apostila eletrônica básica para embarcados

8/16/2019 Apostila Eletrônica básica para embarcados

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Eletrônica básica para embarcadosComponentes eletrônicos

Diego Mendes

Cariacica – ES

2016


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O que é automação?

Automação é um sistema de controle onde

mecanismos verificam seu próprio

funcionamento, efetuando mediçes eintrodu!indo correçes sem a necessidade da

interfer"ncia do #omem$

Automação pode ser uma aplicação de técnicas

computadori!adas ou mec%nicas &ue tem por

o'(etivo diminuir o uso de mão de o'ra em

&ual&uer processo diminuindo custos e

aumentando a velocidade de um processo$

Em outras palavras, automação pode ser

&ual&uer processo desenvolvido para facilitar o

dia a dia das pessoas, proporcionar conforto ao

e)ecutar uma ação, aumentar o rendimento de uma atividade e até mesmo redu!ir a !ero o uso de

mão de o'ra$ *m e)emplo 'em comum de automação são os elevadores e as escadas rolantes &ue

servem para su'ir ou descer pessoas por entre os andares de um s#oppin+ ou um prédio$

E&uipamentos como computadores, furadeiras, 'raços ro'óticos, automóveis, calculadores e

celulares, dentre outros, tam'ém são considerados sistemas de automação$

O que são sistemas embarcados?

Sistemas embarcados sãosistemas microprocessados noqual o computador é encapsuladoou dedicado ao dispositivo ousistema que ele controla. Umsistema embarcado é como um

caixa cheia de componenteseletrônicos cujo entendimentofacilita muito o desenvolvimento dedeterminadas aplicações, loo umsistema embarcado também seenquadra nos sistemas deautomação.


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Componentes eletrônicos

Componentes eletrnicos são as partes constituintes dos circuitos eletrnicos, desde &ue este(am

interli+ados entre si$ -s componentes eletrnicos podem ser definidos como dispositivos &ue

transmitem corrente elétrica através de um meio condutor, semicondutor ou do v.cuo$

-s componentes eletrnicos mais usados são os transistores, diodos, capacitores, resistores,

circuitos inte+rados, cristais, indutores, tiristores e varistores$

Transistores

Anti+amente os computadores

funcionavam por meio de v.lvulas &ue

tin#am seu funcionamento 'aseado no

flu)o de elétrons no v.cuo, mas elas

eram +randes, caras e estra+avam muitof.cil, fora &ue as pes&uisas militares

começavam a ficar cada ve! mais

comple)as e demandavam &ue os

computadores tivessem seu taman#o

redu!ido e pudessem tra'al#ar em fre&u"ncias maiores$ Como as v.lvulas não tin#am essa

capacidade foi necess.rio &ue os cientistas procurassem outros componentes, dai sur+iu o transistor

em novem'ro de 1/ nos la'oratórios da ell 3elep#one$


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-s transistores possuem tr"s terminais

onde um rece'e a tensão elétrica, outro fa!

o controle dos processos e o 4ltimo envia o

sinal amplificado$

5ara simplificar, podemos pensar no

transistor como uma torneira$ - lado docano &ue vem da rua é o terminal de

entrada e o lado de onde sai a .+ua é o

terminal de sada$ 7uando voc" a're ou

fec#a a torneira, sua mão atua como o

terminal do meio$ 7uanto mais voc" +irar

a torneira, mais .+ua passar.$

5ortanto, &uando é aplicada uma tensão ao terminal do meio em um transistor, ele permite &ue a

corrente elétrica circule pelos outros dois terminais$ A &uantidade de tensão aplicada ao terminal domeio 8ou terminal de controle9 determinar. &ual ser. a intensidade da corrente &ue sair. pelo

terminal de sada$

Se nen#uma tensão for aplicada ao terminal de controle 8e&uivalente : torneira fec#ada9, não #.

circulação de corrente elétrica, o &ue confere ao transistor duas propriedades; amplificação de sinal

elétrico e controle do flu)o da corrente, como se fosse um 'otão $

A+ora ima+ine a rede de canos &ue #. na sua casa$ Ela possui diversas torneiras, e diversos canos

adicionais saindo de cada torneira$ ?a sua casa #. um re+istro +eral, &ue fec#a a .+ua e não permite

&ue ela passe para nen#um dos canos li+ados a ele 8tal re+istro fica (unto ao reló+io &ue mede oconsumo de .+ua9$

A+ora, di+amos &ue no seu 'an#eiro #. um re+istro especfico para o c#uveiro e a descar+a$ A

torneira da pia só est. su(eita ao re+istro +eral$ -ra, se voc" fec#ar o re+istro presente no 'an#eiro,

não ser. possvel tomar 'an#o, nem dar a descar+a, mas a torneira continuar. tendo flu)o de .+ua$

