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8/17/2019 111ApostilaComCapa Senai

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Curso Técnico em Manutenção e Suporte em Informáca

Eletrônica Aplicada à Manutençãoe Suporte em Informática


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Robson Braga de AndradePresidente da Confederação Nacional da Indústria

Rafael LucchesiDiretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fáma TorresDiretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro Corrêa

Presidente da Federação da Indústria do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antônio José CarradoreDiretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio DociaDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC


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Confederação Nacional da Indústria

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Manutenção e Suporte em Informáca

Eletrônica Aplicada à Manutençãoe Suporte em Informática

Carlos Eduardo CarvalhoKaa Hayashi

Florianópolis/SC2011


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É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consenmentodo editor.

Autor

Carlos Eduardo CarvalhoKaa Hayashi

FotograasBanco de Imagens SENAI/SChp://www.sxc.hu/hp://oce.microso.com/en-us/ images/hp://www.morguele.com/hp://www.bancodemidia.cni.org.br/

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

C331e

Carvalho, Carlos Eduardo

Eletrônica aplicada à manutenção e suporte em informática / Carlos

Eduardo Carvalho, Katia Hayash. – Florianópolis : SENAI/SC/DR, 2011.

73 p. : il. color ; 30 cm.

Inclui bibliografias.

1. Eletrônica – Suporte técnico de computadores. 2. Eletrônica digital. I.

Hayash, Katia. II. SENAI. Departamento Regional de Santa Catarina. III.

Título.

CDU 621.38:004

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialRodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SCCEP: 88034-001Fone: (48) 0800 48 12 12www.sc.senai.br


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Prefácio

Você faz parte da maior instituição de educação prossional do estado.Uma rede de Educação e Tecnologia, formada por 35 unidades conecta-das e estrategicamente instaladas em todas as regiões de Santa Catarina.

No SENAI, o conhecimento a mais é realidade. A proximidade com asnecessidades da indústria, a infraestrutura de primeira linha e as aulasteóricas, e realmente práticas, são a essência de um modelo de Educaçãopor Competências que possibilita ao aluno adquirir conhecimentos, de-senvolver habilidade e garantir seu espaço no mercado de trabalho.

Com acesso livre a uma eciente estrutura laboratorial, com o que existe

de mais moderno no mundo da tecnologia, você está construindo o seufuturo prossional em uma instituição que, desde 1954, se preocupa emoferecer um modelo de educação atual e de qualidade.

Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos deensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movi-mento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processosde educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces-sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional,oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu-cação por Competências, em todos os seus cursos.

É nesse contexto que este livro foi produzido e chega às suas mãos. Todos os materiais didáticos do SENAI Santa Catarina são produçõescolaborativas dos professores mais qualicados e experientes, e contamcom ambiente virtual, mini-aulas e apresentações, muitas com anima-ções, tornando a aula mais interativa e atraente.

Mais de 1,6 milhões de alunos já escolheram o SENAI. Você faz partedeste universo. Seja bem-vindo e aproveite por completo a Indústriado Conhecimento.


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Sumário

Conteúdo Formavo 9

Apresentação 11

12 Unidade de estudo 1

Eletrônica, a Revolu-ção da Tecnologia

Seção 1 - Resistores

Seção 2 - Equipamentos demedição elétrica

Seção 3 - Capacitores

Seção 4 -Transformadores

Seção 5 - Semicondutores, onascimento da eletrônica

Seção 6 - Diodos e fontes detensão

Seção 7 - Transistor bipolar

Seção 8 - Reguladores detensão

Seção 9 - Fonte de tensãochaveada

40 Unidade de estudo 2O Mundo Digital

Seção 1- O sistema decimal

Seção 2 - O sistema binário

Seção 3 - O sistema hexade-cimal

Seção 4 - Códigos especiais

46 Unidade de estudo 3

A Eletrônica Digital

Seção 1 - Eletrônica analógi-ca e digital

Seção 2 - Família de circuitosdigitais

Seção 3 - Funções lógicas eportas lógicas

54 Unidade de estudo 4Placas Eletrônicas

Seção 1 - Partes principais deuma placa eletrônica

Seção 2 - Tipos de encapsu-lamentos de componenteseletrônicos

Seção 3 - Procedimentosbásicos para soldagem e des-

soldagem de componentes

Finalizando 51

Referências 53

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23

24

28

31

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8 CURSOS TÉCNICOS SENAI


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Atudes

▪ Proavidade.

▪ Respeitar os prazos e horários propostos.

▪ Respeitar as normas de segurança.

▪ Atudes zelosas perante equipamentos.

▪ Respeitar as prácas de qualidade.

▪ Éca.

▪ Responsabilidade socioambiental.

▪ Trabalho em equipe.


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Apresentação

ELETRÔNICA APLICADA À MANUTENÇÃO E SUPORTE EM INFORMÁTICA

Você já reparou como o mundo está mudando? A cada dia aparecemnovas tecnologias. Aqueles equipamentos modernos e interessantes que

você usava há dois anos atrás já estão ultrapassados. Celulares, conversasem áudio e vídeo em tempo real e aparelhos que só existiam em lmesde cção cientíca já são realidade no nosso dia a dia. E tudo isso gra-ças ao desenvolvimento da eletrônica. Você está iniciando no estudo deuma área muito importante para a indústria e, com isso, entrará em umgrupo quase mágico: o grupo das pessoas que conhecem eletrônica! Issoabrirá várias portas no mercado, especialmente para quem, como você,trabalha com computadores. Essa área de manutenção de computadoresestá em pleno crescimento, pois, cada vez mais, pessoas estão comprandoequipamentos de informática e esses equipamentos continuam evoluindo.

