 é definida como a tensão de ondulação Vond.
Tensão de ondulação na saída do retificador de meia onda com filtro
capacitivo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
89
Eletrônica Aplicada
Quanto menor o valor da tensão de ondulação presente na saída
de uma fonte retificadora melhor é sua qualidade.
FATORES QUE INFLUENCIAM A ONDULAÇÃO
A ondulação na saída de um circuito retificador depende
fundamentalmente dos três fatores descritos a seguir.
Capacidade de armazenamento do capacitor
A capacidade de armazenamento de um capacitor é proporcional ao valor
de sua capacitância. Fixado o valor da resistência de carga, um maior valor
da capacitância implica um processo de descarga mais lento e,
conseqüentemente, uma menor tensão de ondulação.
Resistência de carga
Quanto maior for o valor da resistência de carga, menor será a corrente
suprida pelo capacitor durante o processo de descarga. Dessa forma, a carga
elétrica armazenada na armadura positiva do capacitor diminui mais
lentamente na descarga, resultando em uma menor tensão de ondulação.
Tipo de circuito retificador
No circuito retificador de onda completa o capacitor é carregado duas
vezes a cada ciclo da tensão de entrada. Esse tipo de circuito opera, portanto,
com a metade do tempo do retificador de meia onda, exibindo assim uma
menor tensão de ondulação.
Gráficos das tensões no capacitor de saída dos retificadores de onda completa
e de meia onda.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
90
Eletrônica Aplicada
Na ausência de um resistor de carga, ou equivalentemente com a saída em
aberto, o capacitor nunca descarrega. Nessas condições, Vond = 0V.
A tensão de saída nesse caso assume a forma mostrada no gráfico
seguinte, tanto para o retificador de onda completa quanto para o de meia
onda.
Tensões de saída dos retificadores de onda completa e meia onda, na ausência
de carga.
Especificação do capacitor de filtro
De acordo com as figuras anteriormente a tensão no capacitor de saída
de uma fonte retificadora depende da tensão de ondulação. Esta, por sua vez,
depende do tipo de circuito retificador, do valor da capacitância do filtro e do
resistor de carga ou equivalentemente da corrente na carga. Essa dependência
torna difícil a obtenção de uma expressão exata que possibilite a determinação
da capacitância do filtro para operação em um valor Vcc pré-especificado.
Entretanto, devido à grande tolerância nos valores de capacitância dos
capacitores eletrolíticos, que pode chegar a 50% do valor nominal, pode-se
formular uma expressão simplificada para obtenção de um valor adequado da
capacitância do filtro. Essa expressão pode ser utilizada no projeto do filtro
capacitivo, sem introduzir erro significativo em situações em que a tensão de
ondulação seja inferior a 20% do valor Vcc . Nessas condições, a capacitância
do filtro pode ser obtida da expressão.
I máx
C T
Vond
onde:




Vond  Tensão de ondulação medida em Volts
Imáx  Corrente máxima na carga em mA
T
 Período aproximado da descarga do capacitor
C = Valor da capacitância do filtro em F
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
91
Eletrônica Aplicada
Para uma freqüência ac de 60 Hz utiliza-se :
 T = 16,6 ms para um retificador de meia onda
 T = 8,33 ms para um retificador de onda completa
A seguir são apresentados dois exemplos de dimensionamento do filtro
capacitivo.
Exemplo 1: Deseja-se montar uma fonte retificadora de meia onda com
tensão de saída de 12V, corrente de 150mA, e com ondulação de 2V.
Assumindo a freqüência da rede elétrica de 60 Hz, determinar a capacitância.
Utilizando T = 16,6 ms, Imáx = 150 mA e Vond = 2 V,
C  16,6 
150
 C  1245 F
2
Exemplo 2: Repetir o Exemplo 1 para o caso de um circuito de onda
completa.
Neste caso, o valor T = 8,33 ms, que fornece
C  8,33 
150
 C  625 F
2
Ao se projetar uma fonte retificadora, além do valor da capacitância do
filtro, deve-se, também, especificar sua tensão de isolação. A tensão de
isolação deve ser sempre superior ao maior valor da tensão de operação do
capacitor.
FILTRO CAPACITIVO IDEAL
O filtro capacitivo ideal seria aquele que possibilitasse a obtenção de uma
tensão de saída não ondulada. Certamente este tipo de capacitor deveria exibir
uma capacidade de armazenamento de carga elétrica elevadíssima para poder
manter a tensão de saída absolutamente constante.Nota-se, portanto, que a
utilização prática de um filtro capacitivo que produza pequena ondulação na
saída requer uma certa ponderação:
Diminuir o percentual de ondulação implica no uso de filtros de
alta capacitância, que além de serem mais volumosos, aumentam o
custo do projeto.
Na prática, os filtros capacitivos normalmente utilizados na construção de
fontes retificadoras são do tipo eletrolítico, pois esse tipo de filtro apresenta
um alto valor de capacitância por unidade de volume.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
92
Eletrônica Aplicada
Vale também observar que, se a tensão de ondulação de uma fonte
retificadora é elevada demais para alimentação de um determinado
equipamento, utilizam-se normalmente circuitos eletrônicos destinados
especificamente à regulação da tensão de alimentação, evitando, assim, a
necessidade de alteração do filtro capacitivo.
FONTE DE ALIMENTAÇÃO SIMÉTRICA
Fornece na sua saída dois valores iguais de tensão, porem com
polaridades opostas, é utilizada principalmente na alimentação de
amplificadores simétricos de potência de áudio.
O Diodo zener
O diodo Zener é um tipo especial de diodo utilizado como regulador de
tensão. A sua capacidade de regulação de tensão é empregada principalmente
nas fontes de alimentação, para obtenção de uma tensão de saída
praticamente constante.
A Fig.mostra o símbolo geralmente utilizado para representação do diodo
Zener nos diagramas de circuito.
Símbolo do diodo Zener.
Aspecto real
Smd
COMPORTAMENTO DO DIODO ZENER
O comportamento do diodo Zener depende fundamentalmente da forma
como é polarizado, conforme discutido a seguir.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
93
Eletrônica Aplicada
POLARIZAÇÃO DIRETA
Quando polarizado diretamente, o diodo Zener se comporta como um
diodo convencional; ou seja, operando no regime de condução com uma queda
de tensão típica através de seus terminais.
200
I (mA)
150
100
50
0
0
0,2 0,4 0,6 0,8
V (Volts)
1
A figura abaixo mostra um circuito utilizado para polarizar diretamente
um diodo Zener de silício, juntamente com a porção da curva característica
representativa da região de condução do diodo.
I
2
1.5
1
0.5
condução
Is
0
I s 0.4 0.6 0.8 V
-1 -0. -0. -0. -0. 0 0.2
1
8
6 bloqueio
4
2
-0.5
-1
Normalmente o diodo Zener não é utilizado com polarização direta nos
circuitos eletrônicos.
POLARIZAÇÃO INVERSA
Até um determinado valor da tensão inversamente aplicada, o diodo
Zener comporta-se como um diodo comum, ou seja, operando no regime de
bloqueio. Neste regime, circula através do diodo uma pequena corrente de
fuga, conforme ilustrado no gráfico o gráfico ao lado.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
94
Eletrônica Aplicada
I2
1.5
1
0.5
V z
0
V
-2 -1 -1 -1 -1 -1 -0 -0 -0 -0 0 0. 0. 0. 0. 1 1. 1. 1. 1. 2
.8 .6 .4 .2 .8 .6 .4
.2 2 4 6 8 2 4 6 8
-0.5
ruptura
-1
-1.5
z
-2
o sinal negativo associado à corrente de fuga ou de saturação
(Is )
indica que, no regime de bloqueio, a corrente flui no sentido inverso através do
diodo.
A partir de um determinado valor da tensão inversa aplicada ao diodo,
ocorre o efeito de ruptura, que faz com que o diodo entre subitamente em
condução, mesmo estando submetido a uma polarização inversa, conforme
ilustrado na figura anterior. A partir dessa condição, a corrente inversa
aumenta rapidamente e a queda de tensão através do diodo se mantém
praticamente constante.
O valor VZ da tensão inversa a partir da qual o diodo Zener entra no
regime de condução é denominado de tensão Zener.
O valor Vz da tensão inversa que coloca o diodo Zener em regime
de condução é denominado de tensão Zener.
Enquanto houver corrente inversa fluindo através do diodo Zener, a
tensão entre os seus terminais mantém-se praticamente fixada no valor VZ.
O funcionamento típico do diodo Zener é com corrente inversa, o que
estabelece uma tensão constante entre os seus terminais.
É importante observar que quando polarizado inversamente, qualquer
junção semicondutora pode sofrer o efeito de ruptura. A diferença fundamental
entre um diodo Zener e aquele aqui denominado de diodo comum ou
convencional, reside no fato de o diodo Zener ser fabricado com materiais
semicondutores condicionados a resistir ao valor intenso da corrente inversa
presente no regime de ruptura, ao passo que um diodo convencional seria
danificado permanentemente se submetido às mesmas condições de operação.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
95
Eletrônica Aplicada
CARACTERÍSTICAS DO DIODO ZENER
São os seguintes os parâmetros utilizados na caracterização do diodo
Zener:


Tensão Zener.
Potência máxima de dissipação.
TENSÃO ZENER
O valor da tensão Zener, ou tensão de ruptura de um diodo é controlada
durante o processo de fabricação e depende da resistividade da junção
semicondutora. A escolha adequada das dimensões, tipo de material e grau de
dopagem, possibilitam a operação normal do diodo mesmo quando submetido
a alto valor de corrente inversa.
Os diodos Zener são fabricados com valores do parâmetro Vz que variam
de 2 V até algumas dezenas de volts. O valor da tensão Zener é fornecido pelo
fabricante nos folhetos técnicos do componente.
POTÊNCIA MÁXIMA DE DISSIPAÇÃO
O diodo Zener operando com uma tensão fixa Vz na região de ruptura, é
percorrido por uma alta corrente inversa, dissipando, portanto, potência na
forma de calor. A potência dissipada Pz pode ser obtida do produto
Pz = Vz Iz
Cada diodo Zener pode operar até um valor máximo da potência de
dissipação, valor este que assegura a operação normal do componente. Esse
limite de potência é fornecido pelo fabricante no folheto de especificações do
diodo.
Utilizando as especificações do parâmetro Vz e da potência máxima de
dissipação Pz,máx, a corrente inversa máxima de operação do diodo Iz,máx, pode
ser calculada:
I z, máx 
Pz, máx
Vz
O valor da corrente, calculado, não pode ser excedido sob pena de
danificação do diodo Zener por excesso de aquecimento.
Os Diodos Zener com potência máxima de dissipação de cerca de 1 Watt
podem ser encontrados com encapsulamentos de vidro ou plástico.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
96
Eletrônica Aplicada
Leitura da Referência encontrada nos diodos zener.
Diodos Zener 0,5W
1N746 – 3V3
1N747 – 3V6
1N748 – 3V9
1N749 – 4V3
1N750 – 4V7
1N751 – 5V1
1N752 – 5V6
1N753 – 6V2
1N754 – 6V8
1N755 – 7V5
1N756 – 8V2
1N757 – 9V1
1N758 – 10V
1N962 – 11V
1N759 – 12V
1N964 – 13V
1N965 – 15V
1N966 – 16V
1N967 – 18V
1N968 – 20V
1N969 – 22V
1N970 – 24V
1N971 – 27V
1N972 – 30V
1N973 – 33V
1N974 – 36V
1N975 – 39V
1N976 – 43V
1N977 – 47V
1N978 – 51V
1N979 – 56V
1N980 – 62V
1N981 – 68V
1N982 – 75V
1N983 – 82V
1N984 – 91V
1N985 – 100V
Diodos Zener 1W
1N4728 – 3V3
1N4729 – 3V6
1N4730 – 3V9
1N4731 – 4V3
1N4732 – 4V7
1N4733 – 5V1
1N4734 – 5V6
1N4735 – 6V2
1N4736 – 6V8
1N4737 – 7V5
1N4738 – 8V2
1N4739 – 9V1
1N4740 – 10V
1N4741 – 11V
1N4742 – 12V
1N4743 – 13V
1N4744 – 15V
1N4745 – 16V
1N4746 – 18V
1N4747 – 20V
1N4748 – 22V
1N4749 – 24V
1N4750 – 27V
1N4751 – 30V
1N4752 – 33V
1N4753 – 36V
1N4754 – 39V
1N4755 – 43V
1N4756 – 47V
1N4757 – 51V
1N4758 – 56V
1N4759 – 62V
1N4760 – 68V
1N4761 – 75V
1N4762 – 82V
1N4763 – 91V
1N4764 – 100V
1N5347 – 10V
1N5348 – 11v
1N5349 – 12v
1N5350 – 13v
1N5351 – 14V
1N5352 – 15V
1N5353 – 16V
1N5354 – 17V
1N5355 – 18V
1N5356 – 19V
1N5357 – 20V
1N5358 – 22V
1N5359 – 24V
1N5360 – 25V
1N5361 – 27V
1N5362 – 28V
1N5363 – 30V
1N5364 – 33V
1N5365 – 36V
1N5366 – 39V
1N5367 – 43V
1N5368 – 47V
1N5369 – 51V
Diodos Zener 5W
1N5333 – 3V3
1N5334 – 3V6
1N5335 – 3V9
1N5336 – 4V3
1N5337 – 4V7
1N5338 – 5V1
1N5339 – 5V6
1N5340 – 6V0
1N5341 – 6V2
1N5342 – 6V8
1N5343 – 7V5
1N5344 – 8V2
1N5345 – 8V7
1N5346 – 9V1
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
97
Eletrônica Aplicada
O Diodo emissor de luz
O diodo emissor de luz é um tipo especial de junção semicondutora
que emite luz quando diretamente polarizada. A sigla LED surgida do
termo inglês Light Emitting Diode, é a denominação amplamente utilizada
nas referências a esse componente.
SMD
O cátodo do LED pode ser identificado como sendo o terminal
localizado próximo ao corte lateral na base do encapsulamento,
Identificação do cátodo de um tipo comum de LED.
LEDs são largamente utilizados como mostradores luminosos em
uma variedade de equipamentos eletro/eletrônicos, em dispositivos de
controle remoto, em sensores de alarmes residenciais ou industriais, ou
mesmo como fontes de luz em sistemas de comunicações ópticas.
Dentre as características principais do diodo emissor de luz, pode-se
destacar:




Baixo consumo de energia.
Imunidade a vibrações mecânicas.
Pequenas dimensões.
Alta durabilidade.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
98
Eletrônica Aplicada
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Como ilustrado na Fig.seguinte quando o diodo emissor de luz é
polarizado diretamente, entra em condução, permitindo a circulação de
corrente.
A corrente através do LED se processa através da injeção de lacunas
provenientes do lado p e de elétrons, do lado n da junção. Dessa forma,
uma grande quantidade de elétrons e lacunas coexistem em uma estreita
região nas proximidades da junção.
Diodo emissor de luz no regime de condução.
A coexistência de elétrons e lacunas possibilita a ocorrência de
processos de recombinação elétron/lacuna. Recombinação é o nome
que se dá ao processo de captura de elétrons por lacunas existentes nas
ligações entre átomos do cristal semicondutor. Nesse processo, o elétron
libera energia na forma de um fóton de luz.
Emissão de fótons por processos de recombinação na junção pn.
PARÂMETROS CARACTERÍSTICOS DO LED
A seguir são apresentados alguns dos parâmetros de especificação
de um LED.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
99
Eletrônica Aplicada
CORRENTE DIRETA NOMINAL
A corrente direta nominal, denotada pelo parâmetro IF é o valor de
corrente de condução especificado pelo fabricante para o qual o LED
apresenta um rendimento luminoso ótimo. Esse valor é tipicamente 20mA
para LEDs disponíveis comercialmente.
CORRENTE DIRETA MÁXIMA
A corrente direta máxima, denotada pelo parâmetro IFM,
corresponde ao valor máximo da corrente de condução que pode fluir
através do LED, sem que este venha a sofrer ruptura estrutural.
TENSÃO DIRETA NOMINAL
A tensão direta nominal, denotada pelo parâmetro VF é a
especificação fornecida pelo fabricante para a queda da tensão típica
através do LED quando a corrente de condução atinge o valor nominal IF ,
como ilustrado na figura abaixo:
Queda de tensão e corrente nominais em um LED.
TENSÃO INVERSA MÁXIMA
A tensão inversa máxima, denotada pelo parâmetro VR, é a
especificação para o valor máximo da tensão inversa que pode ser
aplicada ao LED sem que este venha a sofrer ruptura. A tensão inversa
máxima em LEDs comerciais é tipicamente da ordem de 5V.
Tabela: Parâmetros característicos de alguns LEDs comerciais.
LED
Cor
LD 30C
LD 37I
LD 35I
vermelho
verde
amarelo
VF (IF =
20mA)
1,6V
2,4V
2,4V
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
IF
máx
100mA
60mA
60mA
100
Eletrônica Aplicada
O diodo emissor de luz pode ser testado seguindo o mesmo
procedimento de teste do diodo comum; ou seja, com o emprego de um
multímetro selecionado para medição de resistência. O painel do
instrumento deve indicar valores de alta e baixa resistência ao se alternar
a posição dos terminais de conexão do multímetro aos terminais do LED.
Geralmente o LED acende durante o teste com polarização direta.
OUTROS TIPOS DE LEDs
LED BICOLOR
O LED bicolor consiste essencialmente de dois LEDs colocados em um
único encapsulamento. Esse dispositivo tem três terminais, um dos quais é
comum a ambos os LEDs do encapsulamento. A cor da luz emitida pode ser
selecionada alimentando-se o par de terminais referente a essa cor.
LED bicolor e representação de circuito das conexões elétricas.
LED INFRAVERMELHO
Existem LEDs que emitem luz no infravermelho, que é uma forma de
radiação invisível ao olho humano. Apesar de não se poder observar a luz
emitida de um LED infravermelho, esse dispositivo apresenta o mesmo
princípio de funcionamento dos LEDs convencionais.
Os LEDs infravermelhos são utilizados principalmente em alarmes
residenciais e industriais, em dispositivos de controle remoto e em
sistemas de comunicações ópticas.
Câmera com LED infra
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
101
Eletrônica Aplicada
UTILIZAÇÃO DO LED
O emprego do LED em tensões contínuas exige a fixação da sua
corrente direta nominal. A limitação da corrente pode ser feita através de
um resistor conectado em série com o LED.
O diagrama de um circuito retificador de onda completa que utiliza um
LED como indicador de fornecimento da tensão de saída do circuito.
Circuito retificador de onda completa com LED indicador da tensão cc.
O valor de resistência do resistor limitador pode ser obtido da expressão
Rlim 
Vcc  VB
IF
onde
 Vcc= tensão de saída da fonte.
 VF = tensão nominal de condução do LED.
 IF = corrente nominal de condução do LED.
Exemplo 1: Determinar a resistência do resistor limitador para uma fonte
que fornece uma tensão cc de 10 V, para utilização de um LED LD30C,
como mostrador luminoso.
Da segunda linha da Tabela , tem-se que
VF = 1,6 V , IF = 20 mA
Utilizando o valor Vcc=10 V da Tabela , resulta,
Rlim 
10  1,6 8,4

 Rlim = 420 
0,02
0,02
Nessas condições, a potência dissipada no resistor seria,
P = (Vcc - VB )  IF = (10 – 1,6)  0,02 = 8,4  0,02

P = 168 mW
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
102
Eletrônica Aplicada
O Transistor de junção bipolar(TJB)
Estrutura básica
O transistor bipolar é um componente eletrônico constituído de
cristais semicondutores, capaz de atuar como controlador de corrente, o
que possibilita o seu uso como amplificador de sinais ou como chave
eletrônica.
Em qualquer uma das duas funções o transistor encontra uma ampla
gama de aplicações, como por exemplo:
Amplificador de sinais: Equipamentos de som e imagem e controle
industrial.
Chave eletrônica: Controle industrial, calculadoras e computadores
eletrônicos.
O transistor bipolar proporcionou um grande desenvolvimento da
eletrônica, devido a sua versatilidade de aplicação, constituindo-se em
elemento chave em grande parte dos equipamentos eletrônicos.
A estrutura básica do transistor se compõe de duas camadas de
material semicondutor, de mesmo tipo de dopagem, entre as quais é
inserida uma terceira camada bem mais fina, de material semicondutor
com um tipo de dopagem distinto dos outros dois, formando uma
configuração semelhante à de um “sanduíche”, conforme ilustrado na
figura abaixo.
Estrutura básica de um transistor.
A configuração da estrutura, em forma de sanduíche, permite que se
obtenham dois tipos distintos de transistor:
Um
com as camadas externas de material tipo p e com a camada central
formada de um material tipo n. Esse tipo de transistor é denominado de
transistor bipolar pnp.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
103
Eletrônica Aplicada

Outro com as camadas externas de material tipo n e com a camada
central formada com um material tipo p. Esse tipo de transistor é
denominado de transistor bipolar npn.
Estruturas dos transistores pnp e npn.
Os dois tipos de transistor podem cumprir as mesmas funções
diferindo apenas na forma como as fontes de alimentação são conectadas
aos terminais do componente.
O transistor bipolar
configurações: pnp e npn.
pode
se
apresentar
em
duas
TERMINAIS DO TRANSISTOR
Como mostra a figura ao lado cada uma
das camadas que formam o transistor é
conectada a um terminal que permite a
interligação da estrutura do componente aos
circuitos eletrônicos.
Estrutura básica de um
transistor de três
terminais.
Os terminais recebem uma designação que permite distinguir cada uma
das camadas:

A camada central é denominada de base, sendo representada pela
letra B.

Uma das camadas externas
representada pela letra C.

A outra camada externa
representada pela letra E.
é
é
denominada
denominada
de
de
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
coletor,
sendo
emissor,
sendo
104
Eletrônica Aplicada
As figuras abaixo mostram os dois tipos de transistor, com a identificação
dos terminais.
Transistores pnp e npn com a identificação dos terminais.
O transistor possui três terminais: coletor, base e emissor.
Embora as camadas referentes ao coletor e ao emissor de um
transistor tenham o mesmo tipo de dopagem, elas diferem em dimensão
geométrica e no grau de dopagem, realizando, portanto funções distintas
quando o componente é conectado a um circuito eletrônico.
SIMBOLOGIA
A figura ao lado apresenta os símbolos utilizados na representação
de circuito dos transistores npn e pnp. Como pode ser aí observado, os
dois símbolos diferem apenas no sentido da seta entre os terminais da
base e do emissor.
ASPECTO REAL DOS TRANSISTORES
Os transistores podem se apresentar em diversos encapsulamentos, que
variam em função do fabricante, do tipo de aplicação e da capacidade de
dissipar calor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
105
Eletrônica Aplicada
-Média potência
-Baixa potência
-Alta potência
-Formatos em SMD
Tipos de encapsulamentos
CÓDIGOS DOS TRANSÍSTORES
É a maneira de identificar um transistor. Por trás deste código estão uma série de
características da peça, tais como a máxima corrente que ele agüenta, máxima
tensão, ganho, etc. Abaixo temos alguns dos mais usados:
Baixa potência -BC548, BC558, BC337, BC327, BF494, BF422, BF423, 2SC1815,
2SA1015, 2N2222, etc
Média potência -BD139, BD140, TIP41, TIP42, BUW84, BF459, 2SD401, 2SD1414,
2SB667, 2SB578,etc
Alta potência -2N3055, 2SC2365, 2SD1554, 2SD1877, 2SC4769, BU2508, BU208,
etc.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
106
Eletrônica Aplicada
Teste de transistores
Existem instrumentos sofisticados destinados especificamente ao
teste das condições de operação de um transistor. No entanto, o uso de
um multímetro também permite detectar possíveis defeitos no
componente.
Como no teste de diodos com o uso de um multímetro, o teste de
transistores pode não fornecer um resultado definitivo, e o uso do
multímetro serve apenas para detectar os defeitos mais comuns nos
transistores e diodos.
No caso do diodo, são os seguintes os defeitos de detecção imediata
com o uso de um multímetro:


Junção pn em curto.
Junção pn em aberto.
Como descrito em fascículos anteriores, o teste de qualquer junção
pn com o uso de um multímetro é feito em duas etapas:
Etapa 1: Realiza-se inicialmente a identificação da polaridade real das
pontas de prova do multímetro.
Etapa 2: Após a identificação de polaridade, realiza-se o teste do diodo,
que consiste em detectar a existência de baixa e alta resistências ao se
intercambiarem os dois contatos entre as pontas de prova e os terminais
da junção pn. a estrutura de um transistor consiste em uma junção pn
entre a base e o coletor e de uma segunda junção pn entre a base e o
emissor.
Portanto, para a detecção de defeitos, o transistor pode ser
considerado como composto de dois diodos conectados.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
107
Eletrônica Aplicada
Representação de transistores npn e pnp por diodos equivalentes.
A detecção de defeitos no transistor consiste em verificar a existência
de curto ou de circuito aberto entre os pares de terminais BC, BE e CE.
TESTE COM O USO DO MULTÍMETRO
O procedimento de teste das junções base-coletor e base-emissor é
descrito a seguir tomando como exemplo o caso de um transistor npn.
DETECÇÃO DE DESCONTINUIDADES NAS JUNÇÕES
Com o potencial positivo da ponta de prova aplicado à base do
transistor e o potencial negativo aplicado ao coletor ou ao emissor, como
ilustrado na figura a seguir, as junções correspondentes ficam polarizadas
diretamente.
Na ausência de defeitos, o instrumento deverá indicar baixa resistência
das junções BC e BE. Se houver uma junção em aberto, o instrumento
fornecerá a indicação de uma resistência altíssima quando essa junção
estiver sendo testada.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
108
Eletrônica Aplicada
DETECÇÃO DE CURTOS NAS JUNÇÕES
Para este teste as pontas de prova devem ser conectadas conforme
mostrado na abaixo.
Com a ponta de prova negativa conectada à base, a segunda ponta
de prova polariza inversamente a junção BC ou BE. Na ausência de
defeitos, o multímetro deverá fornecer a indicação de altas resistências
nas junções. Se houver uma junção em curto o instrumento indicará uma
baixa resistência naquela junção.
Teste para detecção de curtos nas junções BC e BE de um transistor npn.
DETECÇÃO DE CURTO-CIRCUITO ENTRE COLETOR E EMISSOR
Para completar os testes deve-se ainda verificar a condição elétrica
entre os terminais do coletor e do emissor.
Com o terminal da base em aberto, o circuito equivalente entre os
terminais B e C corresponde a dois diodos em série conectados
inversamente. Dessa forma o multímetro deverá fornecer uma indicação
de altíssima resistência para as duas possibilidades de conexão das pontas
de prova. Veja na figura:
Teste para detecção de curto-circuito entre os terminais C e E de
um transistor npn.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
109
Eletrônica Aplicada
Para o caso de um transistor pnp os testes podem ser conduzidos
seguindo o procedimento descrito anteriormente, exceto que as pontas de
prova devem ser invertidas com relação às configurações ilustradas
anteriormente.
Todos os testes devem ser realizados com o seletor do
multímetro posicionado na escala R10 ou R100 e com o
transistor desconectado de qualquer circuito externo.
Os testes realizados com multímetro não permitem detectar
alterações nas características do transistor. Mesmo que o
multímetro não detecte defeitos, existe ainda a possibilidade de
que existam alterações nas características do transistor que o
tornem impróprio para uso em circuitos.
Princípio de operação
Para que os portadores se movimentem no interior da estrutura de
um transistor é necessário aplicar tensões entre os seus terminais. O
movimento dos elétrons livres e lacunas está intimamente relacionado à
polaridade da tensão aplicada a cada par de terminais do transistor, como
descrito a seguir.
OPERAÇÃO DO TRANSISTOR NA REGIÃO ATIVA
A estrutura física do transistor propicia a formação de duas junções
pn, conforme ilustrado na próxima figura.


Uma junção pn entre o cristal da base e o cristal do emissor, chamada
de junção base-emissor.
Uma junção pn entre o cristal da base e o cristal do coletor, chamada
de junção base-coletor.
As Junções base-coletor e base-emissor em um transistor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
110
Eletrônica Aplicada
A formação das duas junções no transistor faz que ocorra um
processo de difusão dos portadores. Como no caso do diodo, esse
processo de difusão dá origem a uma barreira de potencial em cada
junção.
No transistor, portanto, existem duas barreiras de potencial, que se
formam a partir da junção dos cristais semicondutores:


A barreira de potencial na junção base-emissor.
A barreira de potencial na junção base-coletor.
Barreiras de potencial formadas nas duas junções de um transistor.
As características normais de polarização dos terminais do transistor
são sumarizadas a seguir.
JUNÇÃO BASE-EMISSOR
Na
condição
normal
de
funcionamento,
denominada
de
funcionamento na região ativa, a junção base-emissor fica polarizada
diretamente:
Polarização da junção base-emissor de transistores pnp e npn para operação na região
ativa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
111
Eletrônica Aplicada
A condução através da junção base-emissor é provocada pela
aplicação de uma tensão externa entre a base e o emissor, com
polarização direta, ou seja, com o material tipo p tendo polarização
positiva com relação ao material tipo n.
Na região ativa a junção base-emissor de um transistor fica
diretamente polarizada.
JUNÇÃO BASE-COLETOR
Para operação na região ativa, a junção base-coletor fica polarizada
inversamente, ou seja, com o material tipo p polarizado negativamente
em relação ao material tipo n, conforme mostrado na próxima figura.
Na região ativa a junção base-coletor de um transistor fica
inversamente polarizada.
Polarização da junção base-coletor de transistores pnp e npn para operação na região
ativa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
112
Eletrônica Aplicada
POLARIZAÇÃO SIMULTÂNEA DAS DUAS JUNÇÕES
Para que o transistor funcione adequadamente, as duas junções
devem ser polarizadas simultaneamente. Isso é feito aplicando-se tensões
externas nas duas junções do componente.
A figura a seguir mostra a forma de polarização de um transistor
para operação na região ativa.
.
Polarizações dos transistores npn e pnp para operação na região ativa.
Uma forma alternativa de configuração, que permite obter a
operação do transistor na região ativa é mostrada na figura baixo, para o
caso de um transistor npn.
Configuração alternativa para operação de um
transistor npn na região ativa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
113
Eletrônica Aplicada
Uma inspeção do diagrama de circuito mostrado na figura anterior permite
extrair as seguintes observações:


A bateria B1 polariza diretamente a junção base-emissor.
A bateria B2 submete o coletor a um potencial mais elevado do que
aquele aplicado à base.
Dessa forma, a junção base-coletor está submetida a uma
polarização inversa, o que juntamente com a polarização direta aplicada à
junção base-emissor, possibilita operação na região ativa do transistor.
Conclui-se, portanto que os dois esquemas mostrados a seguir produzem
polarizações equivalentes nas junções do transistor.
Diagramas de circuito que permitem a operação de um transistor
npn na região ativa.
Em resumo, para operação de um transistor na região ativa, tem-
se:
 Polarização direta da junção base-emissor.
 Polarização inversa da junção base-coletor.
A alimentação simultânea das duas junções, através de baterias
externas, dá origem a três tensões entre os terminais do transistor:



Tensão base-emissor, representada pelo parâmetro VBE.
Tensão coletor-base, representada pelo parâmetro VCB.
Tensão coletor-emissor, representada pelo parâmetro VCE.
Esses parâmetros estão representados nas próximas figuras para os
transistores pnp e npn.
Tensões nas junções dos transistores pnp e npn.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
114
Eletrônica Aplicada
Com base na figura anterior ou alternativamente, somando as
tensões Vcb+Vbe,o resultado será igual a Vce.
VCE  VCB  VBE
Na figura anterior as baterias externas estão polarizadas de forma a
permitir a operação do diodo na região ativa.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO TRANSISTOR BIPOLAR
A aplicação de tensões externas ao transistor provoca o movimento
de elétrons livres e lacunas no interior da estrutura cristalina, dando
origem às correntes nos terminais do transistor.
Sentido das correntes nos transistores npn e pnp para operação na região ativa.
As correntes recebem as seguintes denominações:



IB = corrente de base.
IC = corrente de coletor.
IE = corrente de emissor.
O princípio básico que explica a origem das correntes no transistor é
o mesmo para estruturas npn e pnp, e a análise do movimento de
portadores de carga pode ser realizada tomando-se como exemplo
qualquer das duas estruturas. Isso é feito a seguir para a análise das
correntes em um transistor pnp posto em operação na região ativa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
115
Eletrônica Aplicada
CORRENTE DE BASE
A corrente de base é produzida pela aplicação de uma tensão que
polariza diretamente a junção base-emissor e cujo efeito é semelhante
àquele observado em um diodo semicondutor polarizado diretamente.
Com um valor superior ao potencial de barreira da junção baseemissor, facilita a injeção de lacunas do emissor para a base e de elétrons
livres no sentido inverso. Como no caso de uma junção semicondutora
comum, o potencial de barreira é tipicamente 0,6 a 0,7 V para o silício e
0,2 a 0,3V para o germânio.
Movimento de portadores nas proximidades da junção base-emissor
quando esta é polarizada diretamente.
Transistores são construídos com o emissor tendo um grau de
dopagem muito superior àquele da base.
Dessa forma o fluxo de
portadores ocorre predominantemente por parte das lacunas injetadas na
base.
A pequena quantidade de elétrons disponíveis na base se
recombina com parte das lacunas aí injetadas, dando origem à corrente
de base. Com o pequeno grau de dopagem da base, poucas
recombinações ocorrem, resultando em um pequeno valor para a corrente
de base, normalmente na faixa de microampères a miliampères.
Assim, a maior parte das lacunas provenientes do emissor não se
recombina com os elétrons da base, podendo portanto atingir a junção
base-coletor.
Em um transistor pnp corrente de base é provocada pela
aplicação de uma tensão VEB > 0 ligeiramente superior ao potencial
de barreira da junção base-emissor. Essa corrente é muito
pequena devido ao pequeno grau de dopagem da base.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
116
Eletrônica Aplicada
CORRENTE DE COLETOR
Devido à pequena espessura da região da base e também ao seu
pequeno grau de dopagem, o excesso de lacunas que não se
recombinaram com os elétrons naquela região atingem a junção basecoletor, conforme ilustrado na próxima figura. Como a junção base-coletor
está inversamente polarizada, essas lacunas são aceleradas pela queda de
potencial existente naquela junção, dando origem à corrente de coletor.
Movimento de portadores e correntes resultantes nos terminais de um
transistor pnp.
A corrente de coletor tem um valor muito superior à corrente de
base porque a grande maioria das lacunas provenientes do emissor não se
recombina com os elétrons da base, sendo, portanto injetadas
diretamente no coletor.
Tipicamente, um máximo de 5% do total de lacunas provenientes do
emissor produz a corrente de base, com o restante dando origem à
corrente de coletor. Essa grande diferença entre as correntes de base e de
coletor está ilustrada na figura abaixo:
Comparação entre as correntes de base e de coletor em um transistor
pnp.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
117
Eletrônica Aplicada
CORRENTE DE EMISSOR
A corrente do emissor é resultante da soma da corrente da base com
a corrente do coletor.
Ie=Ib+Ic
Sentidos das correntes em um transistor pnp operando na região ativa.
CONTROLE DE CORRENTE NO TRANSISTOR
A principal característica do transistor reside no fato de a corrente
de base poder controlar eficientemente a corrente de coletor. A corrente
de base pode ser modificada pelo ajuste externo da tensão na junção
base-emissor.
Dessa forma, qualquer variação na tensão da fonte aparece
diretamente como uma variação na altura da barreira de potencial da
junção base-emissor, fazendo que mais ou menos portadores
provenientes do emissor sejam injetados na base. Como as correntes de
base e de coletor variam em proporção direta com o número de
portadores provenientes do emissor, conclui-se que variações na tensão
aplicada à junção base-emissor, ou equivalentemente na corrente de
base, causam variações na corrente de coletor.
Influência da corrente de base na corrente de coletor de um transistor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
118
Eletrônica Aplicada
Nota-se que apesar de a corrente de base ser de pequeno valor, ela
atua essencialmente de forma a liberar a passagem de mais ou menos
corrente do emissor para o coletor. Dessa forma a corrente de base atua
como corrente de controle, e a corrente de coletor, como corrente
controlada.
GANHO DE CORRENTE DO TRANSISTOR
Como discutido na seção anterior, através de um transistor é
possível utilizar um pequeno valor de corrente IB para controlar a
circulação de uma corrente IC, de valor bem mais elevado.
Uma medida da relação entre a corrente controlada IC e a corrente de
controle IB pode ser obtida do parâmetro Definido como ganho de corrente
contínua entre base e coletor.
 DC 
IC
IB
Como na região ativa as correntes IC e IB têm o mesmo sinal, nesse
regime de operação o parâmetro DC é um número positivo.
Cada transistor é fabricado com um valor bem definido para o
parâmetro DC, que depende das características materiais e estruturais do
componente e do regime de operação do transistor.
I C   DC I B
A equação mostra que a corrente de coletor é diretamente
proporcional à corrente de base, e que IC pode ser calculado a partir do
conhecimento dos valores de DC e IB.
É importante salientar que o fato de o transistor permitir a obtenção
de um ganho de corrente entre base e coletor não implica em criação de
correntes no interior da estrutura. Todas as correntes que circulam
em um transistor são provenientes das fontes de alimentação, com
a corrente de base atuando no sentido de liberar a passagem de
mais ou menos corrente do emissor para o coletor.
Os transistores não geram ou criam correntes internamente,
atuando apenas como controladores do nível de corrente fornecido
externamente.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
119
Eletrônica Aplicada
O circuito do coletor
Na grande maioria dos circuitos transistorizados, o coletor do
transistor é conectado à fonte de alimentação através de um resistor de
coletor, representado pelo parâmetro RC, conforme ilustrado abaixo:
Circuito a transistor com resistor de coletor.
O resistor de coletor completa a malha do coletor,que é a porção
do circuito composta pelo grupo de componentes onde circula a corrente
de coletor.
Como pode ser aí observado estes componentes são o resistor RC, a
fonte de alimentação VCC e a porção do transistor entre os terminais do
coletor e do emissor.
A aplicação da segunda lei de Kirchhoff à malha do coletor fornece
VCC  VRc  VCE
onde:
 VCC representa a tensão da fonte de alimentação.
 VRc representa a queda de tensão no resistor RC.
 VCE representa a tensão coletor-emissor.
Desprezando-se a resistência interna da fonte de alimentação, a
tensão por ela fornecida independe da corrente solicitada pelo circuito. Da
lei de Ohm, a queda de tensão no resistor de coletor é relacionada à
corrente na malha pela relação
VRc  RC I C
Como se pode notar, a queda de tensão no resistor varia
proporcionalmente à corrente de coletor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
120
Eletrônica Aplicada
A tensão coletor-emissor VCE é o último termo da equação da malha
de coletor.
VCE  VCC  RC I C
O que indica que a tensão coletor-emissor depende dos valores da tensão
de alimentação e da queda de tensão no resistor RC.
O exemplo a seguir ilustra o emprego das equações da malha do
coletor.
Exemplo : Para o circuito abaixo, o resistor de coletor é de 680. Com a
fonte de alimentação fornecendo uma tensão de 12 V, a corrente de
coletor é de 6 mA. Determinar a tensão coletor-emissor.
A queda de tensão no resistor de coletor pode ser calculada da
VRc  680  0,006A  4,08 V
Utilizando VC  12 V e o valor obtido para a tensão no resistor de
coletor, tem-se que
VCE  12V  4,08V  7,92V
Influência da corrente de base
Como discutido em fascículos anteriores, na região ativa a corrente
de coletor é proporcional a corrente de base de acordo com a relação
I C  I B
com  representando o ganho de corrente do transistor.
Influência da corrente de base nos parâmetros da malha do coletor.
IB
IC
VRc
VCE








CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
121
Eletrônica Aplicada
Exemplo: Para o circuito representado abaixo, a base do transistor é
conectada à fonte VBB por um resistor limitador RB. Determinar os
parâmetros da malha do coletor para: (a) IB = 40 A, (b) IB = 70 A.
Encontrando a corrente de coletor
Tem-se que, RC = 820 , VCC = 10 V,  = 100. Resulta
I C  I B
I C  100  40 A  4000 A  4 mA
Encontrando a tensão no resistor de coletor
VRc  RC I C
VRc  820   0,004 A  3,24 V
Encontrando a tensão entre coletor e emissor
VCE  10 V  3,24 V  6,76 V
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
122
Eletrônica Aplicada
Pratica com transistores em laboratório
Temporizador
Acionando um led.
Temporizador
Comando um carga em C.A
Controlador de velocidade
Relé fotocélula
comandando uma carga em C.A
controlador de velocidade bidirecional
Espaço para anotações:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
123
Eletrônica Aplicada
Fotodetectores e sensores de temperatura
O termo sensor é geralmente utilizado para designar um dispositivo
capaz de transformar variações de uma determinada grandeza física em
variações correspondentes de uma grandeza elétrica. Muitas propriedades
físicas dos materiais são utilizadas na construção de sensores dedicados a
uma larga gama de aplicações, tais como:






Sensores para detecção e medição de aceleração, ou acelerômetros.
Sensores de viscosidade de líquidos.
Sensores de pressão.
Sensores de umidade.
Sensores para detecção e medição de luz, ou fotodetectores.
Termistores, para medição de temperatura.
Devido à abrangência do tema, e ao importante papel
desempenhado pelos fotodetectores e termistores na área da Eletrônica,
as seções seguintes se limitam à análise das propriedades dessas duas
classes de dispositivos.
FOTODETECTORES
Um dispositivo fotosensível ou fotodetector é aquele que produz
uma corrente elétrica quando exposto à radiação na região do espectro
eletromagnético compreendida entre as porções do infravermelho próximo
e ultravioleta. Esses dispositivos são geralmente fabricados com materiais
semicondutores, cuja condutividade é alterada sob a ação de um fluxo
luminoso.
Fotodetectores são utilizados em várias aplicações, tais como:

Detecção de luz: sensores de presença em sistemas de alarme,
contagem de objetos em processos industriais etc.

Medição do nível de iluminamento: fotômetros em processos
fotográficos.

Caracterização da variação de iluminamento: sistemas de controle
automático de iluminação em rodovias, sensores de proximidade de
câmaras fotográficas de focalização automática etc.
Nas seções seguintes, é feito exame mais detalhado de alguns tipos
de fotodetectores de uso freqüente na Eletrônica.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
124
Eletrônica Aplicada
-LDR
O fotoresistor ou LDR (do inglês light dependent resistor) é um
componente constituído à base de material semicondutor cuja
condutividade é alterada sob iluminação. O LDR recebe também a
denominação de fotocélula
ou célula fotoelétrica.
Os LDRs apresentam resistência elevada quando colocados no
escuro, e sofrem redução de resistência à medida que a intensidade da luz
incidente sobre o componente aumenta. A resistência do LDR varia nãolinearmente de alguns megaohms em ambientes escuros a algumas
centenas de ohms sob iluminação, conforme ilustrado no gráfico baixo:
O LDR pode ser configurado para produzir uma tensão dependente
do fluxo luminoso nele incidente. Um circuito divisor de tensão, do tipo
mostrado na figura abaixo, permite esse tipo de operação.
O valor da tensão de saída irá subir
na medida em que o nível de
iluminamento sobre o LDR for diminuindo,
e reduzirá com o aumento de luz sobre o
sensor.
A queda de tensão estabelecida pelo
LDR corresponde ao valor da tensão de
saída.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
125
Eletrônica Aplicada
-FOTODIODO
O fotodiodo é constituído por um diodo especialmente encapsulado
de forma a permitir a exposição da junção pn do dispositivo à luz
ambiente.
Símbolo
aspectos reais
A indicação do ânodo ou cátodo do dispositivo varia entre diferentes
tipos de encapsulamento, e a identificação dos terminais pode ser feita
através do catálogo do fabricante ou do teste com multímetro.
O fotodiodo é configurado para operar com polarização inversa.
Na ausência de iluminação, flui uma pequena corrente de fuga através de
seus terminais.
Quando o dispositivo é exposto à luz, pares elétron-lacuna são
gerados na região de depleção da junção pn do dispositivo. Devido ao alto
campo aí existente, os elétrons e lacunas são acelerados para fora da
região de depleção, o que provoca um aumento na corrente inversa
através do diodo.
Nesse tipo de fotodetector, até um limite máximo
de fluxo luminoso, a corrente inversa varia proporcionalmente com a
intensidade luminosa incidente sobre o dispositivo.
Em um fotodiodo inversamente polarizado, a corrente inversa
é proporcional à intensidade luminosa incidente sobre o
dispositivo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
126
Eletrônica Aplicada
-FOTOTRANSISTOR
O fototransistor é constituído por um transistor especialmente
encapsulado de forma a permitir a exposição da estrutura semicondutora
do dispositivo à luz ambiente.
O fototransistor é semelhante àquela do transistor convencional,
com exceção das setas indicativas da sensibilidade do dispositivo à luz
nele incidente.
Conforme mostrado, em um fototransistor, geralmente o terminal
base é desconectado do circuito. Nessas condições, e na ausência de
iluminação, circula uma corrente de fuga ICEO entre coletor e emissor, e a
corrente de coletor pode ser obtida da relação
I C  I CEO
O terminal do coletor tem um potencial ligeiramente superior àquele
do terminal da base, tornando a junção base-coletor inversamente
polarizada.
Quando luz incide na região próxima à junção base-coletor,
os portadores aí gerados produzem uma corrente de fuga adicional Il na
junção base-coletor. Como qualquer corrente de fuga nessa junção é
amplificada por um fator (+1), a corrente de coletor, sob iluminação,
passa a ser
I C  I CEO    1I l
A corrente gerada na junção base-coletor é amplificada por um fator
(+1) no terminal do coletor do transistor.
Como a corrente Il é
proporcional à intensidade luminosa, uma relação de linearidade existe
entre a corrente de coletor e a intensidade de luz incidente sobre o
dispositivo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
127
Eletrônica Aplicada
A corrente de coletor em um fototransistor varia linearmente
com a intensidade luminosa incidente sobre o dispositivo.
O gráfico a seguir mostra as curvas características de um
fototransistor típico. Como pode ser aí observado, a intensidade luminosa
influencia a relação ICVCE de forma semelhante àquela exercida pela
corrente de base no transistor convencional.
Em alguns casos se torna necessário alterar
determinado nível de iluminamento. Isso pode ser
de uma corrente de base no dispositivo através de
à fonte de alimentação, conforme indicado na
método, contudo, reduz a sensibilidade do circuito.
a tensão VCE para um
realizado pela injeção
um resistor conectado
figura abaixo . Esse
Fig.26
Circuito
a
fototransistor
CENTRO DE ENSINO
com DE TECNOLOGIAS
base
conectada
à
fonte através de
um resistor.
128
Eletrônica Aplicada
TERMISTORES
A dependência com a temperatura da condutividade elétrica dos
materiais semicondutores permite a fabricação do sensor de temperatura
denominado de termistor. Neste tipo de dispositivo, uma variação de
temperatura modifica sua resistência elétrica. Essa modificação pode ser
detectada, por exemplo, como uma modificação da corrente através do
dispositivo quando adequadamente polarizado por uma tensão externa.
Dependendo da forma como a resistência do dispositivo é alterada
pela temperatura, os termistores podem ser do tipo PTC ou NTC.a figura
abaixo mostra o aspecto típico de um termistor e as representações de
circuito geralmente utilizadas.
Aspecto real
aplicação
gráfico
TERMISTOR PTC
O termistor tipo PTC (positive temperature coefficient), exibe
coeficiente de temperatura positivo, ou seja, sua resistência elétrica
aumenta com a elevação de temperatura.
Para cada tipo de termistor PTC existe uma faixa de temperaturas
de operação, onde existe grande variação da resistência elétrica do
dispositivo.
A figura abaixo ilustra a variação de resistência do PTC com a
variação crescente da temperatura, utilizaremos um termistor PTC típico.
Como pode ser aí observado, para esse dispositivo a faixa de
temperaturas de operação está situada entre 50ºC e 120ºC.
símbolo
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
129
Eletrônica Aplicada
TERMISTOR NTC
O termistor tipo NTC (negative temperature coefficient), exibe
coeficiente de temperatura negativo, ou seja, sua resistência elétrica
diminui com a elevação de temperatura. A figura abaixo ilustra a variação
com a temperatura da resistência elétrica de um termistor NTC.
Símbolo
APLICAÇÕES
O termistor, tanto NTC como PTC, pode ser utilizado em um circuito ou
equipamento, de duas formas distintas:

Apenas como sensor da temperatura do equipamento.