@e forma an.lo+a funcionam os comple)os circuitos ló+icos, presentes em praticamente todos os

e&uipamentos eletrnicos da atualidade$ -s transistores são a+rupados nos circuitos inte+rados de

forma similar : rede de canos de .+ua da sua casa, ou se(a, eles controlam o flu)o de ener+ia &ue

passa no circuito$

7uando os inventores perce'eram &ue poderiam utili!ar os transistores em cascata, ou se(a, uns

controlando outros, estava dado o incio aos primórdios da computação moderna$ Começou então a

revolução &ue, na década de 1/60, fe! com &ue os computadores começassem a ter seu taman#o

redu!ido, possi'ilitando &ue diversos cientistas tivessem ideias de como isso poderia ser usado para

levar os computadores :s casas das pessoas$

-s maiores 'eneficiados com a invenção dos transistores foram os processadores, &ue #o(e contam

com 'il#es de transistores li+ados entre si, formando circuitos capa!es de fa!er c.lculos simples ou

e)tremamente comple)os, como a posição do mouse na tela até o volume de partculas de fumaça

em um (o+o$

5or &ue o transistor é mel#or &ue a v.lvula


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A fi+ura a'ai)o ilustra a e)plicação apresentada;

Fmpedir não seria o termo correto, contudo, o valor da corrente cai a nveis praticamente

despre!veis, desde &ue não se ultrapasse o valor da tensão de ruptura$

A tensão de ruptura é a tensão m.)ima a partir da &ual um diodo polari!ado reversamente passa a

condu!ir corrente elétrica$ 3al situação não é dese(ada, e)ceto em casos especficos em &ue se

utili!am diodos !ener$

- +r.fico a'ai)o ilustra a intensidade da corrente elétrica &ue atravessa um diodo nos diferentes

tipos de polari!ação$


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-'serve &ue o valor é praticamente despre!vel &uando o componente est. polari!ado

reversamente, en&uanto a tensão for inferior : tensão de ruptura 8G9$ Além disso, não 'asta &ue o

diodo este(a polari!ado diretamente, é preciso &ue a tensão se(a superior a um determinado valor

809, para &ue a corrente assuma valores e)pressivos$ 3al valor corresponde : do

diodo e possui ma+nitude pró)ima a 0, para diodos de silcio$

5rincipais tipos de diodo;

* Retificadores: São os diodos mais comuns, fa'ricados com o o'(etivo primordial de permitirem a

passa+em da corrente elétrica em um só sentido 8polari!ação direta9, cumprindo um papel

indispens.vel na transformação de corrente alternada em corrente contnua$ 5ossuem v.rios

taman#os e formatos, de acordo com a sua pot"ncia nominal$

* Zener: São diodos fa'ricados para condu!ir a corrente elétrica em sentido inverso 8polari!ação

inversa9$ Este efeito é c#amado de e ocorre em um valor de tensão 'astante preciso,

permitindo &ue esse diodo se(a utili!ado com uma refer"ncia de tensão$ São 'astante empre+ados

em circuitos re+uladores de tensão em fontes de alimentação$

* Varicaps: 3odo diodo possui uma capacit%ncia interna formada por suas duas re+ies condutoras

8tipop e tipon9, as &uais são separadas por uma re+ião livre de car+as 8re+ião de depleção9$ A

e)tensão dessa re+ião de depleção depende da polari!ação do diodo; ela diminui &uando o mesmo é

polari!ado diretamente e viceversa$ Com a variação das dimenses da re+ião de depleção, variasea capacit%ncia interna do diodo$ -s varicaps são fa'ricados para aproveitarem essa caracterstica,

funcionando como capacitores vari.veis, cu(a capacit%ncia é controlada pela tensão aplicada so're o

diodo$ 3ais componentes são 'astante empre+ados em circuitos de sintonia de aparel#os televisores

e de r.dios, além de e&uipamentos transmissores$

* Túnel: São dispositivos capa!es de operar em altas fre&u"ncias 8microondas9, por meio de

fenmenos de mec%nica &u%ntica 8efeito de tunelamento9$ São fa'ricados utili!ando (unçes 5?

estreitas e altamente dopadas$ 5odem ser utili!ados em circuitos osciladores, amplificadores e

conversores de fre&u"ncia$

* LEDs: São diodos semicondutores &ue, &uando ener+i!ados, emitem lu!$ A lu! não é

monocrom.tica 8como em um laser9, mas consiste de uma 'anda espectral relativamente estreita,

sendo produ!ida pelas interaçes ener+éticas dos elétrons$ - processo de emissão de lu! pela

aplicação de uma fonte de ener+ia elétrica é c#amado eletroluminesc"ncia$ ?o silcio e no