Por isso, aproveite esse material e o seu tempo no SENAI para garantira evolução do seu conhecimento.

Bons estudos!

Carlos EduardoCarvalho

Formado em Engenharia Elétri-ca pela Udesc − Joinville. Atuouem desenvolvimento de sowa-re e hardware para equipamen-tos eletrônicos em usinas hidro-elétricas. Leciona as disciplinasde Lógica de Programação, Mi-crocontroladores, Acionamen-tos Elétricos e Projetos Elétricosnos cursos técnicos de Automa-ção, Mecatrônica e Eletrotécni-

ca. Atua em STT, desenvolvendoprogramas para microcontrola-dores aplicados em equipamen-tos eletrônicos.

Kaa Hayashi

Formada em Engenharia Elé-trica pela UDESC − Joinville.Atuou em desenvolvimento depré-projeto e orçamento deinstalações elétricas e automa-ção industrial em refrigeraçãoindustrial. Leciona as disciplinasde Eletricidade Básica, Eletrô-nica Básica e Eletrônica Digital,Soware de Sistema de Super-visão e Robóca Industrial noscursos técnicos de AutomaçãoIndustrial e Mecatrônica. Atuacomo tutora de curso NR 10 namodalidade de Educação a Dis-tância.

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Unidade deestudo 1

Seções de estudo

Seção 1 - ResistoresSeção 2- Equipamentos de medição elétricaSeção 3 - CapacitoresSeção 4 - TransformadoresSeção 5 - Semicondutores, o nascimento daeletrônica

Seção 6 - Diodos e fontes de tensãoSeção 7 - Transistor BipolarSeção 8 - Reguladores de tensão

Seção 9 - Fonte de tensão chaveada


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13ELETRÔNICA APLICADA À MANUTENÇÃO E SUPORTE EM INFORMÁTICA

Eletrônica, a Revolução daTecnologia

SEÇÃO 1Resistores

Quando você estuda qualquerassunto novo, precisa iniciar poralgo bem simples. Então, para ini-ciar o estudo da eletrônica, vocêaprenderá sobre a resistência elé-

trica e os resistores.

De acordo com Capuano et al.(1998, p. 9), “Resistores são com-ponentes que têm por nalidadeoferecer uma oposição à passa-gem de corrente elétrica por meiode seu material. A essa oposiçãodamos o nome de resistência elé-trica, que possui como unidade oOhm (Ω) [...]”

Então você pode entender a resis-

tência elétrica como uma caracte-rística dos materiais. Por exemplo,uma peça feita de cobre tem umaresistência elétrica muito menordo que uma peça feita de plástico.

A água pura tem uma resistênciaelétrica alta, mas quando a águapossui outros elementos mistura-dos, a sua resistência baixa.

Na eletrônica, muitas vezes pre-cisamos controlar a passagemda corrente elétrica e, para isso,precisamos utilizar a resistênciaelétrica. Isso é feito por meio docomponente resistor. Na gura aseguir você pode ver um resistorutilizado na eletrônica

Figura 1: Resistor

Fonte: Kitor (2010)

Perceba que o resistor não tem o valor da sua resistência elétrica marca-do no corpo do componente. Para saber a resistência, utilize o códigode cores e as faixas coloridas pintadas no resistor. O código de cores épadronizado e aparece no quadro a seguir.

COR1º ALGA-RISMO

2º ALGA-RISMO

3º AL-GARIS-

MO

MULTIPLI-CADOR

TOLERÂN-CIA

PRETO 0 0 0 1 X

MARROM 1 1 1 10 ±1%

VERME-LHO

2 2 2 100 ±2%

LARANJA 3 3 3 1000 X

AMARELO 4 4 4 10000 X

VERDE 5 5 5 100000 ±0,5%

AZUL 6 6 6 1000000 ±0,25%

VIOLETA 7 7 7 10000000 ±0,1%

CINZA 8 8 8 X ±0,01%

BRANCO 9 9 9 X X

DOURADO X X X 0,1 ±5%

PRATEADO X X X 0,01 ±10%

Quadro 1: Código de cores de resistores

Fonte: Capuano e Marino (2006)

Para determinar a resistência elétrica, conra os passos a serem seguidos:

1. Posicione o resistor de forma que a faixa mais próxima da borda que virada para a esquerda. Veja a gura a seguir.

Figura 2: Exemplo de resistor de quatro faixas


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DICA

Se não for possível iden-car qual é a faixa mais pró-xima da borda, observe que

as cores preto, dourado eprateado nunca serão as pri-meiras.

2. Verique se o resistor é de qua-tro ou cinco faixas.

3. Se ele for de quatro faixas, asduas primeiras serão os dois

primeiros algarismos, a tercei-ra faixa será o multiplicador ea quarta faixa será a tolerância.Por exemplo, na gura acimatemos:

1ª faixa: verde → 5;

2ª faixa: azul → 6;

3ª faixa: laranja → x 1000;

4ª faixa: dourado → ±5%.

Portanto, a resistência elétricadesse resistor é de 56000 Ω, ou 56kΩ, com ±5% de tolerância.

4. Mas se o resistor tiver cincofaixas, como o da próxima -gura, a terceira faixa tambémserá um algarismo, a quartaserá o multiplicador e a quintaserá a tolerância.

Figura 3: Resistor de cinco faixas

1ª faixa: azul → 6;

2ª faixa: cinza → 8;

3ª faixa: verde → 5;

4ª faixa: vermelho → x 100;

5 ª faixa: prateado → ±10%.Então, esse resistor será de 68500Ω, ou 68,5 kΩ, com ±10% de to-lerância.