Como atuador sobre as condições de operação do equipamento.
O termistor NTC pode ser utilizado, por
exemplo, para manter constante o ponto de
operação de um transistor perante variações na
temperatura de operação, conforme ilustrado na
figura ao lado, Nesse circuito um aumento de
temperatura tende a provocar aumento na corrente
de coletor, como resultado do acréscimo da
corrente de fuga ICBO. Por outro lado, o aumento de
temperatura
também
provoca
redução
na
resistência elétrica do termistor NTC, reduzindo
assim a tensão base-emissor do transistor. Com
isso diminui a corrente de base e o ponto de
operação volta ao seu estado original.
Recapitulando
NTC's: são termistores que diminuem a sua resistência com o aumento da
temperatura.
PTC`s: São termistores que aumentam a sua resistência com o aumento
de temperatura.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
130
Eletrônica Aplicada
O Varistor
Os varistores estão sempre associados a proteção de fontes e
circuitos de alimentação, pois seu funcionamentos se baseia na forte
condução, ou seja, na queda brusca da resistência com o aumento da
tensão.
Esse componente é feito colocando-se entre duas placas metálicas
um dielétrico (não confundir com capacitores) que, com o aumento da
tensão tem sua resistência quase igual a zero. Deve-se prestar atenção
para a tensão de ruptura desejada.
Aspecto real
simbologia
Localização
diagrama de ligação
funcionamento
códigos
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
131
Eletrônica Aplicada
Multivibrador astável
O multivibrador astável é um circuito que possui dois estados semiestáveis. Em outras palavras, o circuito exibe uma alternância de estados
como função do tempo, mesmo na ausência de estímulos externos.
A figura abaixo mostra um circuito típico do multivibrador astável,
onde se pode notar a existência dos capacitores C1 e C2 conectados às
bases dos dois transistores. Esses capacitores são elementos essenciais
para manter o circuito alternando entre seus dois estados possíveis,
conforme examinado a seguir.
Circuito típico de um multivibrador astável.
Multivibrador astável com led´s(pisca-pisca)
R1 e R4 = 1K
R2 e R3 = 47K
C1 e C2 = 47uF (Eletrolíticos)
Q1 e Q2 = BC548 (NPN)
L1 e L2 = LEDs
R2 e R3 = 10K
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
132
Eletrônica Aplicada
CONHECENDO O CI 555
O CI NE555 mais conhecido como o CI 555, fabricado inicialmente
pela firma Signetics, é um circuito integrado de baixo custo e diversas
aplicações, entre suas principais, o mesmo é aplicado como
multivibradores astável e monoestável, casador e/ou detector de
pulsos, etc.
Aspecto real
diagrama interno
Descrição dos terminais
Massa
-
1
CI
555
8
+
7
Descarga
V
Disparo
2
Saída
3
6
Descarga
4
5
Tensão de
controle
RESET
O CI 555 COMO MULTIVIBRADOR ASTÁVEL
Esta montagem é necessária para que o CI555 funcione como
Multivibrador Astável, a entrada RESET( pino 4 ) conecta-se a +V para
evitar reset indesejável na saída. Quanto a conexão de C2 não é
obrigatória, mas melhora o funcionamento do CI ao derivar possívei
ruídos induzidos em tal entrada.
A constante de carga depende da resistência equivalente (R 1 + R2) e
C1, enquanto a constante de descarga, de R2 e C2.
A união das entradas de disparo( pino 2 ) e de Threshold( pino 6 ),
isto significa que no estado inicial( C1 descarregado ) ambos terminais
estarão no mesmo potencial de massa, o que acarreta da saída( pino 3 )
estar em nível alto e o transistor em corte.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
133
Eletrônica Aplicada
Prática de laboratório
Multivibrador astável (oscilador) com CI 555
A frequência de saida será dederminada pela equação abaixo:
F=
1
T
=
1.44
( R1  2 R2 )C1
Perceba que a frequência de oscilação é independente da tensão de
alimentação.
FORMAS DE ONDA
Sinal de saida pino 3
sinal no pino 2(desgarca do capacitor)
Multivibrador monoestável (temporizador)
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
134
Eletrônica Aplicada
Transistor Darlington
A configuração Darlington, mostrada na próxima figura, é uma
forma específica de ligação entre dois transistores.
Configuração interna
símbolo
aspecto real
O princípio de funcionamento da configuração Darlington pode ser
compreendido a partir da análise do circuito simples mostrado na próxima
figura. Como pode ser aí observado, o resistor RB fornece uma corrente de
base IB1 ao transistor T1. Essa corrente é amplificada por T1, gerando uma
corrente de coletor.
Correntes nos transistores da configuração
Darlington.
Devido aos valores tipicamente altos para os ganhos dos dois
transistores, uma carga exigindo um alto valor de corrente pode ser
controlada através de uma corrente na base do transistor T1, que pode
chegar a ser centenas ou até milhares de vezes inferior.
Por exemplo, comparando-se as duas situações mostradas na figura
abaixo, para se obter uma corrente de carga de 2 A, com apenas um
transistor de ganho =50, a corrente de base necessária vale
I B1 
IR
2
=
= 40 mA
1 50
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
135
Eletrônica Aplicada
Por outro lado, para a configuração Darlington com dois transistores
de ganhos 1=2=50 obtém-se
I B1 
IR
2
2
=

= 800 A
1  2  1 50  51 50  50
(a) Amplificador de corrente com apenas um transistor.
(b) Amplificador na configuração Darlington.
Esse resultado mostra que a configuração Darlington permite a
utilização de uma corrente de base muito menor do que aquela obtida
com o uso de apenas um transistor.
A configuração darlington é bastante utilizada na amplificação de
sinais nos estágios de potência dos aparelhos de áudio,como mostrado na
figura abaixo:
- PNP
- NPN
A configuração NPN irá amplificar as variações positivas do sinal de
áudio, enquanto que a configuração PNP amplificará as variações
negativas.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
136
Eletrônica Aplicada
Regulação de tensão á transistor em fontes de
alimentação
A necessidade de projetar e montar fontes reguladas de boa
qualidade provém do fato de as fontes não reguladas nem sempre
atenderem aos requisitos exigidos na maioria das aplicações. Existem
fundamentalmente duas razões pelas quais as fontes não reguladas são
inadequadas em certas aplicações:
Regulação pobre: Como resultado de uma regulação pobre, verifica-se
uma variação na tensão de saída quando a carga é alterada. A influência
de uma regulação pobre no desempenho de uma fonte cc pode ser
observada através de dois gráficos: um correspondente a uma fonte ideal
e o outro, a uma fonte real.
Dependência da tensão de saída com a corrente de carga para uma fonte ideal e uma
fonte real.
Estabilização pobre: Nas fontes não reguladas, a tensão de saída
acompanha as variações na tensão de entrada, conforme ilustrado abaixo:
Redução na tensão de saída provocada por uma redução no nível de entrada.
A finalidade de um regulador de tensão é melhorar o desempenho
das fontes de alimentação, fornecendo um valor preestabelecido de
tensão na saída, independentemente das variações na corrente de carga
ou no nível da tensão ca, como mostrado a seguir:
Efeito de um circuito regulador sobre a tensão de saída de uma fonte retificada.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
137
Eletrônica Aplicada
É importante considerar que não existe um sistema regulador de
tensão perfeito. As variações na tensão de entrada sempre provocam
pequenas alterações na tensão de saída. Os sistemas reguladores devem
funcionar de tal forma que a variação na tensão de saída seja a menor
possível.
Circuitos reguladores
Os circuitos reguladores são
classificados em dois grupos, segundo a
posição do elemento regulador em
relação à carga.
Um dos grupos é
denominado de regulador paralelo,
pois o elemento regulador é disposto
em paralelo com a carga, conforme
ilustrado na figura ao lado. Um exemplo
típico de um circuito pertencente a esse
grupo é o regulador a diodo Zener.
Modelo de um regulador paralelo
O segundo grupo, denominado de regulador série, corresponde a
uma configuração em que o elemento regulador fica disposto em série
com a carga na regulação série, variações na tensão de entrada são
transferidas para o elemento regulador, com a tensão de saída
permanecendo praticamente constante.
Modelo de um regulador série.
REGULAÇÃO SÉRIE COM TRANSISTOR
Os reguladores de tensão do tipo série com transistor são
largamente empregados na alimentação de circuitos eletrônicos por
apresentarem uma boa capacidade de regulação. Na próxima figura está
apresentado o modelo mais simples de um regulador série a transistor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
138
Eletrônica Aplicada
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O princípio de funcionamento do regulador série a transistor pode
ser compreendido analisando-se as tensões nos vários elementos do
circuito mostrado na próxima figura. Como pode ser aí observado, a
associação diodo Zener/resistor, conectada à tensão de entrada, permite a
obtenção de uma tensão constante VZ independentemente das variações
da tensão de entrada.
A tensão constante do diodo Zener, é aplicada à base do transistor,
ou seja, a tensão de base do transistor é dada por
VB  VZ
A tensão na carga é relacionada à tensão base-emissor e a tensão
na base pela relação
VS  VZ  VBE
Como mostrado na próxima figura, a diferença entre a tensão de
entrada e a tensão na carga fica aplicada entre os terminais do coletor e
do emissor.
VS  Vent  VCE
Tensões no regulador série a transistor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
139
Eletrônica Aplicada
ESTABILIZAÇÃO
No regulador série a transistor, a tensão aplicada à base do
transistor corresponde à tensão Zener e pode ser considerada constante.
Nessas condições, a tensão na carga também se mantém constante com
um valor de 0,2 a 0,7 V inferior à tensão Zener.
Como ilustrado na próxima figura, as variações na tensão de
entrada são assimiladas pelo transistor através de modificações na tensão
coletor-emissor.
Como pode ser aí observado, a tensão de entrada é sempre
superior à tensão de saída. Essa condição é necessária pois garante que a
tensão coletor-emissor do transistor possa variar sem alterar a tensão de
saída do circuito. Em geral, a tensão de entrada é aproximadamente 50%
superior à tensão regulada na saída.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
140
Eletrônica Aplicada
REGULAÇÃO
A observação do comportamento das correntes do circuito permite
analisar a forma como o regulador reage às variações na corrente de
carga.
As correntes do circuito regulador estão mostradas na próxima
figura, onde se considera que a corrente de carga esteja inicialmente em
um valor IS. Considera-se que a corrente de coletor seja igual à corrente
de carga, devido à aproximação.
IS  I E  IC
Correntes no regulador série a transistor.
Como se pode observar na próxima figura, a corrente de base
necessária para que o transistor forneça a corrente de carga é obtida da
combinação resistor/diodo Zener. Qualquer modificação no valor da carga
altera a corrente de coletor o que produz uma variação na corrente de
base na mesma proporção.
IS


IC


IC/=IB

IS


IC


IC/=IB

Fixando-se o valor da tensão de entrada Vent, a corrente no resistor R.
IR 
Vent  VZ
R
Permanece fixa, devido ao valor constante da tensão VZ. Tem-se que
IR  IB  IZ
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
141
Eletrônica Aplicada
E as variações em IB e IZ ocorrem em sentidos opostos de forma a
manter IR no seu valor constante.
IB


IZ


IS=cte.
IB


IZ


IS=cte.
Dessa forma, cabe ao diodo Zener liberar mais ou menos corrente
para a base do transistor de forma a manter a corrente de carga
constante.
Verifica-se que no regulador série, a condição fundamental para
manter a tensão de saída constante é o efeito regulador do diodo Zener. A
tensão sobre o diodo deve manter-se no valor VZ independentemente de
variações na carga ou na tensão de entrada.
DIODO COMPENSADOR
A tensão de saída no regulador série pode ser obtida da seguinte
forma:
VS  VZ  VBE
A próxima figura mostra que a tensão de saída é sempre inferior à
tensão Zener por uma quantidade igual à tensão base-emissor. Para
compensar esse decréscimo na tensão de saída, é prática comum
adicionar um diodo compensador, diretamente polarizado, em série com
o diodo Zener.
Regulador série com diodo compensador.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
142
Eletrônica Aplicada
Com a adição do diodo, a tensão aplicada à base do transistor torna-se
VB  VZ  VD
Onde VD é a queda de tensão no diodo diretamente polarizado.
A tensão de saída nessa nova configuração torna-se
VS  VZ  VD  VBE
Sendo o diodo constituído do mesmo semicondutor utilizado na
fabricação do transistor, tem-se que
VD  VBE = 0
Então:
VS  VZ
Dissipação de potência no regulador série
Os reguladores de tensão sempre apresentam elementos que
dissipam potência em forma de calor. No circuito regulador série a
transistor, o elemento responsável pela maior porção da potência
dissipada é o transistor.
Dado que a potência dissipada no transistor pode ser obtida da
expressão aproximada.
PC  VCE I C
Os transistores utilizados nos circuitos reguladores são em geral
transistores de potência, dimensionados de forma que a dissipação real
não provoque o disparo térmico que produz a danificação do
componente.
ENCAPSULAMENTO
Os componentes semicondutores de um circuito dissipam potência
nas junções em forma de calor. Em muitos casos a quantidade de calor
gerada nas junções chega a provocar uma elevação de temperatura
considerável no encapsulamento externo do componente. Para evitar a
destruição do dispositivo, é muito importante que as temperaturas nas
junções não atinjam a temperatura de fusão do material semicondutor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
143
Eletrônica Aplicada
A temperatura das junções de um dispositivo semicondutor depende
fundamentalmente da relação:
Quantidade de
calor gerada
nas junções

Quantidadede calor
transferida para o
ambiente externo
Quando a quantidade de calor gerada nas junções é totalmente
transferida, através do encapsulamento, para o ambiente externo, a
temperatura das junções mantém-se estável.
Calor
gerado
=
Calor
transferido

Temperatura
estável
Se, no entanto, a quantidade de calor transferida para o ambiente
externo for menor que aquela gerada nas junções, existirá uma elevação
de temperatura no material semicondutor.
Calor
gerado
>
Calor
transferido

Elevação de
temperatura
Devido aos efeitos provenientes da geração de calor, o
encapsulamento do dispositivo tem grande importância, pois é através
dele que o calor é escoado das junções para o ambiente externo.
O material utilizado na fabricação do encapsulamento sempre
apresenta certa oposição ao fluxo de calor. Um parâmetro utilizado para
avaliar esse grau de oposição é o que se denomina de resistência
térmica do material.
Resistência térmica é um parâmetro que mede o grau de
oposição ao fluxo de calor através do material.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
144
Eletrônica Aplicada
A resistência térmica é representada pelo parâmetro Rth e medida
em unidades de C/W (grau centígrado por Watt).
Quanto menor for a resistência térmica do encapsulamento entre a
junção geradora de calor e o meio ambiente, mais facilmente o calor será
dissipado. Por essa razão, os transistores de potência são fabricados com
encapsulamento metálico, de baixa resistência térmica.
DISSIPADORES DE CALOR
Os dissipadores de calor são dispositivos metálicos acoplados aos
dispositivos semicondutores com o objetivo de facilitar a transferência de
calor do interior do componente para o ambiente externo.
Fig.12
Dissipador para acoplamento a um transistor de corpo cilíndrico.
Transi
O dissipador reduz a resistência térmica entre
a junção
stor
dee o meioambiente, possibilitando assim operar o dispositivo
semicondutor
a uma
corpo
potência mais elevada que aquela limitada pelo encapsulamento do
cilíndrico
componente.
com
Usando essa técnica, a resistência térmica do
transistor irá diminuir.
dissipador
Essa redução permite que o transistor possa operar a um nível de
de calor.
potência até quatro vezes superior àquele permitido
na ausência do
dissipador, sem que isso provoque uma maior elevação de temperatura do
componente.
MONTAGEM DO TRANSISTOR NO DISSIPADOR
Existe no comércio uma grande variedade de formas e dimensões de
dissipadores, com uma ampla gama de valores de resistência térmica. A
próxima figura mostra um tipo comum de dissipador, para fixação do
transistor TO-3.
Dissipador para fixação do transistor TO-3.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
145
Eletrônica Aplicada
Quando for necessário isolar eletricamente o transistor do
dissipador, utiliza-se um isolante elétrico delgado de mica que,
dependendo de quão fina seja a espessura utilizada, pode apresentar uma
resistência térmica tipicamente baixa.
Devem-se também utilizar arruelas de passagem isolantes para
evitar o contato elétrico dos parafusos de fixação ao dissipador.
As figuras abaixo mostram em detalhes a forma de fixação do
transistor ao dissipador, para obtenção de isolação elétrica entre os dois
componentes.
OTIMIZAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Algumas providências podem ser tomadas para otimizar-se a
transferência de calor entre a junção semicondutora e o ambiente
externo, tais como:

Estabelecer a maior área de contato possível entre o componente
semicondutor e o dissipador.