+erm%nio, &ue são os elementos '.sicos dos diodos e transistores, a maior parte da ener+ia é

li'erada na forma de calor, sendo insi+nificante a lu! emitida$ H. em outros materiais, como o

arseneto de +.lio 8IaAs9 ou o fosfeto de +.lio 8Ia59, o n4mero de fótons de lu! emitidos ésuficiente para constituir fontes de lu! 'astante eficientes$


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A'ai)o encontramse ilustrados os sm'olos dos principais tipos de diodos;

Capacitores

*m capacitor, de maneira simplificada,

pode ser entendido como um par decondutores 8placas9 separados por um

material isolante 8dielétrico9$ 7uando uma

diferença de potencial 8tensão9 é aplicada

a esse par de condutores, um campo

elétrico é +erado no dielétrico$ Esse

campo é capa! de arma!enar ener+ia, de

onde vem o nome para esse componente$

*m capacitor ideal é caracteri!ado por uma 4nica constante c#amada capacitância, a &ual é

medida em Jarads 8J9 e pode ser definida como a ra!ão entre a car+a elétrica arma!enada no

capacitor e a diferença de potencial aplicada em suas placas; C K 7 = $

?a pr.tica, o material dielétrico possui uma corrente de fu+a e uma tensão m.)ima de

isolamento$ Essa corrente de fu+a é uma das causas da perda de car+a de um capacitor com o

passar do tempo$ Além disso, os terminais condutores possuem uma resist"ncia elétrica, &ue

tam'ém pode ocasionar perdas$

-s capacitores são amplamente utili!ados em circuitos eletrnicos para 'lo&uear a passa+em de


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corrente contnua e permitir a passa+em de corrente alternada, filtrar interfer"ncias, suavi!ar a

sada de fontes de alimentação, sintonia de circuitos ressonantes, dentre outras aplicaçes$

A fi+ura a'ai)o ilustra de forma simplificada um modelo de capacitor de placas paralelas;

?a pr.tica, os capacitores são formados por diversas placas, dispostas de maneira a aumentar asuperfcies das mesmas e o'ter uma maior capacit%ncia, conforme pode ser o'servado na fi+urase+uinte;

E)istem diversos tipos de capacitores,

de acordo com o material empre+ado

como dielétrico$ Cada dielétrico

confere um valor diferente decapacit%ncia, considerando as mesmas

dimenses fsicas do capacitor$ -s

dielétricos podem ser sólidos, l&uidos

ou +asosos, sendo mais comuns os

dois primeiros tipos$ E)emplos de

materiais dielétricos utili!ados em

capacitores são; cer%mica, poliéster,

t%ntalo, mica, óleo mineral, soluçes

eletrolticas etc$


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Cada tipo de capacitor apresenta suas peculiaridades, vanta+ens e desvanta+ens;

* Cerâmicos: Capacitores pe&uenos, de 'ai)o custo, ade&uados para altas fre&u"ncias$ São

fa'ricados com valores de capacit%ncia de picofarads 8pJ9 até 1 microfarad 8LJ9$ Sua capacit%ncia

pode variar dependendo da tensão aplicada$

* Poliéster: Buito utili!ados para sinais AC de 'ai)a fre&u"ncia, mas inapropriados para altas

fre&u"ncias$ Seu valor tpico de capacit%ncia reside na ordem dos nanofarads 8nJ9$

* Tântalo: Alta capacit%ncia, taman#o redu!ido, ótima esta'ilidade$ E)istem modelos polari!ados e

nãopolari!ados$ 5ossuem maior custo de produção em relação aos capacitores eletrolticos e tensão

m.)ima de isolamento em torno de M0$

* Mica: São inertes, ou se(a, não sofrem variação com o tempo e são muito est.veis, porém, de altocusto de produção$

* Óleo: 5ossuem alta capacit%ncia e são indicados para aplicaçes industriais, pois suportam altas

correntes e picos de tensão elevados$ 5ossuem taman#o superior em relação a outros tipos de

capacitores e seu uso é limitado a 'ai)as fre&u"ncias$

* Eletrolticos: ?ome comumente empre+ado aos capacitores cu(o dielétrico é o ó)ido de alumnio

imerso em uma solução eletroltica$ São capacitores polari!ados de alto valor de capacit%ncia, muitoutili!ados em fontes de alimentação$ 5ossuem custo redu!ido em relação ao valor da capacit%ncia,

porém, proporcionam +randes perdas e seu uso é limitado a 'ai)as fre&u"ncias$

A fi+ura se+uinte ilustra al+uns tipos de capacitores utili!ados em eletrnica;