Conforme Albuquerque (2008, p.69), os resistores são fabricadoscom valores padrão, ou seja, nãoexiste qualquer valor de resistên-cia. Para que você consiga obterum valor especíco que não é pa-dronizado, você pode fazer asso-

ciações de resistores. Essas asso-ciações são de duas formas: sérieou paralelo.

Para Capuano et al. (1998, p. 35),“uma associação de resistores for-ma um circuito série, quando 2 re-sistores estão ligados um ao outroatravés de apenas um ponto emcomum”. Veja os exemplos dasguras.

Figura 4: Circuito em série de 2 resis-

tores

Perceba que os resistores R1 e R2estão ligados apenas pelo pontoC.

Figura 5: Circuito de três resistores em

série

56kΩ: Lê-se cinquenta e seisohms, ou cinquenta e seis

quilo ohms, com mais ou menos5% de tolerância


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Agora você pode ver que o R1 e o R2 continuam ligados apenas peloponto C e o R2 e o R3 estão ligados apenas pelo ponto B.

Veja na gura seguinte um exemplo de ligação onde os resistores nãoestão em série.

Figura 6: Associação indenida de resistores

Nessa gura, os resistores R1 e R2 estão ligados apenas pelo ponto C,no entanto, existe um terceiro resistor (R3) que também está ligado aoponto C. Dessa forma, essa ligação não está em série.

De acordo com Albuquerque (2008, p. 70), na ligação em série a re -sistência equivalente total do circuito é dada pela soma da resistênciaelétrica de cada resistor, ou seja:

REQ = R1 + R2 + R3 +...

+ Rn

Não existe um número denido para a quantidade de resistores que po-dem ser associados em série.

Outra forma de associar resistores é a ligação em paralelo. Nessa ligação,os resistores estão ligados sempre no mesmo par de pontos.

Figura 7: Associação em paralelo de resistores

Veja que os resistores R1, R2 e R3 estão ligados entre os pontos A e B.

De acordo com Capuano et al. (1998, p. 38), a resistência equivalente aototal de uma associação em paralelo é dada pela equação a seguir:

Da mesma forma que na asso-ciação em série, não há númeromáximo para resistores em umaassociação em paralelo.

Também é possível que existamligações de resistores que mistu-ram a associação em série com aassociação em paralelo. Essas liga-ções são conhecidas como circui-tos mistos ou série paralelo.

‘‘Denominamos circuito série,

paralelo ou misto, quando eleé formado por associações sé-rie e paralela, onde respectiva-mente suas propriedades são

válidas’’(CAPUANO, 1998, p. 43).

Então você poderá encontrar cir-cuitos parecidos com os das gu-ras 8 e 9.

Figura 8: Exemplo de circuito misto

Figura 9: Circuito série – paralelo


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SEÇÃO 2Equipamentos de medição elétrica

Sempre que for necessário testar um circuito eletrônico, seja para fazer

manutenção ou para identicar um componente, você precisará utilizarum equipamento de medição. O equipamento mais comum na manuten-ção de computadores é o multímetro. Com ele é possível medir tensões,correntes, resistência elétrica e testar vários componentes eletrônicos,como os diodos e transistores.

Figura 10: Mulmetro digital

Fonte: Fluke (2011)

O multímetro, ou multiteste, é um conjunto de medidores para medirgrandezas especícas que são selecionadas por meio de uma escala gi -ratória. Então se você precisar medir tensão, você deverá selecionar aescala de tensão correta. Além de vericar se a tensão é alternada oucontínua, você deve selecionar o valor correto.

Por exemplo, se você quiser medir a tensão da tomada na sua casa, vocêdeve selecionar a escala de tensão alternada (VAC). E, nessa escala, vocêdeve procurar o valor maior e mais próximo. Normalmente os multí-metros têm valores de 20 V, 200 V e 750 V. No caso da gura abaixo, o

multímetro tem as escalas de 200 V e 500 V. Então, para medir a tomada(220 V), você deve selecionar o valor de 500 V.

Figura 11: Escala pica de um mulmetro digital


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Como fazer uma medição?

Em primeiro lugar, para medir qualquer grandeza você deve saber o que você vai medir: tensão, corrente ou resistência.

Veja um exemplo de medição de resistência na gura a seguir.

Figura 12: Associação em série de resistores

De acordo com o que vimos na seção anterior, a resistência equivalentetotal desse circuito deve ser:

R Eq = R1 + R2

R Eq = 1200 + 560R Eq

= 1760 Ω

Então, você deve escolher uma escala de resistência maior do que 1760Ω.

Depois, você deve colocar as ponteiras no multímetro e ligar uma pon-teira no ponto A e a outra no ponto B.

Para medir resistência elétrica, o circuito deve estar desenergizado.

Figura 13: Mulmetro na escala de resistência


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Figura 14: Medição de resistência na fonte de tensão

E se você quisesse medir a tensão no circuito da gura a seguir?

Figura 15: Circuito com fonte de tensão connua

Neste caso, a fonte é de tensão contínua 10 V, então precisamos utilizara escala de tensão contínua, maior e mais próxima de 10 V. Na maioriados multímetros essa escala será de 20V.

Para medir a tensão no resistor R1, coloque uma ponteira no ponto A ea outra no ponto B, conforme a gura 16.


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Figura 16: Medição de tensão connua

Se você medir a tensão nos resistores R2 e R3, verá que o valor dessatensão é igual para os dois componentes. Veja:

Figura 17: Medição de tensão nos três resistores

Isso acontece porque os resistoresR2 e R3 estão ligados em paralelo,ou seja, no par de pontos B e C.