Afixar firmemente o componente ao dissipador, através de parafusos.

Juntar as regiões de contato entre componente e mica e entre mica e
dissipador utilizando graxa de silicone, eliminando possíveis bolhas de
ar que aumentam a resistência térmica.

Usar dissipadores enegrecidos.

Aumentar a área do dissipador.

Posicionar o dissipador de forma que na montagem final as aletas
fiquem orientadas na posição vertical.

Utilizar refrigeração forçada, através de ventiladores, ou circulação de
água ou óleo no interior do dissipador.

Afastar os dissipadores e os dispositivos semicondutores de elementos
que também sofram aquecimento, tais como transformadores e
resistores de potência.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
146
Eletrônica Aplicada
Fonte regulada com comparador
A fonte regulada com comparador é um circuito eletrônico destinado
a fornecer um valor de tensão contínua constante na saída, quando a
corrente de carga e a tensão de entrada variarem entre valores limites
preestabelecidos. Uma representação simplificada de uma fonte regulada
com comparador está mostrada na figura abaixo:
Bloco representativo da função de uma fonte regulada.
A fonte regulada com comparador é uma versão mais elaborada dos
circuitos reguladores convencionais, sendo utilizada para alimentação de
equipamentos que demandem uma alta estabilidade nas tensões de
operação.
DIAGRAMA DE BLOCOS
Os três primeiros blocos,representam a transformação da tensão
alternada da rede em tensão contínua filtrada, e desempenham as
seguintes funções:
Conversão de nível: Esse bloco é utilizado para a obtenção do nível de
tensão alternada necessário na retificação, a partir das tensões
padronizadas das redes elétricas (110V, 220V).
Retificação: Esse bloco faz a transformação de tensão alternada em
contínua pulsada. Esse processo é executado com o emprego de diodos,
ligados de forma a fornecer uma retificação de meia onda ou de onda
completa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
147
Eletrônica Aplicada
Filtragem: Esse bloco tem por objetivo aproximar a forma de tensão, na
saída da retificação, de uma tensão contínua pura.
Os blocos restantes compõem o módulo regulação e desempenham
as seguintes funções:
Referência: Esse bloco representa o componente ou circuito que tem por
finalidade fornecer a tensão de referência necessária para o
funcionamento do comparador.
Amostragem: A finalidade desse bloco é fornecer uma parcela da tensão
de saída ao comparador.
Comparação: Esse bloco compara as tensões de amostra e referência,
fornecendo na saída uma tensão proporcional à diferença entre aqueles
dois sinais. O circuito comparador atua também como amplificador da
diferença entre as tensões da amostra e da referência.
Controle: Representa o transistor regulador, que recebe na base a tensão
de saída do comparador e realiza a correção na tensão de saída da fonte.
A compreensão da função desempenhada por cada bloco, bem como
a identificação de seus componentes é muito importante, pois facilita a
manutenção e reparo da fonte regulada.
DIAGRAMA DE CIRCUITO
Circuito de uma fonte regulada com comparador.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
148
Eletrônica Aplicada
Circuitos integrados reguladores de tensão
A configuração do regulador de tensão com componentes discretos
(transistor e diodo zener) é muito empregada em equipamentos
eletrônicos. Isso levou os fabricantes de circuitos integrados a produzir os
chamados reguladores de tensão integrada.
O CI regulador de tensão mantém a tensão de saída constante
(estabilizada) mesmo havendo variações na tensão de entrada ou na
corrente de saída.
Diagrama em blocos de uma fonte de alimentação com tensão de saída
regulada.
Símbolo
Aspectos reais
Formatos em SMD
Os reguladores de tensão na forma de C.Is são mais precisos e
tornam o circuito mais compacto pois ocupam menor espaço.
Têm-se vários tipos de reguladores de tensão, dentre os quais
podemos citar os CIs da série 78XX para tensão positiva e os da série
79XX para tensão negativa.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
149
Eletrônica Aplicada
Nota:
As funções dos pinos 1 e 2 da série 79XX são trocadas em relação à série 78XX
Nos reguladores 78XX, o pino 1 é a entrada e o pino 2 é o comum (ligado ao
terra).
Nos reguladores 79XX, o pino 2 é a entrada e o pino 1 é o comum (ligado ao
terra).
O pino 3 é a saída tanto para o 78XX quanto para o 79XX.
Tabela: referencias dos circuitos reguladores de tensão
CI
Tensão de saída CI
Tensão de saída
7805
+ 5V
7905
- 5V
7806
+ 6V
7906
- 6V
7812
+ 12V
7912
- 12V
7815
+ 15V
7915
- 15V
7824
+ 24V
7924
- 24V
Especificações elétricas
As características dos reguladores de tensão 78XX são:
-Máxima tensão de entrada = 35 V
-Tensão mínima de entrada é de aproximadamente 3V acima da tensão de saída
-Máxima corrente de saída = 1 A
-Máxima potência dissipada = 15 W ==> PD = (V.entrada-V. Saída). IL
IL é a corrente de saída.
Tabela: tensão de entrada
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
150
Eletrônica Aplicada
Conversor de 12 v para 5 v com o C.I 7805.
Os reguladores integrados podem ser utilizados para reduzir valores de
Vcc.
RL é a resistência da carga (LOAD) ou o circuito eletrônico que está sendo
alimentado com 5V.Os capacitores C1 e C2 eliminam ruídos de RF e dão
maior estabilidade na tensão de saída.
Considerando IL = 500 mA , tem-se uma potência dissipada no CI de:
PD = ( 12V -- 5V ).0,5 A
=> PD = 3,5W
Fonte regulada com uma tensão de +5V na saída
Para uma tensão de ondulação muito pequena como o que é
exigido pelos circuitos pré-amplificadores de áudio, transmissores de RF,
circuitos digitais, etc, deve-se utilizar um regulador de tensão na saída do
retificador com filtro.
O transformador abaixa a tensão alternada de 127V (rede elétrica) para
7,5V. Os diodos retificam esta tensão alternada de 7,5V. A saída dos
diodos é uma tensão contínua pulsante. O capacitor C de 2200 F filtra
esta tensão pulsante e a torna mais próxima de uma tensão contínua
pura.
O regulador de tensão 7805 estabiliza a tensão de saída em 5V.
A tensão de saída é praticamente igual a uma tensão contínua pura de 5V.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
151
Eletrônica Aplicada
Fonte regulada com uma tensão de +12v na saída
Para uma tensão de +12V na saída, troque o 7805 pelo 7812 e
utilize o retificador em ponte como mostrado abaixo.
Fonte simétrica com tensão de saída regulada
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
152
Eletrônica Aplicada
Fonte regulada e ajustável de 1,25V a 16,5V com o LM317
O CI regulador LM 317 permite o ajuste de sua tensão de saída. Esta
fonte poderá ser utilizada na bancada para alimentar circuitos ou
aparelhos eletrônicos em condições de teste.
Amplificação de sinais elétricos com TJB
Denomina-se sinal elétrico qualquer variação de tensão ou
corrente através da qual seja possível transferir informação.
Representação gráfica de um sinal elétrico.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
153
Eletrônica Aplicada
O sinal de televisão, por exemplo, constitui-se de variações de
tensão que fornecem uma "versão elétrica" das imagens captadas pela
câmara. A música, reproduzida por um alto falante corresponde a um sinal
elétrico transformado em som pelo alto-falante.
Sinais elétricos são variações de tensão ou corrente que
transportam informação.
Dependendo da aplicação a que se destinam, os sinais elétricos
podem ser de grande ou pequena intensidade. Por exemplo, para
movimentar os alto-falantes de um estádio de futebol necessita-se que o
sinal elétrico a ser reproduzido tenha uma grande intensidade, enquanto
que um sinal de pequena intensidade é suficiente para movimentar os
fones de ouvido de um rádio ou gravador.
Para possibilitar a transformação de um sinal de pequena
intensidade em outro de maior intensidade, faz-se uso de um processo
denominado de amplificação que permite manter a freqüência e a forma
do sinal original inalteradas, conforme ilustrado abaixo:
Efeito da amplificação em um sinal elétrico.
AMPLIFICADOR E ESTÁGIO AMPLIFICADOR
O termo amplificador refere-se a todo um conjunto de
componentes e circuitos que realizam a amplificação de um sinal. O
amplificador é geralmente representado em diagramas de circuito pelo
bloco triangular mostrado na figura abaixo:
Representação simplificada de um amplificador.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
154
Eletrônica Aplicada
O amplificador de um toca-discos, por exemplo, é composto de uma
série de pequenos circuitos que, no conjunto, amplificam por mais de
1.000 vezes o sinal de entrada, gerado pelos movimentos verticais da
agulha, de forma a permitir o funcionamento adequado do alto-falante.
Fatores de amplificação da ordem de 1.000 a 2.000 são empregados
constantemente em circuitos de rádio, televisão e em equipamentos de
controle industrial. Entretanto, devido a limitações de ordem prática, não
é sempre possível atingir aqueles altos fatores com o uso de apenas um
amplificador. Para contornar esse tipo de limitação, a amplificação é feita
parceladamente, através de uma série de circuitos, ou estágios
amplificadores, que realizam amplificações sucessivas do sinal,
conforme ilustrado na figura a seguir:
Estágios amplificadores utilizados para aumentar o fator de
amplificação.
GANHO DE UM ESTÁGIO AMPLIFICADOR
O fator de amplificação de um estágio amplificador é denominado de
ganho. Este parâmetro define portanto quantas vezes o sinal é
amplificado pelo estágio.
Admitindo que o sinal de entrada de um estágio amplificador seja
senoidal, conforme ilustrado na figura abaixo, pode-se calcular o ganho
de amplitude pela expressão
G
S pp2
S pp1
onde:
 Spp2 = amplitude do sinal de saída, medida de pico a pico.
 Spp1 = amplitude do sinal de entrada, medida de pico a pico.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
155
Eletrônica Aplicada
Parâmetros utilizados na definição do ganho de amplitude de um estágio amplificador.
A amplitude do sinal pode ser a tensão ou corrente a ele associada.
Pode-se também definir um ganho de potência para um estágio
amplificador como a relação entre a potência de saída e a potência de
entrada, como descrito a seguir.
TIPOS DE ESTÁGIOS AMPLIFICADORES
Os estágios amplificadores podem ser de três tipos:
 Estágio amplificador de tensão.
 Estágio amplificador de corrente.
 Estágio amplificador de potência.
Estágio amplificador de tensão
Esse tipo de estágio é utilizado para aumentar a amplitude de
tensão do sinal de entrada que se situa tipicamente na faixa de microvolts
a milivolts, propiciando um ganho típico da ordem de 100.
Os estágios amplificadores de tensão funcionam com correntes
pequenas não podendo ser utilizados para acionar, por exemplo, um altofalante que necessita de correntes elevadas.
Estágio amplificador de corrente
Como o nome sugere, esse tipo de estágio amplificador destina-se a
fornecer grandes variações de corrente de saída a partir de pequenas
variações na corrente de entrada do estágio.
Estágio amplificador de potência
Esse tipo de estágio tem um pequeno ganho de tensão, usualmente
inferior a 10, podendo propiciar simultaneamente um ganho de corrente.
Destina-se ao acionamento de cargas, como por exemplo, alto-falantes,
relés etc.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
156
Eletrônica Aplicada
Como descrito anteriormente, o ganho dos estágios de potência é
normalmente definido pela relação
GP 
Psaída
Pent
Onde:
 Psaída= potência de saída.
 Pent = potência de entrada.
Um estágio amplificador de potência pode liberar para a carga uma
potência de alguns Watts para uma potência de entrada de alguns
miliwatts.
AMPLIFICADOR DE SOM
O amplificador de som é composto de alguns estágios amplificadores
de tensão e de um estágio amplificador de potência na saída, como
ilustrado na figura a seguir:
Diagrama representativo de um amplificador de som.
No diagrama mostrado na figura anterior, os estágios amplificadores
de tensão têm por finalidade amplificar o sinal de entrada até que a
amplitude da tensão seja suficiente para maximizar o rendimento do
amplificador de potência. Quando utilizados com esse fim, os estágios
amplificadores de tensão são também denominados de préamplificadores.
O estágio amplificador de potência, após receber o sinal préamplificado, libera a potência necessária para acionar os alto-falantes do
sistema de som.
ESTÁGIO AMPLIFICADOR A TRANSISTOR NA CONFIGURAÇÃO EMISSOR
COMUM
O estágio amplificador que utiliza um transistor na configuração
emissor comum, ilustrada na figura abaixo, proporciona um alto ganho de
tensão e de corrente.
Isso permite que essa configuração seja
largamente empregada na construção de amplificadores de potência.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
157
Eletrônica Aplicada
Estágio amplificador com transistor na configuração emissor comum.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O princípio de funcionamento do estágio amplificador
configuração emissor comum pode ser analisado com base na abaixo:
na
Circuito de um estágio amplificador na configuração emissor comum.
a corrente de base pode ser obtida da expressão
I B  I 1 + I ent
onde Ient é a corrente associada ao sinal de entrada e I1 é a corrente no
resistor R1.
Componentes da corrente de base para uma corrente de entrada senoidal.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
158
Eletrônica Aplicada

A corrente de coletor é amplificada por um fator , correspondente ao
ganho de corrente do transistor em relação à corrente de entrada.

A tensão de coletor, ou equivalentemente, a tensão de saída, é
também uma versão amplificada da tensão de entrada. Existe no
entanto um deslocamento no tempo de um semiciclo entre aquelas
duas grandezas.
ACOPLAMENTO DE SINAIS
Um sinal elétrico existente em um circuito eletrônico pode ter um
valor médio não nulo, ou seja, contendo uma componente ou nível cc,
conforme ilustrado na figura abaixo:
(a) Sinal com média temporal nula. (b) Sinal com média temporal não nula.
Como a informação transportada pelo sinal é relacionada apenas às
suas variações no tempo, não é de interesse que a componente cc nele
presente seja transferida entre os diversos estágios que compõem um
circuito eletrônico, pois aquela componente, além de não conter nenhuma
informação, pode alterar significativamente o ponto de operação do
circuito na ausência do sinal.
Como ilustrado na figura a seguir , o emprego de um capacitor ou
de um transformador interconectando estágios sucessivos de um circuito
eletrônico, bloqueia a componente cc, permitindo apenas a passagem da
porção variável do sinal.
Técnicas de bloqueio da componente cc do sinal entre estágios de um circuito
eletrônico.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
159
Eletrônica Aplicada
O princípio ilustrado é utilizado freqüentemente em estágios
amplificadores. Esses estágios estão sempre acompanhados na entrada e
na saída de um capacitor ou de um transformador.
A figura a seguir, mostra um amplificador transistorizado com
capacitores série de entrada e saída. Como pode ser aí observado, o
circuito amplificador propriamente dito recebe apenas a parte variável do
sinal. A fonte cc, utilizada para polarizar o transistor, introduz uma
componente cc no sinal amplificado que também é bloqueada pelo
capacitor de saída.
Arranjo série de um amplificador com dois capacitores para eliminação das componentes
cc presentes nos sinais de entrada e de saída.
Nos estágios amplificadores transistorizados para operação em
freqüências de áudio (20 Hz a 20 kHz), os capacitores de entrada e saída
são, geralmente, eletrolíticos.
Em resumo, o circuito amplificador a transistor na configuração
emissor comum é composto, fundamentalmente, de dois grupos de
elementos:


Elementos de polarização.
Elementos de bloqueio da componente cc do sinal.
Os elementos de polarização são aqueles que têm por finalidade
estabelecer o ponto de operação do transistor, e incluem os resistores de
coletor, de base e de emissor.
Os elementos de bloqueio da componente cc do sinal são
denominados de acopladores e são os transformadores ou os capacitores
de entrada e saída mostrados na figura abaixo:
Elementos de um amplificador a transistor na configuração emissor comum.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
160
Eletrônica Aplicada
DESACOPLAMENTO DO EMISSOR
Nos estágios amplificadores em que o emissor está conectado
diretamente ao terra, como mostrado na figura a seguir, o ganho é
elevado, geralmente maior do que 50. Como desvantagem, aquele tipo de
circuito tem baixa estabilidade térmica, sendo adequado para estágios
amplificadores que não estejam sujeitos a variações muito amplas de
temperatura. Por outro lado, o resistor de emissor, quando incluído no
circuito, reduz sensivelmente o seu ganho, que passa a se situar
tipicamente em um valor próximo a 10.
Amplificador com o emissor do transistor conectado ao terra.
Em um estágio amplificador polarizado por divisor de tensão
a estabilidade térmica pode ser melhorada acrescentando-se um
resistor de emissor ao circuito. Por outro lado, essa modificação
reduz o ganho do estágio.
Para otimizar o desempenho do amplificador, utiliza-se um
capacitor de desacoplamento conectado em paralelo com o resistor de
emissor, conforme indicado na figura abaixo, que permite a obtenção de
um estágio amplificador termicamente estável e com ganho elevado.
Amplificador com capacitor de desacoplamento conectado em
paralelo com o resistor de emissor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
161
Eletrônica Aplicada
Se o capacitor de desacoplamento tiver uma reatância muito baixa,
ele atuará como um curto-circuito apenas em relação à componente
variável do sinal amplificado.
Como ilustrado na próxima figura, na ausência de um sinal de
entrada o capacitor comporta-se como um circuito aberto, não alterando
as tensões de polarização, e portanto o ponto de operação do circuito.
Atuação do capacitor de desacoplamento na ausência de um sinal
na entrada do circuito amplificador.
Aplicando-se um sinal na entrada do amplificador, o capacitor
comporta-se idealmente como um curto-circuito em relação à parcela
variável da tensão do emissor, como ilustrado na próxima figura. Do
ponto de vista da parcela variável da tensão do emissor, tudo se passa
como se o emissor estivesse ligado diretamente ao terra. Dessa forma
pode-se obter um estágio amplificador com ganho da ordem de 50 e com
boa estabilidade térmica.
Atuação do capacitor de desacoplamento na presença de
um sinal na entrada do circuito amplificador.
Para que o capacitor realize o desacoplamento
reatância deve ser pequena.. Na prática, na menor
operação do amplificador, o valor da reatância deve ser
vezes menor do que a resistência do resistor de emissor.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
adequado, sua
freqüência de
pelo menos 10
Por essa razão,
162
Eletrônica Aplicada
capacitores de desacoplamento utilizados em amplificadores, são do tipo
eletrolítico com capacitâncias entre 1F e 50F.
A figura abaixo mostra um estágio amplificador completo, com os
elementos de polarização, de acoplamento e de desacoplamento.
Estágio amplificador completo.
PARÂMETROS DO ESTÁGIO AMPLIFICADOR
Os parâmetros comumente utilizados na caracterização de um
estágio amplificador são os seguintes:




Ganho de corrente.
Ganho de tensão.
Impedância de entrada.
Impedância de saída.
GANHO DE CORRENTE
O ganho de corrente de um estágio amplificador, representado pelo
parâmetro AI, é definido como sendo a relação entre as variações das
correntes de saída IS, e de entrada Ient, ou equivalentemente
I S
I ent
O ganho de corrente do estágio amplificador na configuração
emissor comum equivale ao próprio ganho de corrente do transistor , e
pode ser considerado genericamente como alto, com um fator de algumas
dezenas.
AI 
GANHO DE TENSÃO
O ganho de tensão de um estágio amplificador é definido pela
relação
AV 
VS
Vent
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
163
Eletrônica Aplicada
Na configuração emissor comum o ganho de tensão é fortemente
dependente dos valores dos elementos polarizadores e das correntes de
polarização, dificultando a determinação analítica desse parâmetro.
Entretanto, o ganho de tensão pode ser obtido diretamente, medindo-se
as tensões de saída e de entrada com um osciloscópio.
Em termos de classificação genérica, o ganho de tensão na
configuração emissor comum também pode ser considerado como alto,
tendo um fator típico de algumas dezenas.
IMPEDÂNCIA DE ENTRADA
A impedância de entrada Zi é a resistência oferecida pelos terminais
de entrada do amplificador à passagem da corrente associada ao sinal,
como ilustrado na figura abaixo:
Impedância de entrada de um amplificador.
A impedância de entrada de amplificadores na configuração emissor
comum é geralmente de algumas centenas de ohms, sendo classificada
genericamente como média.
A determinação teórica da impedância de entrada requer a
manipulação matemática das equações do circuito amplificador. Para
evitar as complicações envolvidas no tratamento analítico, pode utilizar-se
uma técnica simples de medição desse parâmetro. A técnica requer o
emprego de um potenciômetro conectado em série a um dos terminais de
entrada do estágio amplificador, como mostrado na figura abaixo.
Técnica de medição da impedância de entrada de um amplificador.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
164
Eletrônica Aplicada
A técnica de medição consiste na execução dos seguintes passos:

Selecionando um valor nulo para a resistência do potenciômetro
mostrado na figura acima , ajusta-se a tensão pico a pico no ponto A
para um valor pré-definido VApp.

Ajusta-se então o potenciômetro até que a tensão no ponto B, VBpp
diminua para a metade da tensão aplicada ao ponto A, ou seja, na
condição
VBpp 
VApp
2
Quando essa condição for atingida, a resistência do potenciômetro
torna-se igual à impedância de entrada do estágio, pois metade da tensão
é aplicada entre os terminais do potenciômetro, com a outra metade
residindo entre os terminais de entrada do circuito equivalente,Pode-se,
então, desconectar o potenciômetro do circuito, sem alterar a posição do
cursor, e medir a sua resistência que fornece o parâmetro Zi do
amplificador.
O conhecimento da impedância de entrada de um amplificador é
importante para a obtenção do correto casamento de impedâncias na
conexão com uma fonte de sinal.
IMPEDÂNCIA DE SAÍDA
O conhecimento da impedância de saída de um amplificador,
representada pelo parâmetro Zo, também é importante para a conexão
adequada da saída do estágio com outro circuito. O valor da impedância
de saída pode ser determinado analiticamente, a partir de um tratamento
matemático das equações do circuito. Entretanto, o valor pode também
ser medido de uma forma simples, utilizando-se um potenciômetro na
saída do circuito, conforme indicado na figura abaixo.
A técnica de medição consiste na execução dos seguintes passos:

Com a chave do circuito, desligada, mede-se a tensão pico a pico VApp
do sinal presente no ponto A.

Liga-se a chave e ajusta-se então o potenciômetro até que a tensão
VApp diminua para a metade de seu valor inicial
Quando essa condição for atingida, a resistência do potenciômetro
tem o mesmo valor da impedância de saída do estágio.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
165
Eletrônica Aplicada
Técnica de medição da impedância de saída de um amplificador.
Nos processos de medição dos parâmetros Zi e Zo o gerador
de sinais deve ser ajustado de forma a não distorcer o sinal de
saída, evitando assim a obtenção de valores incorretos para
aqueles parâmetros.
Os estágios amplificadores em emissor comum têm uma impedância
de saída que pode ser classificada como alta, podendo atingir alguns
milhares de ohms.
As características principais de um amplificador na configuração
emissor comum estão sumarizadas na Tabela 1.
Tabela 1: Ordens de grandeza dos parâmetros de um
amplificador na configuração emissor comum.
Parâmetro
AI
AV
Zi
Zo
Ordem de grandeza
Alto ( dezenas de vezes)
Alto ( dezenas de vezes)
Média ( centenas de ohms)
Alta (centenas a milhares de
ohms)
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
166
Eletrônica Aplicada
Amplificador operacional
O amplificador operacional (AO) é um circuito eletrônico, disponível
na forma de circuito integrado, com características que se aproximam
daquelas de um amplificador ideal. Sua versatilidade o torna aplicável em
uma variedade de equipamentos eletrônicos, tais como aqueles utilizados
em circuitos industriais, circuitos de áudio, e na filtragem de sinais, entre
outros.
SMD
O termo amplificador operacional tem origem nas primeiras
aplicações dessa classe de dispositivos que eram dirigidas para a
realização de operações matemáticas de adição, subtração e
multiplicação, executadas eletronicamente nos antigos computadores
analógicos.
REPRESENTAÇÃO DE CIRCUITO DE UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL
O símbolo utilizado para representar o amplificador operacional em
diagramas de circuito, corresponde a um triângulo que aponta no sentido
de amplificação do sinal, conforme ilustrado na figura a seguir. Ao
triângulo são acrescentados terminais que representam pontos de
conexão com o circuito externo.
Representação de circuito de um amplificador operacional.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
167
Eletrônica Aplicada
Como mostrado na figura anterior, existem fundamentalmente 5
terminais que fazem parte de todos os tipos de amplificadores
operacionais:




Dois terminais para alimentação.
Um terminal de saída.
Um terminal de entrada não inversora.
Um terminal de entrada inversora.
TERMINAIS DE ALIMENTAÇÃO DO AO
Devido às suas características de construção, os amplificadores
operacionais devem ser alimentados com tensões simétricas. A Fig.2
ilustra o emprego de uma fonte simétrica para alimentação de um AO.
Forma de alimentação de um AO.
É importante observar que os AOs não são ligados diretamente ao
terminal terra(0V) da fonte simétrica, pois o circuito compondo o
amplificador operacional dispõe internamente desse terminal, como
ilustrado abaixo:
Diagrama da estrutura interna de um AO.
Outros componentes ou circuitos que estejam ligados ao AO e que
necessitem do terminal terra podem utilizar aquele terminal diretamente
da fonte simétrica, como mostrado no próximo exemplo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
168
Eletrônica Aplicada
Amplificador operacional conectado a um circuito com fonte simétrica.
TERMINAIS DE ENTRADA DO AO
A finalidade básica de um amplificador operacional é realizar a
amplificação tanto de tensões contínuas como alternadas. O componente
possui dois terminais de entrada.


Um terminal de entrada inversora, indicado pelo sinal () no símbolo do
AO.
Um terminal de entrada não inversora indicado pelo sinal (+) no
símbolo do AO.
Para os sinais ou tensões aplicadas na entrada inversora () o AO se
comporta como um amplificador que introduz uma defasagem de 180º no
sinal de saída em relação ao sinal de entrada. Esse efeito está ilustrado na
figura abaixo para um sinal aplicado ao terminal inversor.
Para os sinais ou tensões aplicadas na entrada não inversora (+), o
AO não introduz nenhuma defasagem entre a entrada e a saída, conforme
ilustrado abaixo:
Relação entre os sinais de entrada e saída de um AO para um sinal aplicado à
entrada inversora do dispositivo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
169
Eletrônica Aplicada
Relação entre os sinais de entrada e saída de um AO para um sinal aplicado à
entrada não inversora do dispositivo.
CARACTERÍSTICAS DE UM AO
As características ou parâmetros de um AO são fornecidos no folheto
de especificações do fabricante e possibilitam ao usuário determinar, entre
os diversos tipos de dispositivos, aquele que se adapta a uma
determinada necessidade. Entre os parâmetros especificados, aqueles que
merecem atenção especial são os seguintes:






Impedância de entrada.
Impedância de saída.
Ganho de tensão em malha aberta.
Tensão offset de saída.
Rejeição de modo comum.
Banda passante.
As características de um amplificador operacional real podem ser
analisadas com base nos parâmetros característicos de um AO ideal.
Nesse sentido, os fabricantes procuram continuamente desenvolver novos
circuitos cujas características se aproximam das ideais. São definidos nas
seções seguintes os parâmetros característicos listados anteriormente.
IMPEDÂNCIA DE ENTRADA
A impedância de entrada Zi de um AO é aquela que seria medida
entre os terminais de entrada do dispositivo, conforme mostrado abaixo:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
170
Eletrônica Aplicada
Idealmente o AO deveria ter terminais de entrada totalmente
isolados, e conseqüentemente, o AO ideal deve exibir um impedância de
entrada infinita. A aplicação de uma tensão de entrada resultaria em uma
corrente injetada nula, pois a condição Zi   fornece
Ii 
Vi
V
 i 0
Zi

Um AO real, construído na forma de um circuito integrado tem uma
impedância de entrada da ordem de vários megahoms. Esse alto valor
permite, em muitos casos, utilizar o valor ideal Zi   para o amplificador
operacional real, e nessa aproximação pode-se considerar que a corrente
injetada em um AO real é praticamente nula.
IMPEDÂNCIA DE SAÍDA
A impedância de saída Zo de um AO é aquela que seria medida entre
o terminal de saída e o terra do circuito. O modelo de circuito para a saída
de um AO corresponde a uma fonte de tensão ideal em série com um
resistor de resistência Zo.
Representação do parâmetro Zo de um AO.
Idealmente um amplificador operacional deve exibir Zo = 0  de
forma a ter uma saída que se comporte como uma fonte de tensão ideal
para a carga, ou seja, uma fonte com resistência interna nula, como
indicado na Fig.9.
Modelo de circuito para a saída de um AO ideal.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
171
Eletrônica Aplicada
Com impedância de saída nula, a tensão de saída de um AO ideal
depende apenas do valor do sinal de entrada e do ganho do dispositivo,
sendo independente da corrente solicitada pela carga.
Em um amplificador operacional real a impedância de saída pode
estar situada na faixa 10  < Zo < 1 k. Através de um circuito externo a
impedância de saída de um AO pode, em alguns casos, ser reduzida a
valores Zo < 1.
Um valor não nulo para a impedância de saída de um AO real é um
fator indesejável pois a tensão de saída tende a diminuir com o aumento
da corrente solicitada pela carga. Isso pode ser concluído com base na
figura abaixo, que indica a existência de uma tensão de carga
Vo  V  I o Zo  V
Parâmetros elétricos de um AO real com saída conectada à carga.
Em resumo, a tensão de saída Vo de um AO real depende dos
seguintes fatores:



Tensão de entrada.
Ganho do AO.
Corrente solicitada pela carga.
GANHO DE TENSÃO DIFERENCIAL
O sinal a ser amplificado por um AO pode ser aplicado de três
maneiras:



Entre a entrada inversora () e o terminal terra.
Entre a entrada não inversora (+) e o terminal terra.
Entre as entradas (+) e ().
Quando o sinal é aplicado entre os dois terminais de entrada, na
forma mostrada na próxima figura, o AO atua como amplificador
diferencial. Existem dois tipos de ganho associados ao amplificador
diferencial:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
172
Eletrônica Aplicada


Ganho em malha aberta.
Ganho em malha fechada.
Configurado como amplificador diferencial.
Ganho em malha aberta: Esse parâmetro é definido como sendo o
ganho do amplificador diferencial quando não há ligação entre o terminal
de saída e um dos terminais de entrada, conforme mostrado na figura
anterior. O ganho em malha aberta depende apenas das características
intrínsecas do AO.
Ganho em malha fechada:
Esse parâmetro é definido como sendo o
ganho do amplificador diferencial quando é
feita uma realimentação externa, conectando o
terminal de saída a um dos terminais de
entrada, conforme mostrado ao lado. O ganho
em malha fechada depende, além das
propriedades
intrínsecas
do
AO,
dos
parâmetros elétricos dos elementos de circuito
utilizados na realimentação.
Os folhetos de especificações do
fabricante fornecem o ganho diferencial em malha aberta (Ad).
Idealmente o ganho diferencial em malha aberta de um amplificador
operacional deveria ser infinito, ou seja, Ad  .
No entanto, o
componente real apresenta um ganho que pode variar de 103 a 106.
O ganho de um AO pode ser reduzido a um valor específico com o
emprego de um circuito de realimentação, do tipo mostrado na figura
anterior. Essa é uma das características mais importantes do amplificador
operacional, pois o ganho em malha fechada torna-se dependente apenas
dos parâmetros elétricos associados aos componentes do circuito de
realimentação.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
173
Eletrônica Aplicada
TENSÃO OFFSET DE SAÍDA
Um amplificador operacional ideal deveria exibir tensão de saída
nula, se ambos os terminais de entrada estivessem aterrados, conforme
ilustrado na figura abaixo. No entanto, o componente real exibe tensão
de saída não nula mesmo com os terminais de entrada aterrados.
AO ideal com os dois terminais de entrada aterrados.
Qualquer valor de tensão que surge na saída de um AO com
terminais de entrada aterrados é denominado de tensão offset de saída,
VOS. Em geral, a tensão offset de um AO pode chegar a alguns milivolts.
Um dos terminais do AO, denominado de offset null, pode ser
conectado a um circuito externo, de forma a permitir o ajuste da tensão
de saída até um valor nulo, quando as entradas estiverem aterradas. Esse
terminal adicional está mostrado na representação de circuito do AO da
figura abaixo:
Representação de circuito de um AO com a inclusão do terminal offset null.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
174
Eletrônica Aplicada
AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741
Um amplificador operacional freqüentemente utilizado em circuitos
eletrônicos é o 741, devido ao seu baixo custo e relativamente bom
desempenho. O campo de aplicações deste AO é tão extenso que um
grande número de fabricantes de circuitos integrados produz
amplificadores
operacionais
com
características
e
designações
praticamente idênticas, como por exemplo, MA741, LM741, MC741,
SN72741, AD741 etc.
A Tabela abaixo resume os valores típicos dos parâmetros do AO
741 juntamente com os valores correspondentes a um AO ideal. Os
parâmetros aí listados mostram que o 741 tem características próximas
àquelas de um amplificador operacional ideal.
Parâmetros típicos do AO 741 e valores correspondentes de um AO ideal.
Parâmetro
Zi
Zo
Ad
CMRR
AO ideal