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A maioria dos capacitores não possui polaridade, isto é, não e)iste terminal positivo ou ne+ativo,

podendo ser li+ados $ Entretanto, muita atenção deve ser dada aos modelos

polari!ados 8cu(os principais representantes são os eletrolticos9, pois os mesmos podem e)plodir,

se li+ados de forma invertida$ -utro cuidado importante é o'servar a tensão m.)ima de isolação, a

&ual é especificada no próprio componente$ Se for aplicada uma tensão maior do &ue a especificada,

o componente ser. danificado de forma irreversvel$

Ao escol#er um capacitor comercial, devese atentar para as se+uintes caractersticas; tipo de

dielétrico, capacit%ncia, tensão m.)ima de isolamento e toler%ncia$

Esses tr"s 4ltimos valores, +eralmente v"m especificados no próprio componente$ Em al+uns casos,

a toler%ncia é omitida, em outros a tensão m.)ima de isolamento$

3ais valores podem estar escritos de forma e)plcita ou por meio de códi+os universalmente aceitos$Capacitores eletrolticos sempre tra!em os valores de forma e)plcita, o mesmo não ocorrendo com

os demais tipos$

E)istem dois códi+os principais para a identificação de capacitores; um códi+o numérico e outro de

cores$ Este 4ltimo, atualmente, é empre+ado apenas para resistores$

- códi+o numérico é composto por tr"s al+arismos, se+uido, opcionalmente, por uma letra$ Esta

letra corresponde : toler%ncia do componente, ou se(a, : variação m.)ima do valor da capacit%nciaespecificada pelo fa'ricante$ @a es&uerda para a direita, os dois primeiros n4meros correspondem

aos dois al+arismos do valor da capacit%ncia, en&uanto &ue o terceiro n4mero corresponde ao fator

multiplicativo$ 3ais valores são e)pressos em picofarad$

-s e)emplos a se+uir servem para ilustrar a forma correta de interpretar o códi+o numérico;

@a es&uerda para a direita, os valores da capacit%ncia são o'tidos da se+uinte forma;

* !"#: 1M ) 10 K 1M0$000 pJ K 1M0 nJ$

* #$#: ) 10 K 0$000 pf K 0 nJ$

* %&%: 20 ) 102 K 2$000 pf K 2 nJ$* %%": 22 ) 10M K 2$200$000 pf K 2,2 LJ$


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-s dois capacitores da direita ainda possuem especificada a sua tensão de isolamento; 12N e 2M0

$ O. nos mesmos, tam'ém, a especificação da toler%ncia, por meio das letras B 8202B9 e P

822MP9$ Qo+o a'ai)o encontrase uma ta'ela com a relação entre as letras e a toler%ncia

correspondente$

3-QER?CFA

Até 10pJ Acima de 10pJ

K T0,10pJ J K T1U B K T20U

C K T0,2MpJ I K T2U 5 K V100U 0U

@ K T0,M0pJ O K TWU S K VM0U 20U

J K T1pJ H K TMU G K VX0U 20U

I K T2pJ P K T10U

5or e)emplo, os capacitores citados acima, de códi+os 202B e 22MP, possuem toler%ncia de20U e 10U respectivamente$ Fsto si+nifica &ue o capacitor de 2$000 pJ pode ter seu valor de

capacit%ncia entre 1600 e 200 pJ, en&uanto &ue o capacitor de 2,2 LJ pode ter seu valor entre

1,/X e 2,2 LJ$

Resistores

- resistor é um dispositivo 'astante utili!ado em e&uipamentos

elétricos e circuitos eletrnicos, cu(as aplicaçes principais são;

+eração de calor, limitação da corrente elétrica e produção de

&ueda de tensão$

Seu funcionamento 'aseiase na resist"ncia : passa+em da corrente

elétrica, a &ual +era calor por efeito Houle e uma &ueda de tensão

em seus terminais$

A unidade de medida da resist"ncia elétrica é o -#m 8Y9, sendo

muito empre+ados seus m4ltiplos; NY e BY, &ue correspondem, respectivamente, a mil o#ms e um

mil#ão de o#ms$

-s resistores podem ser construdos utili!andose carvão, silcio ou li+as met.licas$