Para medir tensão alternada, oprocedimento é o mesmo. Você

sempre precisa vericar a escala(tensão contínua ou alternada) e o

valor que será medido.

Além da medição de tensão, outragrandeza importante que pode sermedida é a corrente elétrica. Me-dir a corrente é um procedimentoum pouco mais complexo, masseguindo todos os passos corre-tamente e cando sempre atento

você poderá fazer a medição sem

problemas.Conforme diz Albuquerque(2008, p. 101), “para medir acorrente, o multímetro deve sercolocado em série com o com-ponente.” Além disso, você devecolocar as ponteiras nas posiçõescorretas de medição de corren-

te. Isso ocorre porque o circuitoeletrônico de um medidor de cor-rente tem uma resistência elétrica

muito baixa.

Tome muito cuidado ao fazera medição de corrente, con-nua ou alternada. Erros comoescala errada, ponteiras naposição errada ou ligação in-correta no circuito podem da-nicar o equipamento ou atémesmo causar um acidente.


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Imagine que você precisa medir a corrente elétrica no resistor R1 docircuito da gura a seguir. Veja a forma correta de ligar o multímetro.

Figura 18: Medição de corrente no R1

Para fazer essa medição, siga os passos abaixo:

1. Coloque as ponteiras na posição correta para medição de corrente. Verique no multímetro e, se tiver dúvidas, peça ajuda ao professor.

2. Selecione a escala de corrente contínua apontando para o valor maisalto dessa escala. Na maioria dos multímetros, esse valor é de 200mA.

Preste atenção! Agora vem a parte mais difícil.

3. Com a fonte desligada, desconecte os cabos que ligam o resistor R1à fonte. Conecte a ponteira positiva do multímetro no polo positivoda fonte. Conecte a ponteira negativa do multímetro no terminal quecou solto do R1.

4. Ligue a fonte e verique o valor. Se for possível, diminua o valor daescala até alcançar uma escala que seja maior e mais próxima do valora ser medido.

Pronto! Seguindo sempre esses passos, você consegue medir a corrente

contínua ou alternada. Veja na gura 19 como medir a corrente nosresistores R2 e R3.

Figura 19: Medição de corrente connua


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Perceba que a soma das correntesmedidas no R2 e no R3 é igual àcorrente medida no R1. Isso estáde acordo com a Lei de Kirchhoffaplicada ao nó B (AIUB; FILONI

, 2004 p. 120).É importante perceber que, paramedir a corrente com um multí-metro convencional, você pre-cisará ‘‘abrir’’ o circuito, ou seja,desconectar um componente e

conectar o multímetro em sériecom o componente a ser medi-

do. Isso faz com que a mediçãode corrente seja a última opção demedidas, pois nem sempre é pos-

sível desconectar os componentesem um circuito eletrônico.

SEÇÃO 3Capacitores

Para Gussow (1997, p. 343), “Umcapacitor é um dispositivo elétricoformado por duas placas condu-toras de metal separadas por um

material isolante chamado dielé-trico. O capacitor armazena a car-ga elétrica no dielétrico”.

A grandeza elétrica expressa porum capacitor é a capacitância oucapacidade. Sua unidade de me-dida é o Faraday (F). De acordocom Falcone (2002, p. 31), parater 1 Faraday de capacitância, ocomponente precisa de uma cargaelétrica de 1 Coulomb para atingiro potencial de 1 Volt.

A equação que expressa a capaci-tância é:

C = Q

V

Onde:

C → Capacitância do capacitor

Q → Quantidade de cargas elé-

tricas V → Tensão elétrica

Dielétrico: também conhe-cido como isolante, é um

material com capacidade de im-pedir a passagem da correnteelétrica. Exemplos de material

dielétrico são o ar, o papel, a ce-râmica e o plásco.

Como essa unidade é muito gran-de, ela costuma ser expressa emmilifaraday ou microfaraday.

Segundo Gussow (1997, p. 347),os capacitores são diferenciados de

acordo com o seu dielétrico. Eles,na maioria, são despolarizados epodem ser usados em tensão e cor-

rente alternada ou contínua. Noentanto, os polarizados, também

conhecidos como eletrolíticos, sópodem ser utilizados em correntecontínua com a polaridade correta.

Observe a seguir os símbolos docapacitor usados nos circuitos ele-trônicos.

Figura 20: Símbolos do capacitor – C1:capacitor despolarizado e C2: capacitor

polarizado

Sempre verique se o capaci-tor possui polaridade ou não.Se possuir polaridade, façaa ligação apenas em tensãoconnua com a polaridadecorreta, pois a inversão dapolaridade pode provocar aexplosão do componente.

Veja na gura a seguir alguns ca-pacitores polarizados em umaplaca-mãe.


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Figura 21: Capacitores polarizados na

placa-mãe

De acordo com Braga (2005, p.19), usar um capacitor é a formamais simples de fazer a ltragemda tensão de saída de uma fontede alimentação, por exemplo, nafonte do computador.

Além da ltragem, você pode

usar o capacitor para criar circui-tos temporizadores analógicosem tensão contínua, ou diminuiro atraso de corrente existente noscircuitos de tensão alternada.

Quando você liga um capacitorem série com um resistor, confor-me a gura 22, acontece um fenô-meno chamado carregamento docapacitor.

Figura 22: Circuito Resistor – Capacitor

(RC)

Nesse carregamento, a tensão nos terminais do capacitor vai aumentan-do lentamente até atingir o valor da fonte. Depois que isso ocorre, nãoexiste mais diferença de potencial entre a fonte de tensão e o capacitor.Sem diferença de potencial, não existirá corrente no circuito. Ou seja, ocapacitor está carregado. Veja o carregamento do capacitor na gura 23.