0


741
2 M
75
106dB
90dB
O folheto de especificações do fabricante também fornece uma série
de informações adicionais, que permitem estabelecer o desempenho do
componente e valores máximos admitidos para as grandezas elétricas de
alimentação e entrada, bem como temperatura de operação do
componente. A Tabela abaixo lista os valores máximos permitidos para
os componentes da série AD741(J, K, L ou S), fabricados pela Analog
Devices.
Valores máximos permitidos para os componentes da série AD741 (J, K, L ou S).
Parâmetro
Valor máximo
permitido
Tensão de alimentação
Dissipação interna de potência
Tensão diferencial de entrada1
Tensão de entrada2
Faixa de temperatura durante armazenagem
Temperatura durante soldagem (até 60 seg)
Duração de curto-circuito na saída
Temperatura de operação
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
 22 V
500 mW
 30 V
 15 V
o
 65 C a 150 oC
+ 300 oC
Indefinido
70 oC
175
Eletrônica Aplicada
AJUSTE DE OFFSET DO AO 741
A figura a seguir mostra a disposição dos terminais do 741. Como
pode ser aí observado, existem dois terminais que são utilizados para o
ajuste da tensão offset na saída.
Disposição dos terminais do 741
O procedimento recomendado pelo
fabricante para a efetuação do ajuste de offset é
mostrado na figura ao lado. A técnica utiliza um
potenciômetro de 10k conectando ambos os
terminais, com o terminal ajustável do
potenciômetro conectado diretamente ao
terminal VCC da fonte os terminais de entrada,
ajusta-se o potenciômetro até o ponto em que a
tensão de saída se reduz a um valor nulo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
176
Eletrônica Aplicada
Transistor de efeito de campo(FET)
O transistor de efeito de campo tem capacidade de exercer o
controle de corrente através da tensão aplicada em um de seus terminais,
sendo utilizado, principalmente, nos estágios de entrada de instrumentos
de medida, tais como osciloscópios, voltímetros eletrônicos, receptores
etc., onde seja necessária uma elevada impedância de entrada.
O transistor de efeito de campo é geralmente designado pela
abreviação FET cujas letras correspondem às iniciais do termo inglês field
effect transistor. Existem duas categorias de dispositivos de efeito de
campo:
-O transistor de efeito de campo de junção, designado pela sigla JFET.
-O transistor de efeito de campo de porta isolada, designado pela sigla
MOSFET.
As características principais dessas duas categorias de dispositivos
são examinadas a seguir.
TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO DE JUNÇÃO
O JFET é constituído por um substrato de material semicondutor
exibindo um tipo de dopagem, no qual é formado, por técnicas de
implantação iônica, um canal de dopagem distinta daquela correspondente
ao substrato, conforme ilustrado abaixo:
Estrutura básica de um JFET.
Dois tipos de dispositivos podem ser fabricados, conforme ilustrado
na figura abaixo:
Substrato do tipo p e canal do tipo n, denominado de JFET canal n
Substrato do tipo n e canal do tipo p, denominado de JFET canal p.
JFETs canal n e canal p.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
177
Eletrônica Aplicada
TERMINAIS DE LIGAÇÃO DO JFET
Os JFETs possuem 3 terminais. Dois terminais estão ligados às
extremidades do canal e são denominados de fonte e dreno, como mostrado
na figura abaixo: O terminal fonte é identificado pela letra S (do inglês source)
e o terminal dreno pela letra D (do inglês drain). O terceiro terminal,
denominado de porta é identificado pela letra G (do inglês gate), sendo
conectado diretamente ao substrato.
Terminais de um JFET.
Os terminais dreno e fonte servem a propósitos distintos e
conseqüentemente não podem ser trocados um pelo outro, nas montagens
envolvendo FETs.
FORMAS DE ENCAPSULAMENTO
Os transistores de efeito de campo são fabricados em invólucros
semelhantes àqueles utilizados em transistores bipolares. A figura abaixo
mostra dois tipos básicos de encapsulamento disponíveis comercialmente.
REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
A figura abaixo mostra a representação simbólica de JFETs canal n e
canal p, onde se pode notar que a diferença nas representações, indicativa do
tipo de canal do dispositivo, ocorre no sentido da seta no terminal G.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
179
Eletrônica Aplicada
POLARIZAÇÃO DE JFETs
Como ocorre com o transistor bipolar, o JFET funciona com um terminal
comum à entrada e à saída do circuito. A configuração mais usual é aquela em
que o terminal fonte é escolhido como terminal comum, como mostrado na
figura a seguir, Como pode ser aí observado, a forma de ligação com a fonte
externa é função do tipo de canal do dispositivo.
Formas de polarização de JFETs canal n e canal p.
A análise do comportamento do JFET em circuitos, desenvolvida nas
seções seguintes, utiliza o JFET canal p como modelo. Com a devida troca de
polaridade das fontes de alimentação no circuito, os resultados da análise são
também aplicáveis para o caso do JFET canal n.
Fonte
Em condições normais de operação, o terminal fonte do p-JFET é ligado
ao pólo positivo da fonte de alimentação, como mostrado na figura abaixo:
Ligação do terminal S de um JFET à fonte de alimentação.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
180
Eletrônica Aplicada
O terminal fonte funciona como terminal de referência para o FET assim
como o emissor funciona como terminal de referência para o transistor bipolar.
Dreno
O terminal dreno é ligado ao pólo negativo da fonte de alimentação
através de um resistor de dreno RD, como mostrado na figura abaixo:
Ligação do terminal D de um JFET à fonte de alimentação, por
intermédio de um resistor.
O resistor de dreno desempenha uma função semelhante àquela
referente ao resistor de coletor em circuitos com transistores bipolares.
Porta
A porta é o terminal de controle de um FET, desempenhando um papel
semelhante ao terminal de base de um transistor bipolar. Existe uma diferença
fundamental no entanto, nas condições de operação de um FET com respeito
ao princípio de funcionamento do transistor bipolar:
Em operação normal, a junção pn formada entre porta e fonte de
um FET deve estar inversamente polarizada.
Para obter a condição normal de operação, uma fonte externa deve ser
utilizada para polarizar inversamente a junção formada entre porta e fonte,
como mostrado na figura abaixo:
Emprego de uma fonte externa para polarizar inversamente a junção formada entre a porta e
a fonte de um FET.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
181
Eletrônica Aplicada
Dessa forma, no p-JFET o terminal da porta fica mantido a um potencial
positivo com relação ao terminal fonte, e a configuração do dispositivo no
circuito assume a forma mostrada na figura seguinte. Essa condição de
polarização inversa atribui ao FET uma altíssima impedância de entrada, que
pode chegar a algumas dezenas de megaohms.
Condições normais de polarização de um p-JFET.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O estudo do princípio de funcionamento do FET é feito com base em uma
análise de parâmetros elétricos do componente, cujas relações podem ser
representadas em termos de curvas características. Os parâmetros utilizados
na representação das curvas características estão representados na próxima
figura, e recebem as seguintes denominações:
ID =corrente que flui para o terminal dreno, também denominada de corrente
de dreno.
VDS  VD  VS = tensão entre dreno e fonte.
VGS  VG  VS = tensão de controle entre porta e fonte.
Parâmetros elétricos associados ao FET.
O FET é um transistor cujo princípio de funcionamento baseia-se no
controle que a tensão VGS exerce sobre o corrente ID.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
182
Eletrônica Aplicada
Esse controle é semelhante ao tipo de controle de fluxo de fluido em um
sistema hidráulico, do tipo ilustrado na figura seguinte.
Como mostrado abaixo, o sistema hidráulico é composto de um duto e de
um pistão com a finalidade de controlar o fluxo de fluido através do canal.
Sistema hidráulico com controle de fluxo de fluido.
O fluxo máximo de fluido ocorre quando o pistão de controle é deslocado
totalmente para cima, proporcionando a abertura total do canal, como
mostrado nas ilustrações abaixo. Como pode ser aí observado, a medida que o
canal vai sendo obstruído pela penetração do pistão, o fluxo de fluido diminui
até o ponto de se tornar totalmente bloqueado quando o pistão é totalmente
inserido no canal.
Fluxo de fluido para diferentes penetrações do pistão no canal.
Da mesma forma que o pistão atua sobre o fluxo de fluido, abrindo ou
fechando fisicamente o canal, a tensão de controle VGS efetua um controle
eletrostático do fluxo de corrente através do canal do FET.
TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO DE PORTA ISOLADA - MOSFET
Os transistores de efeito de campo do tipo porta isolada (IGFET Isolated Gate Field Effect Transistor), assim como os JFETs, são dispositivos
unipolares cujo controle de corrente é realizado por intermédio de um campo
eletrostático.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
183
Eletrônica Aplicada
A sigla MOSFET advinda do termo inglês Metal-Oxide-Semiconductor,
Field Effect Transistor, é adotada como padrão de referência aos transistores
de efeito de campo de porta isolada.
A figuras ilustra as diferenças estruturais entre dispositivos MOSFET e JFET.
Estruturas básicas dos dispositivos JFET e MOSFET.
Como mostrado na figura anterior, em dispositivos JFET o canal está
localizado inteiramente no interior do substrato, existindo portanto duas
junções semicondutoras entre o substrato e o canal. Em dispositivos MOSFET,
por outro lado, o eletrodo metálico do terminal porta é separado do canal por
uma fina camada isolante de óxido, conforme mostrado. Forma-se portanto
uma estrutura entre porta e canal do tipo metal-óxido-semicondutor (MOS).
A presença da camada isolante entre porta e canal do dispositivo
MOSFET permite atingir níveis de impedância de entrada extremamente altos
15
(da ordem de 10
).
Existem dois tipos de dispositivos MOSFET: depleção e enriquecimento.
Cada tipo tem características próprias, como descrito a seguir.
MOSFET TIPO DEPLEÇÃO
O canal de um dispositivo MOSFET depleção exibe dopagem distinta do
substrato. Um eletrodo metálico isolado do canal forma o terminal porta. A
Fig.29 mostra o aspecto estrutural dos MOSFETs depleção canal p e canal n.
Estruturas MOSFET tipo depleção de canal p e de canal n.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
184
Eletrônica Aplicada
O controle de corrente em MOSFETs depleção, da mesma forma que em
dispositivos JFET, é feito pelo controle da extensão da região de depleção no
interior do canal através do potencial aplicado à porta do dispositivo.
As representações de circuito de MOSFETs depleção estão ilustradas
abaixo, Como pode ser aí observado, essas representações diferem apenas nos
sentidos da seta no terminal fonte. Vale notar que o isolamento entre porta e
canal está também representado em ambos os símbolos.
Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento do MOSFET depleção é quase que
semelhante ao do JFET e será analisado inicialmente para o caso de um
dispositivo com canal p.
Como ilustrado na Fig.a,
quando o terminal porta fica
submetido ao mesmo potencial
do terminal fonte, os portadores
movem-se livremente no canal,
propiciando o aparecimento de
uma corrente entre fonte e
dreno.
A aplicação de uma tensão
positiva à porta do dispositivo
provoca o aparecimento de uma
região de depleção que estreita
a faixa de
passagem de
portadores através do canal,
como
mostrado
na
Fig.b,
reduzindo assim a corrente ID.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
185
Eletrônica Aplicada
Dessa forma, através do controle do potencial aplicado à porta, pode-se
controlar a corrente no canal.
Há, contudo uma diferença singular entre MOSFETS depleção e JFETs. No
caso de dispositivos JFET, a junção pn formada entre canal e substrato não
pode ser polarizada diretamente, para evitar o surgimento de uma corrente de
fuga excessiva através do terminal porta trazendo como conseqüência uma
queda acentuada na impedância de entrada.
Em MOSFETs depleção essa situação não ocorre pois o terminal porta é
isolado do canal, independentemente da polaridade dos terminais. Dessa
forma, em MOSFETs depleção tipo p a aplicação de um potencial negativo à
porta provoca um aumento na corrente ID, uma vez que nessa situação a
região de depleção no interior do canal é diminuída substancialmente,
conforme ilustrado na figura seguinte.
Funcionamento do MOSFET tipo
potencial negativo aplicado à porta.
depleção,
canal
p,
com
MOSFET TIPO ENRIQUECIMENTO
O MOSFET tipo enriquecimento é composto por duas regiões
semicondutoras isoladas entre si pelo material semicondutor do substrato.
Sobre esse conjunto estão depositadas uma camada de óxido isolante e uma
camada metálica formadora da porta de controle, conforme ilustrado abaixo:
Estrutura de um MOSFET tipo enriquecimento, canal p.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
186
Eletrônica Aplicada
As representações de circuito de MOSFETs tipo enriquecimento canal p e
canal n estão mostradas a seguir , e diferem apenas no sentido das setas do
terminal fonte.
Princípio de funcionamento
Para o caso de um dispositivo de
canal p, ilustrado na figura ao lado
,quando o terminal porta fica submetido
ao mesmo potencial do terminal fonte, a
junção pn formada entre dreno e substrato
fica inversamente polarizada, impedindo o
fluxo de corrente. Por essa razão estes
dispositivos
são
muitas
vezes
denominados de bloqueadores.
.
Aplicando-se um potencial negativo à porta do dispositivo, a estrutura
capacitiva metal-óxido-semicondutor propicia a indução de cargas positivas na
região do substrato próxima à junção com o óxido, conforme ilustrado abaixo:
Indução de cargas positivas em um MOSFET tipo enriquecimento, canal p, quando a porta fica
submetida a um potencial negativo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
187
Eletrônica Aplicada
A região de cargas induzidas positivas no substrato forma um canal de
condução entre as regiões semicondutoras da fonte e do dreno, permitindo o
fluxo de uma corrente ID, como mostrado na próxima figura . Como pode ser
aí observado, esse efeito equivale à formação de um canal p entre fonte e
dreno.
Fluxo de corrente em um MOSFET tipo enriquecimento, canal p.
A corrente ID depende diretamente do potencial aplicado à porta, uma
vez que este é o fator determinante da quantidade de cargas induzidas no
canal. As curvas características de saída de um dispositivo MOSFET tipo
enriquecimento, canal p estão mostradas no gráfico abaixo:
Curvas características de saída de um dispositivo MOSFET tipo enriquecimento, canal p.
Proteção da porta
O terminal porta é isolado do restante da estrutura de um MOSFET pela
camada de óxido. Essa camada é extremamente fina de forma que sua
capacidade dielétrica de isolação é efetiva apenas a baixas tensões. Quando o
MOSFET não está sendo utilizado, a estrutura capacitiva metal-óxidosemicondutor tende a armazenar eletricidade estática, o que pode ao fim de
um período provocar a degradação da película isolante. Por essa razão, a
seguinte precaução deve ser observada:
Dispositivos MOSFET que não estejam em uso devem ser armazenados
com os terminais inseridos em espuma condutiva ou curto-circuitados, não se