Resistores de carvão são muito utili!ados em eletrnica, en&uanto &ue os de li+as met.licas são

utili!ados em resistores de pot"ncia, reostatos e em a&uecedores$ -s resistores de silcio são

construdos no interior de circuitos inte+rados$


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* Resistores de )ilme Metlico: São feitos de pe&uenos 'astes de cer%mica revestidos por uma

li+a met.lica ou de ó)ido met.lico$ - valor da resist"ncia é controlado primeiramente pela

espessura do revestimento 8&uanto mais espesso menor a resist"ncia9$ Além disso, uma fina espiral

pode ser cortada ao lon+o do 'astão, por meio de um laser, criando uma lon+a tira, a &ual formar.

efetivamente o resistor$ @evido a este processo de fa'ricação, podem ser o'tidos resistores com

valores 'em mais precisos 8cerca de 1U de toler%ncia9$ 3am'ém e)istem os resistores de filme decarvão, similares aos de filme met.lico, porém, mais 'aratos e menos precisos 8MU de toler%ncia9$

Estes 4ltimos são, sem d4vida, os mais utili!ados em circuitos eletrnicos$

* Resistores de )io: 3ais resistores variam 'astante em construção e apar"ncia fsica$ Seu elemento

resistivo é +eralmente feito de lon+os fios, principalmente de uma li+a met.lica c#amada ?icromo

8ni&uel V cromo9, os &uais são enrolados ao lon+o de um 'astão cer%mico ou de fi'ra de vidro e

revestidos por um cimento resistente ao calor$ São fa'ricados para pot"ncias mais elevadas e

resist"ncias de menor valor$

Conforme pode ser o'servado na fi+ura anterior, os resistores de carvão e de filme possuem fai)as

coloridas desen#adas paralelamente ao ei)o do componente$ 3ais fai)as são con#ecidas como

códi+o de cores e e)pressam o valor da resist"ncia do componente e a sua toler%ncia$


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Indutor

- indutor, tam'ém con#ecido como solenoide ou 'o'ina, é um

componente elétrico capa! de arma!enar ener+ia em um campo ma+nético

+erado pela corrente &ue o circula$ Essa capacidade é c#amada de

indut%ncia e é medida em #enr[s 8O9$

@e maneira +eral, um indutor é composto por um fio condutor enrolado

em forma de espiral$ Cada volta da 'o'ina é c#amada de espira e a sua

&uantidade influencia diretamente na intensidade do campo ma+nético +erado$

Fndutores são amplamente utili!ados em circuitos analó+icos e em processamento de sinais$

Acompan#ado de capacitores e outros componentes, formam circuitos ressonantes, os &uais podem

enfati!ar ou atenuar fre&u"ncias especficas$

As aplicaçes possveis vão desde o uso de +randes indutores em fontes de alimentação, como

forma de remoção de rudos residuais, além de 'o'inas de ferrite ou toroidais para filtra+em de

r.diofre&u"ncia, até pe&uenos indutores utili!ados em transmissores e receptores de r.dio e 3$

Fndutores tam'ém são empre+ados para arma!enamento de ener+ia em al+umas fontes de

alimentação c#aveadas$

@ois ou mais indutores acondicionados (untos em um mesmo circuito ma+nético formam osc#amados transformadores, os &uais são elementos fundamentais em in4meros sistemas elétricos$

-s indutores reais apresentam perdas devido : resist"ncia elétrica dos condutores, além de perdas

ma+néticas +eradas por correntes parasitas 8correntes de Joucault9, pela #isterese e saturação do

material, além de outros fatores$

As correntes parasitas são indu!idas pela variação do flu)o ma+nético em corpos met.licos$ São

vanta(osas em al+umas aplicaçes, mas e)tremamente nocivas em muitos casos, pois acarretam

+rande dissipação de ener+ia, principalmente na forma de calor$

A #isterese ma+nética pode ser entendida, de forma 'astante simplificada, da se+uinte maneira; um

material, ao ser su'metido a um campo ma+nético, retém um flu)o ma+nético residual, mesmo após

#aver cessado o campo ma+nético$ 3al ocasiona +randes perdas em circuitos de

corrente alternada, principalmente em altas fre&u"ncias$ A #isterese depende do tipo de material

empre+ado, por isso, para cada aplicação ser. empre+ado um material ferroma+nético diferente$

A saturação pode ser definida como o m.)imo de ma+neti!ação &ue um material pode assumir$ *maumento do campo ma+nético acima do limiar de saturação não provocar. nen#um aumento da

ma+neti!ação$


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5rincipais tipos de indutores;

* +o,inas com núcleo de ar: São indutores &ue não utili!am n4cleo de material ferroma+nético$

5ossuem 'ai)a indut%ncia e são utili!adas em altas fre&u"ncias, pois não apresentam as perdas de

ener+ia causadas pelo n4cleo, as &uais aumentam consideravelmente com a fre&u"ncia$