Figura 23: Carregamento do capacitor

Fonte: Toginho, Pantoja e Laureto (2009)

No entanto, se você aplicar um capacitor em tensão alternada, o efeitoserá diferente. Em tensão alternada, o capacitor não cará carregado. Aoinvés disso, ele provocará o atraso da tensão. (GUSSOW, 1997). Veja umcircuito RC ligado em tensão alternada na gura a seguir.

Figura 24: Circuito RC com fonte de tensão alternada

Para que você entenda a ideia do atraso da tensão, veja a gura 25.


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Figura 25: Onda de tensão atrasada em relação à corrente

Nessa gura, você vê a tensão em verde e a corrente em azul. Percebaque o pico de tensão ocorre depois do pico de corrente, ou seja, a tensãoestá atrasada. Essa característica de atraso da tensão no capacitor é maisutilizada nos sistemas de potência. Você conhecerá um pouco melhora utilização do capacitor na seção 6, que fala sobre as fontes de tensão.

Medição de tensão

Para medir a tensão em um circuito com capacitor, você vai usar o mes-mo procedimento de medição de tensão no resistor. Veja:

Figura 26: Medição de tensão nos capacitores da fonte

Quando você estiver fazendo manutenção, o capacitor será um compo-nente fácil de vericar. Se um capacitor estiver estragado, ele estufará ouarrebentará o seu encapsulamento.

No entanto, para testar um capacitor, o melhor é medir a tensão, caso você conheça o resto do circuito. Assim, você pode saber se a tensãocorreta está chegando no componente.

Para medir a capacitância, você deve retirar o capacitor da placa, mastome cuidado para não criar um problema, pois tirar e recolocar compo-nentes pode danicar outras partes da placa.


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SEÇÃO 4Transformadores

“Os transformadores são máqui-nas elétricas formadas por duasbobinas isoladas eletricamente eenroladas em torno de um núcleocomum. Para se transferir a ener-gia elétrica de uma bobina paraa outra, usa-se o acoplamentomagnéco. A bobina que recebea energia de uma fonte CA é cha-mada de primário. E a bobina quefornece energia para uma cargaCA é chamada de secundário.’’(GUSSOW, 1997, p. 440).

Observe a gura 27. V1 e N1 sãoa tensão e o número de espiras do

primário, respectivamente, e V2 eN2 são a tensão e o número de

espiras do secundário. O símbolode circuito do transformador apa-

rece na gura 28.

Figura 27: Transformador básico

Figura 28: Símbolo de circuito para

transformador

Por outro lado, quando algumproblema acontece nas placas in-ternas do computador, a correntedrenada por essas placas tambémpode ser muito alta, criando o

mesmo efeito de aquecimento edanicando a isolação das bobi-nas.

Como medir a tensão em um trans-

formador?

O transformador é um compo-nente fácil de testar. Você podemedir a tensão de entrada (primá-rio) e conferir se o valor que está

chegando ao transformador é o valor correto. Também pode me-dir a tensão de saída (secundário)ou, em alguns casos, as tensõesde saída, pois um transformadorpode ter várias tensões de saídadiferentes. Assim você pode ve-ricar se a tensão de saída estácorreta.

Figura 30: Símbolo de circuito para

transformador com dois secundários

Em alguns casos, você tambémpode desconectar o transforma-dor do circuito e medir a resis-

tência das bobinas. Elas nuncapodem apresentar um circuito

aberto, devendo sempre ter umaresistência bem baixa. Lembre-sede que a medição de resistênciadeve ser feita com o circuito des-

ligado, ou seja, não pode existirtensão no transformador.

Os transformadores são constitu-

ídos por bobinas, também conhe-cidas como indutores, e por umnúcleo.

O transformador pode ser re-

baixador ou elevador. Quandoa tensão de saída (secundário) émaior do que a tensão de entrada(primário), esse transformador éconhecido como elevador. Nessecaso, o número de espiras do se-cundário é maior do que o núme-ro de espiras do primário.

Se a tensão de saída é menor doque a tensão de entrada, o trans-formador é chamado de rebaixa-

dor. Assim, o número de espirasdo secundário é menor do que onúmero de espiras do primário.

Figura 29: Transformadores na placada fonte

Em um computador, você vaiencontrar um transformador na

fonte de alimentação.

Existem basicamente três formasde um transformador dar proble-ma.

Se o transformador é muito anti-go, a isolação pode estar deterio-rada e o transformador pode en-trar em curto. Essa situação não émuito comum, mas pode ocorrer.

Se você ligar o primário do trans-formador em uma tensão maior

do que aquela para qual ele foiprojetado, a corrente elétrica nasespiras será muito grande e oaquecimento fará com que a iso-lação derreta, causando um curto--circuito nas bobinas.


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Indutores

Como você viu, o transformadoré constituído por bobinas ou in-dutores. Esses indutores podem

também ser aplicados separada-mente, sem formar um transfor-mador. Quando isso acontece, afunção do indutor é de ltrar acorrente. Essa aplicação é muitousada na placa-mãe e nas fontesdos computadores. Veja nas gu-ras 31 e 32 os indutores nas pla-cas.

Figura 31: Indutores na placa-mãe

Figura 32: Indutores na placa da fonte

de tensão

SEÇÃO 5Semicondutores, o nas-cimento da eletrônica

De acordo com Marques, Choueri Jr. e Cruz (2002, p. 1), o avançorápido na criação de dispositi-

vos e circuitos foi permitido pelacriação da válvula, em 1904, pelocientista inglês John AmbroseFleming. Esse componente foichamado de válvula diodo e podeser encontrado hoje em equipa-mentos antigos e museus. Com

esse equipamento foram constru- ídos os primeiros computadores.