devendo tocar nos terminais para que sejam evitados danos ao dispositivo.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
188
Eletrônica Aplicada
Os Tiristores
São os componentes básicos da Eletrônica Industrial, chaveando grandes
cargas, como motores, eletroimãs, aquecedores, convertendo CA em CC, CC
em CA e gerando pulsos de controle para outros tiristores. Podem ser usados
como comutadores biestáveis, passando de um estado não condutor a um
estado condutor. Para muitas aplicações pode-se supor que os Tiristores são
interruptores ou comutadores ideais, entretanto, os tiristores práticos exibem
certas características e limitações.
- O SCR-Retificador controlado de silício
Os Retificadores Controlados de Silício, ou
componentes dotados de camadas PNPN dopadas
formado um conjunto de três junções. Para um
representar um SCR por meio de dois transistores
outro PNP, como se verá a seguir.
simplesmente SCR são
de tal maneira que é
fim didático, podemos
interligados: um NPN e
Aspectos reais
O SCR atuará em um único sentido de condução da corrente elétrica
(unidirecional). Caracteriza-se pela comutação entre dois estados o estado de
condução ou o estado de corte ou bloqueio. A corrente aplicada nos seus
terminais pode se proveniente de uma fonte CC ou CA.
Funcionamento
Os SCR não são construídos para operar com tensão de avalanche direta, são
projetados para fechar por meio de disparo e abrir por meio de baixa corrente.
Em outras palavras, Um SCR permanece aberto até que um disparo acione sua
porta (gate).
Observando-se o circuito equivalente, fazendo-se uma análise da polarização
dos transistores, chega-se a conclusão que após um pulso no gate (porta), o
transistor que satura condiciona o outro a permanecer saturado mesmo que o
pulso que provocou o disparo seja retirado.
Então o SCR trava e permanece fechado (conduzindo) mesmo que o
disparo desapareça.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
189
Eletrônica Aplicada
A única forma de desativar o SCR é por meio de um destravamento por
baixa corrente. Na prática é feito desligando-se a sua alimentação, abrindo S1
no circuito abaixo, ou curtocircuitando anodo com catodo por alguns segundos,
fazendo-se com que esta tensão resulte a um valor menor que o necessário
para proporcionar a existência da corrente mínima de manutenção.
Por exemplo: o um SCR TIC 106D tem uma corrente de manutenção (IH) de
8 mA, abaixo desse valor ele subitamente deixará de conduzir e irá tornar-se
um circuito aberto, mesmo que a tensão entre o anodo e catado seja
restabelecida. Só irá conduzir novamente se houver um novo disparo.
Comportamento do SCR em C.A
Quando alimentado diretamente com C.A, o SCR conduzirá apenas um
semiciclo da rede para a carga.
Não podemos esquecer-nos de retificar a C.A para ser aplicada ao
terminal de disparo do SCR, gate.
Gráfico: SCR em C.A
SCR ACIONANDO UMA LÂMPADA EM C.A
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
190
Eletrônica Aplicada
Fatores que influenciam no disparo indesejado do SCR
1. A capacitância da junção interna por efeito da corrente capacitiva pode
provocar disparo indesejado.
2. Tensão elevada entre o anodo e o catodo, mesmo com Ig=0 pode provocar
disparo indesejado.
Métodos para evitar disparos indesejados
Dois métodos se destacam para evitar disparos indesejado no SCR, são
eles o resistor de gate, conectado entre o gate e o catodo para desviar parte
da corrente capacitiva e o snubber que amortece as variações bruscas de
tensão entre anodo e catodo.
Circuitos para evitar o disparo indesejado do SCR
Circuitos e aplicações com SCR´s
Controle de brilho em onda completa
Controle de brilho em meia onda
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
191
Eletrônica Aplicada
- O Triac (tiristor de corrente alternada)
É um dispositivo que atua nos dois sentidos de condução da corrente
elétrica (bidirecional), o pulso de disparo pode ser positivo ou negativo. O
TRIAC tem as mesmas características básicas de comutação que o SCR,
porém, exibem estas características em ambas as direções, Isto proporciona
aos TRIACs maior simplicidade mantendo eficiência, na elaboração de circuitos
controladores de potência de cargas alimentadas com C.A.
Funcionamento
Os TRIACs assim como os SCRs, não são construídos para operar com
tensão de avalanche direta, são projetados para fechar por meio de disparo e
abrir por meio de baixa corrente. Porém, exibe as mesmas características de
corrente e tensão nas duas direções. O dispositivo é ativado quando submetido
a uma corrente de gate.
Aspectos reais
Este componente não possui catodo, mas sim anodo 1 e anodo 2. Todos
os terminais, inclusive a porta estão conectados em ambos os tipos de cristais
(P ou N), portanto a porta pode ser acionada tanto por pulsos negativos como
positivos. Enquanto não receber um pulso, o Triac está em estado de não
condução, ou seja, bloqueio.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
192
Eletrônica Aplicada
A figura anterior mostra um controlador de potência com triac e o
circuito de disparo representado em bloco,e as representações das formas de
ondas: da corrente alternada que alimenta o circuito, dos pulsos de disparo do
TRIAC e da carga.
Circuitos e aplicações
A seguir apresentamos circuitos práticos com triac´s
Controle de brilho (dimer)
controle de velocidade pela temperatura
Controle de velocidade via potenciômetro
controle de temperatura para chuveiro
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
193
Eletrônica Aplicada
- O DIAC- (Diodo de Corrente Alternada)
É um dispositivo semicondutor constituído de dois terminais, funcionando
como um diodo bidirecional, passa do bloqueio à condução com qualquer
polaridade de tensão aplicada aos seus terminais.
Aspecto real
A curva característica do DIAC exibe no primeiro e terceiro
quadrante as mesmas características de tensão e corrente. possuem a mesma
corrente de engate ou tranca (Il) em qualquer das duas direções conforme
mostra a figura abaixo.
Curva característica -
Funcionamento
O DIAC conduz quando a tensão em seus terminais excede o valor da
avalanche direta em qualquer sentido, após o disparo o dispositivo conduz e a
tensão passa de um valor de disparo para um valor inferior (VH), onde se
mantém enquanto o DIAC conduz. Uma vez conduzindo a única forma de abrilo é por meio de um desligamento por baixa corrente, ou seja, reduzindo a
corrente abaixo de um valor especificado para o dispositivo. o diac é utilizado
geralmente em serie com o gate dos triac´s.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
194
Eletrônica Aplicada
Tabela dos principais Tiristores!
Retificador controlado de Silício - SCR
SCR
Máxima
Tensão (V)
Máxima
Corrente (A)
Corrente de
Gate (mA)
TIC44
30
0.6
--
TIC45
60
0.6
--
TIC46
100
0.6
--
TIC47
200
0.6
--
TIC48
300
0.6
--
TIC106A
100
5
0.2
TIC106B
200
5
0.2
TIC106C
300
5
0.2
TIC106D
400
5
0.2
TIC106E
500
5
0.2
TIC106M
600
5
0.2
TIC106N
800
5
0.2
TIC106S
700
5
0.2
TIC108B
200
5
0.2
TIC108D
400
5
0.2
TIC108M
600
5
0.2
TIC108N
800
5
0.2
TIC116A
100
8
20
TIC116B
200
8
20
TIC116C
300
8
20
TIC116D
400
8
20
TIC116E
500
8
20
TIC116M
600
8
20
TIC116N
800
8
20
TIC116S
700
8
20
TIC126A
100
12
20
TIC126B
200
12
20
TIC126C
300
12
20
TIC126D
400
12
20
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
195
Eletrônica Aplicada
TIC126E
500
12
20
TIC126M
600
12
20
TIC126N
800
12
20
TIC126S
700
12
20
Duplo Retificador controlado de Silício - TRIAC
TRIAC
Máxima
Tensão (V)
Máxima
Corrente (A)
Corrente
de Gate (mA)
TIC206A
100
4
5
TIC206B
200
4
5
TIC206C
300
4
5
TIC206D
400
4
5
TIC206E
500
4
5
TIC206M
600
4
5
TIC216A
100
6
5
TIC216B
200
6
5
TIC216C
300
6
5
TIC216D
400
6
5
TIC216E
500
6
5
TIC216M
600
6
5
TIC225A
100
8
5
TIC225B
200
8
5
TIC225C
300
8
5
TIC225D
400
8
5
TIC225E
500
8
5
TIC225M
600
8
5
TIC226A
100
8
50
TIC226B
200
8
50
TIC226C
300
8
50
TIC226D
400
8
50
TIC226E
500
8
50
TIC226M
600
8
50
TIC226N
800
8
50
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
196
Eletrônica Aplicada
TIC236A
100
12
50
TIC236B
200
12
50
TIC236C
300
12
50
TIC236D
400
12
50
TIC236E
500
12
50
TIC236M
600
12
50
TIC236N
800
12
50
TIC236S
700
12
50
TIC246A
100
16
50
TIC246B
200
16
50
TIC246C
300
16
50
TIC246D
400
16
50
TIC246E
500
16
50
TIC246M
600
16
50
TIC246N
800
16
50
TIC246S
700
16
50
TIC253A
100
20
50
TIC253B
200
20
50
TIC253C
300
20
50
TIC253D
400
20
50
TIC253E
500
20
50
TIC253M
600
20
50
TIC253N
800
20
50
TIC253S
700
20
50
TIC263A
100
25
50
TIC263B
200
25
50
TIC263C
300
25
50
TIC263D
400
25
50
TIC263E
500
25
50
TIC263M
600
25
50
TIC263N
800
25
50
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
197
Eletrônica Aplicada
Acopladores ópticos
Os Acopladores Ópticos ou Opto acopladores são componentes muito
simples, porém de grande importância para a eletrônica.
Estes componentes são capazes de isolar com total segurança dois
circuitos eletrônicos, mantendo uma comunicação ou controle entre ambos.
O isolamento é garantido porque não há contato elétrico, somente um
sinal luminoso.
O seu funcionamento é simples: há um emissor de luz (geralmente um
LED) e um receptor (fototransistor). Quando o LED está aceso, o fototransistor
responde entrando em condução. Com o LED apagado o fototransistor entra
em corte. Sabendo que podemos alterar a luminosidade do LED, obtemos
assim diferentes níveis na saída.
Podemos também controlar o fototransistor através de sua base, como
se fosse um transistor normal.
Os Acopladores Ópticos possuem diversas vantagens sobre outros tipos
de acopladores: alta velocidade de comutação, nenhuma parte mecânica,
baixo consumo e isolamento total. Na figura a seguir vemos o esquema de um
optoacopldor:
Tipos
Receptor FotoDiac
Formato SMD
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
198
Eletrônica Aplicada
Outros modelos de acopladores ópticos
Chaves ópticas
As chaves ópticas são dispositivos sensores formados por um emissor de
luz infravermelho, normalmente um led e um foto-sensor que pode ser um
foto-transistor ou um foto-diodo.
Quando um objeto passa pela abertura existente a luz do emissor que
incide no sensor é cortada e com isso um sinal elétrico é gerado.
O objeto pode ser parte de uma máquina ou ainda um disco contendo
raias transparentes e escuras, conforme mostra na próxima figura:
Com essa estrutura temos um encoder ou codificador óptico que gera
pulsos com o movimento de uma peça rotativa possibilitando o controle de sua
posição ou a medida de sua velocidade. As chaves ópticas também são usadas
para detectar a inserção de cartões numa máquina, a presença de papel em
impressoras e em muitas outras aplicações semelhantes.
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
199
Eletrônica Aplicada
NOÇÕES DE ELETRÔNICA DIGITAL
Funções e Portas Lógicas
Função lógica
Faremos a seguir, o estudo das principais funções lógicas que na
realidade derivam dos postulados da álgebra de Boole, sendo as variáveis e
expressões envolvidas denominadas de variáveis booleanas.
Nas funções lógicas, temos apenas dois estados distintos:
=> o estado lógico 0 (zero ou nível baixo) e
=> estado lógico 1 (um ou nível alto).
Tabela Verdade
Chamamos Tabela Verdade um mapa onde colocamos todas as
possíveis situações com seus respectivos resultados. Na tabela, iremos
encontrar o modo como a função se comporta.
Porta lógica E (AND)
A função AND é aquela que executa uma multiplicação de duas ou mais
variáveis
Sua representação algébrica para duas variáveis é:
onde se lê S = A e B, A e B são variáveis de entrada e S é o resultado do
lógico de A e B.
“A AND B” só será igual a 1 se A = 1 E B = 1, caso contrário a saída será
„0‟.
Representação de uma porta lógica AND
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
200
Eletrônica Aplicada
Apenas para melhor compreensão, vamos analisar a função AND com um
circuito equivalente:
Tabela Verdade
Situações possíveis:
1)
Chave
Chave
2)
Chave
Chave
3)
Chave
Chave
4)
Chave
Chave
A aberta (nível lógico 0)
B aberta (nível lógico 0)
A aberta (nível lógico 0)
B fechada (nível lógico 1)
A fechada (nível lógico 1)
B aberta (nível lógico 0)
A fechada (nível lógico 1)
B fechada (nível lógico 1)
Até agora, descrevemos a função AND para duas variáveis de entrada.
Podemos estender esse conceito para qualquer número de entradas. Para
exemplificar, mostraremos uma porta AND de três variáveis de entrada, sua
tabela verdade e ainda, sua expressão booleana:
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
201
Eletrônica Aplicada
Porta lógica OU (OR)
A função OR é aquela que assume o valor 1 quando uma ou mais
variáveis da entrada forem iguais a 1 e assume valor 0 se, somente se, todas
variáveis de entrada forem iguais a 0.
Sua representação algébrica para duas variáveis de entrada é:
onde se lê S = A ou B.
Representação de uma porta lógica OR
Apenas para melhor compreensão, vamos analisar a função OR com um
circuito equivalente:
Situações possíveis:
1)
Chave A aberta (nível lógico 0)
Chave B aberta (nível lógico 0)
2)
Chave A aberta (nível lógico 0)
Chave B fechada (nível lógico 1)
3)
Chave A fechada (nível lógico 1)
Chave B aberta (nível lógico 0)
4)
Chave A fechada (nível lógico 1)
Chave B fechada (nível lógico 1)
Tabela Verdade
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
202
Eletrônica Aplicada
Porta lógica Não(NOT)
É aquela que inverte o estado da variável, ou seja, se estiver 0, na
entrada a saída vai a 1, e se estiver em 1 a saída vai a 0.
É representada algebricamente da seguinte forma:
onde se lê S = A BARRADO ou NÂO A.
Representação de uma porta lógica NOT
A inversão é indicada pela bolinha na saída do símbolo da porta NOT. Uma
bolinha na saída ou na entrada de qualquer símbolo de circuito digital indica
a inversão do valor lógico daquele sinal.
2.5.2 Tabela Verdade de uma função NOT
Situações possíveis:
Tabela Verdade
1)
Chave A aberta (nível lógico 1)
2)
Chave A fechada (nível lógico 0)
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
203
Eletrônica Aplicada
Resumo das portas lógicas não inversora e inversoras
As portas lógicas estão disponibilizadas no interior dos encapsulamentos em
forma de circuito integrado, veja as ilustrações a seguir:
Pinagem de CI's Da Familia TTL
7400 - 04 portas NAND de 02 entradas
7401 - 04 portas NAND de 02
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
204
Eletrônica Aplicada
7402 - 04 portas NOR de 02 entradas
7404 - 06 portas INVERSORAS
7432 - 04 portas OR de 02 entradas
7410 - 03 portas NAND de 03 entradas
7420 - 02 portas NAND de 04 entradas
7403 - 04 portas NAND de 02 entradas
7405 - 06 portas INVERSORAS
7433 - 04 portas NOR de 02 entradas
7411 - 03 portas AND de 03 entradas
7427 - 03 portas NOR de 03 entradas
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
205
Eletrônica Aplicada
Circuito Lógico
É um circuito digital formado por uma combinação de portas lógicas, e
que realiza alguma função lógica complexa. Toda função ou expressão lógica
somente pode resultar em um de dois valores possíveis, 0 ou 1.
Até agora apenas vimos três tipos de portas lógicas, mas a partir de
agora iremos ver combinações das portas lógicas que estudamos
anteriormente. Mas antes vejamos como isso funciona:
CENTEC – CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
Elaboração e diagramação: Robson Wagner Gomes da Rocha
Finalização: Robson Wagner Gomas da Rocha
Impressão e encardenação: copy 10
“Sempre estudem e nunca abusem”
Robson Wagner – instrutor e diretor do Centec cursos
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
206