* +o,inas com núcleo ferroma-nético: Empre+am materiais ferroma+néticos no n4cleo,

aumentando mil#ares de ve!es o valor da imped%ncia, devido ao aumento e concentração do campo

ma+nético$ Entretanto, apresentam diversos efeitos colaterais, tais como correntes de Joucault,

#isterese, saturação etc$

* +o,inas com núcleo laminado: Buito utili!adas em transformadores e outros indutores &ue

operam em 'ai)a fre&u"ncia$ - n4cleo dessas 'o'inas é feito de finas camadas de açosilcio,

envolvidas por uma co'ertura de verni! isolante$ - verni! isolante previne a formação de correntesparasitas 8Joucault9 e a adição de silcio ao aço redu! a #isterese do material$

* +o,inas com núcleo de ferrite: Jeitas de um tipo de cer%mica ferrima+nética não condutora, não

apresentando correntes parasitas, além de 'ai)a #isterese$ São empre+as em altas fre&u"ncias, onde

o material apresenta maior rendimento$

* +o,inas Toroidais: Em indutores em forma de 'astão, o campo ma+nético circula não só pelo

n4cleo, mas tam'ém pelo ar entre uma e)tremidade e outra da 'o'ina$ Fsso causa +randes perdas,diminuindo o valor da indut%ncia$ *m n4cleo toroidal é feito +eralmente de ferrite e possui o

formato de uma rosca, criando um camin#o fec#ado para a circulação do campo ma+nético,

aumentando, com isso, o valor da indut%ncia$


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Tiristor

- nome 3iristor vem do termo +re+o Dt#[rD 8&ue si+nifica porta9 e en+lo'a uma famlia de

dispositivos semicondutores multicamadas, &ue operam em re+ime de c#aveamento, tendo em

comum uma estrutura de no mnimo &uatro camadas semicondutoras numa se&u"ncia 5?5? 8tr"s

(unçes semicondutoras9, apresentando um comportamento funcional 'iest.vel$

A invenção do tiristor no fim dos anos M0 do século passado foi respons.vel por um +rande surto de

evolução tecnoló+ica da eletrnica de pot"ncia, &ue se estendeu pelos anos 60 e propiciou nos anos

0 o incio da implantação da eletrnica de pot"ncia em escala industrial$ A principal vanta+em dos

tiristores é o controle de +rande &uantidade de ener+ia$ Essa caracterstica fa! com &ue esses

dispositivos se(am utili!ados tanto no controle eletrnico de pot"ncia &uanto na conversão de

ener+ia$

-s tiristores permitem por meio da ade&uada ativação do terminal de controle, o c#aveamento doestado de 'lo&ueio para estado de condução, sendo &ue al+uns tiristores 8mas não todos9 permitem

tam'ém o c#aveamento do estado de condução para estado de 'lo&ueio, tam'ém pelo terminal de

controle$

Como e)emplo de tiristores, podemos citar o SCR, o 3RFAC e o @FAC$

* . /CR 8Silicon Controlled Rectifier9 se assemel#a a um diodo pelo fato da corrente poder fluir

pelo dispositivo em um 4nico sentido, entrando pelo terminal de anodo e saindo pelo terminal decatodo$ ?o entanto, difere de um diodo, por&ue, mesmo &uando o dispositivo est. diretamente

polari!ado, ele não conse+ue entrar em condução, en&uanto não ocorrer a ativação do seu terminal

de controle 8terminal denominado porta, ou +ate em in+l"s9$

Em ve! de usar um sinal de perman"ncia continua na porta 8como nos transistores9 como sinal de

controle, os tiristores são comutados ao li+amento pela aplicação de um pulso ao terminal de porta,

&ue normalmente pode ser de curta duração$ *ma ve! comutado para o estado de li+ado, o tiristor

SCR permanecer. por tempo indefinido neste estado, en&uanto o dispositivo estiver diretamente

polari!ado e a corrente de anodo se mantiver acima de um patamar mnimo$

-s SCR\s são empre+ados em corrente alternada como retificadores controlados e, &uando

utili!ados em corrente contnua, comportamse como c#aves$ - SCR é apenas um tipo de tiristor,

mas devido ao seu disseminado uso na ind4stria, muitas ve!es os termos tiristor e SCR são

confundidos$ -s 3RFAC\s são dispositivos semicondutores comumente utili!ados em comutação de

corrente alternada$


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A fi+ura a'ai)o ilustra a estrutura e o sm'olo de um SCR;

A ima+em a se+uir mostra tr"s modelos de SCR\s; 'ai)a, média e alta pot"ncia 8da es&uerda para adireita9$ Seus taman#os não estão em escala$