Conra na gura a abaixo comoeram as válvulas desses computa-dores.

Figura 33: Válvula diodo

Fonte: Oliveira (2010)

Por causa do tamanho dos com-ponentes e da necessidade de re-

frigeração, os computadores eramenormes, estragavam com facili-dade e tinham capacidade muitopequena se comparados com osde hoje.

Figura 34: Computador da década de

1940

Fonte: Caciato (2010)

A partir da década de 1920, a uti-lização dos semicondutores foiaumentando até a invenção dodiodo semicondutor, que substi-tuiu a válvula diodo com grandes

vantagens, como consumir menos

energia e ocupar menos espaço(MARQUES, CHOUERI JR.;CRUZ, 2002).

Para entender os semicondutores

é necessário que você relembre osmateriais condutores e os isolan-tes. Vamos lá?

▪Os condutores possuem maisdo que quatro elétrons na última

camada do átomo. Esses elétronsnão estão fortemente ligados aoátomo. Eles podem sair de umátomo e passar para outro. Issofacilita o transporte de energiaelétrica no material.

▪ Os isolantes tem menos doque quatro elétrons na últimacamada e estão fortemente liga-

dos ao núcleo do átomo. Então,é necessária muita energia pararetirar um elétron, quer dizer,quando um material isolante con-duz eletricidade, ele irá aquecer equeimar.

▪ Os materiais semicondutores

possuem quatro elétrons na últi-ma camada. Isso faz deles mate-riais isolantes quando estão puros.

Veja um exemplo na gura 35. No

entanto, se adicionarmos um ma-terial especíco ao semicondutor,ele irá se comportar de maneiradiferente.

Figura 35: Semicondutor com quatro

elétrons na úlma camada

Fonte: Marnez (2008)

Quando adicionado um mate-

rial com cinco elétrons na últimacamada, quatro desses elétronsirão se ligar aos elétrons do semi-condutor. O outro elétron carálivre. Então esse material cará


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com excesso de elétrons, ou seja,negativo. Por isso, é chamado dematerial do tipo N (MARQUES,CHOUERI JR.; CRUZ, 2002, p.18).

Figura 36: Material do po N


No entanto, se você adicionar ummaterial que possui três elétronsna última camada, esses três elé-trons irão se ligar ao semicondu-tor, mas cará uma lacuna nessaligação pela falta de um elétron.Por causa dessa lacuna, o material

passa a se comportar como se es-tivesse carregado positivamente,sendo chamado de material dotipo P.

Figura 37: Material do po P


Esses dois tipos de material, P eN, são os responsáveis na cons-trução da maioria dos compo-

nentes eletrônicos existentes nomercado.

SEÇÃO 6Diodos e fontes de ten-são

Segundo Marques, Choueri Jr. eCruz (2002, p. 21), o diodo semi-condutor é feito por uma junçãoPN, ou seja, pela união de ummaterial tipo P com um materialtipo N.

Figura 38: Junção PN

Fonte: Braga (2010)

Quando essa junção é feita, acon-tece um fenômeno chamado derecombinação. Os elétrons livres

no material tipo N ocupam as la-cunas existentes no material tipoP. Isso faz com que no meio dajunção apareça uma região neutra.Essa região é chamada de camadade depleção ou barreira de poten-cial (MARQUES; CHOUERI JR.;CRUZ, 2002, p. 22).

E pronto! Esse é o componenteeletrônico chamado de diodo.

Basicamente falando, o diodo

funciona como uma válvula dire-cional. Ele apenas permite a pas-sagem da corrente elétrica em umsentido. O símbolo de circuito dodiodo aparece na gura a seguir.

Figura 39: Símbolo de circuito do diodo

Pela gura você pode ver o senti-do de condução do diodo. A cor-rente passará sempre do anodopara o catodo.

Na gura 40 você pode ver os dio-dos D6, D17 e D18 destacados naplaca-mãe de um computador.

Figura 40: Diodos na placa-mãe

Se o diodo for ligado de formaque a corrente tente passar docatodo para o anodo, o diodose comportará como uma chaveaberta.

Figura 41: Representação do diodo

quando não está conduzindo

No caso da gura 41, dizemosque o diodo está na polarização

reversa. Nesse caso, a correntenão atravessa o diodo.

Quando o diodo conduz eletrici-dade, ele é representado por umachave fechada. Essa polarização éconhecida como polarização dire-ta.

Figura 42: Representação do diodo

quando está conduzindo


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No caso da polarização direta, a corrente consegue passar pelo diodo.

Utilizando o diodo, você pode construir um circuito chamado de re-ticador. É o circuito que vai pegar a tensão alternada na entrada efornecer a tensão contínua, na saída. Mais tarde, você vai perceber queo reticador é o coração da fonte de tensão do computador.

De acordo com Marques, Choueri Jr. e Cruz (2002, p. 46), o mais sim-ples dos reticadores é o reticador de meia onda. Esse circuito é apre-sentado na gura 44.

Figura 43: Recador de meia onda

Nesse circuito, você pode ver que o diodo está em série com a carga.Ou seja, toda a corrente que chega na carga terá de passar pelo diodo.Para entender o funcionamento desse circuito, é necessário analisar asformas de onda. Na gura 44 você vê a medição da tensão entre oponto A e o ponto de TERRA. O secundário do transformador estáfornecendo 12 V ecaz.

Figura 44: Forma de onda alternada senoidal no secundário do transformador

Nessa gura você percebe que a onda senoidal possui semiciclos po-sitivos e semiciclos negativos. Quando a onda está no ciclo positivo,ela coloca o polo positivo no ponto A da gura 43 e o polo negativono TERRA. Isso coloca o diodo na polarização direta, ou seja, ele vaiconduzir a corrente do transformador até a carga.