* TR01C 83RFode for Alternatin+ Current9 é um componente eletrnico e&uivalente a doisretificadores controlados de silcio 8SCR=tiristores9 li+ados em antiparalelo e com os

terminais de disparo 8+ate9 li+ados (untos$ Este tipo de li+ação resulta em uma c#ave

eletrnica 'idirecional, &ue pode condu!ir a corrente elétrica nos dois sentidos$

*m 3RFAC pode ser disparado tanto por uma corrente positiva &uanto ne+ativa aplicada no

terminal de disparo$ *ma ve! disparado, o dispositivo continua a condu!ir até &ue a corrente

elétrica caia a'ai)o do valor de corte$ Fsto torna o 3RFAC um conveniente dispositivo de

controle para circuitos de corrente alternada, &ue permite acionar +randes pot"ncias com

circuitos acionados por correntes da ordem de miliamperes$


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3am'ém podemos controlar o incio da condução do dispositivo, aplicando um pulso em um

ponto prédeterminado do ciclo de corrente alternada, o &ue permite controlar a percenta+em

do ciclo &ue alimentar. a car+a 8tam'ém c#amado de controle de fase9$

- 3RFAC de 'ai)a pot"ncia é utili!ado em v.rias aplicaçes como controles de pot"ncia para

l%mpadas dimmers, controles de velocidade para ventiladores, entre outros$ Contudo, &uandousado com car+as indutivas, como motores elétricos, é necess.rio &ue se asse+ure &ue o

3RFAC se(a desli+ado corretamente, no final de cada semiciclo de alimentação elétrica$ 5ara

circuitos de maior pot"ncia, podemos utili!ar dois SCRs li+ados em antiparalelo, o &ue

+arante &ue cada SCR controlar. um semiciclo independente, não importando a nature!a da

car+a$

- sm'olo do componente e um e)emplo comercial estão demonstrados na fi+ura a'ai)o;

* D01C 8@Fode for Alternatin+ Current9 é um +atil#o 'idirecional ou diodo &ue condu! corrente

apenas após a tensão de disparo ser atin+ida e para de condu!ir &uando a corrente elétrica cai a'ai)o

de um valor caracterstico, c#amado de corrente de corte$ Este comportamento é o mesmo nas duas

direçes de condução de corrente$ A tensão de disparo é por volta dos W0 volts para a maioria destes

dispositivos$

- @FAC é normalmente usado para disparar 3RFACs e SCRs$ Como um @FAC é um +atil#o'idirecional, seus terminais não são marcados como anodo ou catodo mas a maioria é marcada

como A1 ou B31 e A2 ou B32$ A'ai)o encontramse ilustrados o sm'olo do @FAC e um e)emplo

de componente comercial$


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Varistor

! varistor, em inl"s #$% &voltage dependent resistor) é uma resist"ncia cujo valor

nominal é uma função da pr'pria tensão aplicada aos terminais.

! #$% é normalmente utili(ado na eliminação de picos de tensão, introdu(idos nas linhas

de alimentação durante as operações de liação e desativação de aparelhos, descarasatmosféricas, acionamento de termostatos, fundição de fus)veis. São em eral, liados em

paralelo com o circuito cuja proteção arantem. São aplicados nos mais diversos tipos de

equipamento, como televisores, telefones &aqueles mais modernos*, sem+foros,

estabili(adores de tensão &esse que voc" deve estar usando para proteer seu

computador*, pararaios &afinal, quem quer ter alum equipamento queimado por um

raio-* e microcomputadores.

!s varistores são corpos cermicos altamente densos, com caracter)sticas nãoôhmicas.

/stes materiais atuam como dispositivos de proteção em equipamentos eletroeletrônicos,

cuja função é restrinir sobrevoltaens transit'rias, ou seja, tem como principal funçãomanter o valor do potencial elétrico quando ocorre um rande aumento na intensidade do

campo elétrico aplicado &sobretensão*. !s #$%s são também conhecidos como resistores

nãolineares ou limitadores de voltaem.

! varistor é um dispositivo composto de rãos de 'xido met+licos polari(ados, que, ao ser

atinida sua tensão nominal de rampeamento, passa a alinhar os rãos de forma a

permitir a passaem da corrente. /ste alinhamento tem um comportamento nãolinear,

dividido em tr"s est+ios.

0a fase inicial, o #$% tem uma resist"ncia muito alta e de valor praticamente constante.

1uando é atinida a fase seuinte, o varistor tem uma abrupta queda de sua resist"ncia,fa(endo com que a tensão entre seus terminais permaneça constante. Se esta fase for

ultrapassada, então o #$% passar+ a ter novamente uma resist"ncia constante e muito

baixa.