Mas quando a onda passa para o ciclo negativo, o polo positivo é co -locado no TERRA e o polo negativo é colocado no ponto A. Assim, odiodo ca polarizado reversamente e não conduz corrente.

O resultado disso para a carga você pode ver na gura 45.


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Figura 45: Forma de tensão na carga

Nessa gura, percebe-se que a tensão na carga tem apenas o semiciclonegativo, ou seja, agora essa tensão é contínua, no entanto, ela é pulsada.

E você pode então perguntar: e o diodo? A resposta para essa perguntaestá na gura 46.

Figura 46: Forma de tensão nos terminais do diodo

Perceba que a forma de onda da gura 46, mais a forma de onda da gu-ra 46, geram a forma de onda da gura 45. Veja também que, no diodo, amaior parte da tensão é negativa, mas existe uma pequena parte positiva,que está circulada na gura acima. Essa parte é a barreira de potencial dodiodo, que vale aproximadamente 0,7 V.

Esse reticador, apesar de simples, é pouco usado, porque a tensão desaída é muito variável. Por isso foi montada outra conguração, que uti-liza todos os semiciclos da onda. Esse circuito é chamado de reticador

de onda completa em ponte e aparece na gura 47.

Figura 47: Recador de onda completa


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Agora você pode perceber porqueesse circuito é chamado de ondacompleta. Veja que toda a onda deentrada é colocada na carga. Nodiodo, a forma de onda continuaigual à do reticador de meia onda.

Segundo Marques, Choueri Jr. eCruz (2002, p. 57), a vantagemdesse reticador em relação aosoutros modelos é que ele tem umrendimento maior e as pontes de

diodo já podem ser encontradasprontas para serem compradas.

Veja na gura 50 um exemplo deponte de diodos.

Figura 49: Ponte de diodos

Fonte: NEI (2011)

Apesar do susto, esse circuito é bem simples e é muito mais usado doque o reticador de meia onda. A conguração dos quatro diodos échamada de ‘‘ponte de diodos’’.

A tensão no secundário do transformador é a mesma da gura 44.

Para Marques, Choueri Jr. e Cruz (2002, p. 55), durante o semiciclo posi -tivo, os diodos D1 e D3 conduzem e os diodos D2 e D4 cortam, passan-do a tensão do secundário do transformador para a carga. No semiciclonegativo, os diodos D2 e D4 conduzem e os diodos D1 e D3 cortam,colocando a tensão de entrada na carga, com a mesma polaridade que ado semiciclo positivo.

Você pode entender melhor observando a forma de onda na carga nagura 48.

Figura 48: Onda de tensão na carga

Na gura seguinte, você pode veros diodos da fonte de tensão docomputador montados na con-guração de ponte.

Figura 50: Recador em ponte na

fonte do computador

Observe a gura 48. Apesar de tertodo o ciclo de entrada, ela ainda épulsada e a tensão chega a zero emalguns momentos. Para resolverisso, você usará o capacitor. Nessecircuito, o capacitor é colocado em

paralelo com a carga, ou seja, ele vai inuenciar diretamente na ten-são de saída. Veja na gura 51.


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Figura 51: Fonte de tensão com ltro capacivo

A principal diferença desse circuito está na forma de onda da tensão desaída. Observe na gura 52 o efeito de um capacitor de 4,7 µF em para-lelo com uma carga de 1 kΩ.

Figura 52: Capacitor de 4,7 µF funcionando como ltro de tensão

Essa gura foi feita medindo-se, na gura 51, entre o ponto A e o TER -RA. Perceba que agora a onda não chega mais a zero. Isso acontece daseguinte forma:

“Com o primeiro semiciclo do sinal recado, o capacitor carrega-se atra-vés dos diodos D1 e D3 até o valor de pico. Quando a tensão recada di-minui, os diodos que estavam conduzindo cam reversamente polariza-dos, fazendo com que o capacitor se descarregue lentamente pela carga.Quando, no segundo semiciclo, a tensão recada ca maior que a ten-

são no capacitor, os diodos D2 e D4 passam a conduzir carregando nova-mente o capacitor até o valor de pico, e assim sucessivamente, formandouma ondulação denominada ripple.” (MARQUES; CHOUERI JR.; CRUZ,2002, p. 60)

Para diminuir essa ondulação de ripple , você pode aumentar o valor docapacitor. Veja como a onda ca com um capacitor de 100 µF na gura53.


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Figura 53: Forma de onda da saída do recador com C = 100 µF

Veja que a ondulação está bem menor do que na gura 52. Mas, por maisque você aumente o valor do capacitor, a ondulação de ripple sempreexistirá. Para eliminar completamente a ondulação, você deverá usar um

componente eletrônico chamado de regulador de tensão. Mas esse é umassunto que você estudará nas próximas seções.

SEÇÃO 7Transistor Bipolar

De acordo com Marques, Choueri Jr. e Cruz (2002, p. 96), o transistorbipolar, inventado na indústria Bell Telephones , é um dispositivo semicon-dutor, de três terminais, e que apresenta as seguintes vantagens em rela-ção às válvulas:

▪ menor tamanho; ▪ mais leveza;

▪ não precisa de lamento;

▪ mais resistente;

▪ mais eciente, pois dissipa menos potência;

▪ não precisa aquecer pra funcionar;

▪ trabalha com menores tensões de alimentação.

Um microprocessador pode chegar a ter um milhão ou mais de transis-

tores em seus circuitos, todos montados em uma pastilha de silício de25 mm².