! varistor é uma invenção derivada da descoberta da junção 20, reali(ada nos

laborat'rios da 3ell americana, em 4567, por %ussel !hl.


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Circuitos integrados

-s circuitos eletrnicos são formados por um

con(unto de componentes eletrnicos como

transistores, diodos, resistores, etc$ li+ados de

uma determinada forma &ue depende do &ue

dese(amos &ue eles façam$ A ideia do circuitointe+rado é fa'ricar num processo 4nico, so're

uma pe&uena pastil#a de silcio esses

componentes (. interli+ados para e)ercer uma

função especfica como um amplificador, um

re+ulador de tensão, um oscilador, etc$

Assim, os circuitos inte+rados são diferentes uns dos outros no sentido de &ue cada um deles é feito

para e)ercer uma determinada função$ Essa função é dada pelo seu n4mero ou identificação$ -

resultado da fa'ricação dos componentes numa pastil#a é o circuito inte+rado &ue pode ter as maisdiversas apar"ncias, conforme mostra a fi+ura a'ai)o$

- tipo da es&uerda em invólucro met.lico

praticamente não é mais usado$ -s tipos da

direita podem ter muito mais terminais de

li+ação, dependendo da sua comple)idade$

Al+uns c#e+am a ter mais de 2M0 terminais de

li+ação o &ue torna muito difcil o tra'al#o

manual com esses componentes$ -s circuitos

inte+rados com muitos terminais pe&uenos são

destinados : monta+em apenas através de

m.&uinas$

E)istem ainda os circuitos inte+rados de

amplificadores completos &ue, por tra'al#aremcom correntes intensas possuem recursos para

monta+em em radiadores de calor, conforme o

tipo mostrado na fi+ura ao lado

-s circuitos inte+rados são classificados se+undo famlias, conforme a função &ue e)ercem$ As

principais são;


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a2 1nal3-icos

-s circuitos inte+rados analó+icos são a&ueles &ue tra'al#am como amplificadores ou osciladores,

+erando sinais, amplificando sinais, etc$

3emos então os amplificadores de .udio, os osciladores, os amplificadores operacionais, etc$

,2 Di-itais

-s di+itais são a&ueles &ue tra'al#am com apenas dois nveis

de sinais 80 e 19 reali!ando operaçes ló+icas como as

encontradas em computadores$ E)istem duas +randes famlias

de circuitos inte+rados di+itais encontrados nas aplicaçes

pr.ticas comuns$ A famlia 33Q &ue é compatvel com a

maioria dos computadores funcionando com tensão de M e a

famlia CB-S &ue tra'al#a com tenses de W a 1M $

*m +rupo importante de circuitos inte+rados dessa famlia é o

formado pelos microprocessadores$ São circuitos inte+rados

e)tremamente comple)os &ue podem ser pro+ramados

e)ternamente para reali!ar certa função$ Al+uns desses

circuitos inte+rados possuem mais de 10 mil#es de

transistores em seu interior$ ?a fi+ura ao lado temos uma foto

de um microprocessador comum$

-s circuitos desses componentes não vem pro+ramados de uma forma especfica$ Através de umpro+rama &ue o usu.rio deve desenvolver os transistores são ativados de modo &ue o componente

faça o &ue ele dese(a$ ?esta cate+oria tam'ém en&uadramos os microcontroladores, &ue são

circuitos &ue podem ser pro+ramados para controlar dispositivos e)ternos a partir de comandos num

teclado ou sinais de sensores$

E)istem diversas funçes especiais disponveis na forma de circuitos inte+rados$ 5odemos citar

v.rios e)emplos;

* PLL 4 -s 5#ase QocNed Qoop são circuitos inte+rados especiais capa!es de recon#ecer um sinal

de determinada fre&u"ncia$ São usados como filtros em diversas aplicaçes$* Re-5ladores de Tens(o 4 São circuitos inte+rados &ue fornecem uma tensão fi)a em sua sada

independentemente da tensão de entrada$ 5odemos citar a série X]] onde o ]] si+nifica a tensão

de sada 806, 0/, 12, 1M ^9$ Esses circuitos são muito usados em fontes de alimentação$

* Receptores 4 al+uns circuitos inte+rados possuem toda a confi+uração para se montar um

receptor de r.dio com poucos componentes e)ternos$

*.sciladores 4 são circuitos especialmente destinados a +erar sinais de determinadas fre&u"ncias

ou ainda fa!er tempori!açes$ - mais con#ecido desta famlia é o MMM &ue +era sinais até M00 NO!$

apostila eletrônica básica para embarcados

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