Construtivamente, o transistor é formado com os mesmos materiais dodiodo. No entanto, ele possui uma camada a mais. O diodo só tem umacamada de material P e uma de material N. Já o transistor pode ter duascamadas de material P com uma camada de material N no meio, ou duascamadas de material N com uma camada de material P no meio. Issopermite a construção de dois tipos de transistores: o PNP e o NPN. Vejanas guras a seguir as diferenças.

Figura 54: Transistor NPN

Figura 55: Transistor PNP

Cada terminal do transistor rece-be um nome, de acordo com a sua

função no componente. Tantopara NPN como para PNP, vocêencontrará nos transistores os ter-minais Emissor, Base e Coletor.

Os símbolos de circuitos utiliza-dos para os transistores são os

que aparecem na guras 56 e 57.

Figura 56: Transistor NPN


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Figura 57: Transistor PNP

Perceba que a única diferençano símbolo é que, no transistorNPN, a seta indica que a correnteelétrica sai do emissor e, no PNP,a seta está entrando do emissor.

Segundo Marques, Choueri Jr. e

Cruz (2002, p. 99), o emissor tema função de emitir portadores de

carga para a base. A base é muitona, assim a maioria dos porta-dores lançados do emissor para abase consegue atravessá-la, che-gando ao coletor.

O coletor recolhe os portadoresque vêm da base. A sua espessuraé maior do que a das outras cama-das, pois nele se dissipa a maior

parte da potência do transistor.Comercialmente, os transistoressão fabricados com os encapsula-mentos apresentados na gura 58.

Figura 58: Encapsulamentos de transistor

Fonte: Ibercivis (2011)

A posição dos terminais do tran-sistor depende do seu encapsula-mento. Nem todos os transistorestêm o terminal base no meio.

DICASempre procure o manualfornecido pelo fabricante docomponente que você está

usando. Um bom lugar praprocurar é no site do própriofabricante ou no site Data-sheet Catalog ().

A principal função dos transis-tores nos circuitos eletrônicos écontrolar a passagem de correnteentre o emissor e o coletor por

meio da base.O transistor poderá funcionar emtrês estados diferentes, de acordocom a forma como ele é ligado:corte, saturação ou na região ativa.

Para Marques, Choueri Jr. e Cruz(2002, p. 108), “[...] nas regiões decorte e saturação, o transistor fun-ciona como uma chave eletrônica.Ou seja, quando ele está em satu-ração, é como se fosse uma chave

fechada, deixando a corrente uir.Quando o transistor está em cor-te ele funciona como uma chaveaberta. Não deixa a corrente uire a tensão aplicada no circuito canos terminais emissor e coletor.”

Conra a seguir as guras de chave fechada e chave aberta para en-tender melhor.

Figura 59: Transistor em saturação

(chave fechada)

Figura 60: Transistor em corte (chave

aberta)

Na região ativa, o transistor fun-ciona como um amplicadorde sinais. Marques, Choueri Jr. eCruz (2002, p. 103) apresenta esseefeito de amplicação da seguinteforma:

Um aumento na corrente debase iB provoca um númeromaior de recombinações, au-mentando a corrente de coletoriC. Da mesma forma, a diminui-ção da corrente de base provocaa diminuição na corrente de co-letor. Isso signica que a corren-te de base controla a correnteentre emissor e coletor.A corrente de base, sendo bem

menor que a corrente de cole-tor, faz com que uma pequenavariação Δ iB provoque umagrande variação Δ iC . Isso signi-ca que a variação da correntede coletor é um reexo ampli-cado da variação da correnteocorrida na base.O fato do transistor possibilitara amplicação de um sinal fazcom que ele seja consideradoum disposivo avo.

O efeito de amplicação tambémpode ser conhecido como ganhode corrente e é expresso por:


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Teste de transistor

O transistor pode ser testado fa-

cilmente usando a escala de dio-do. Se você olhar a gura 61, você

verá que o transistor é construídocomo se fossem dois diodos. Ouseja, duas junções PN.

Figura 61: Representação de transisto-

res com diodos

Então, para testar o transistor, você fará o seguinte procedi-mento, considerando o transistorNPN:

1. Coloque o multímetro na esca-la de diodo.

2. Coloque a ponteira positiva domultímetro na base e a nega-tiva no emissor. Isso vai po-

larizar diretamente a junção e você deverá medir uma tensãopróxima de 0,7 V.

3. Coloque a ponteira positiva domultímetro na base e a negati-

va no coletor. O efeito deveráser o mesmo do item 2.

4. Agora coloque a ponteira posi-tiva no emissor e a negativa nabase. Como a junção vai carpolarizada reversamente, nãodeverá aparecer nenhum valorno multímetro.

5. Faça o mesmo com a pon-teira positiva no coletor ea negativa na base. O efei-to será o mesmo do item 4.

Se você chegar a algum valor di-ferente dos apresentados nesses

cinco itens – como por exemplo,se você zer o procedimento doitem 2 e não aparecer nenhum va-lor, ou aparecer um valor muitodiferente de 0,7V; ou se você zer

o procedimento do item 5 e apa-recer um valor próximo de zero,o transistor deve estar danicado.

DICALembre-se de que existemvários pos de transistores,como os JFETs e os MOSFETs,que são testados de formasdiferentes. Tenha certeza deque você está testando umtransistor bipolar NPN ouum PNP. Em alguns casos énecessário rerar o transis-tor do circuito, que atento!

Congurações básicas comtransistor

De acordo com Marques, Choueri Jr. e Cruz (2002, p. 104) os tran-sistores podem ser ligados de trêsformas básicas: BASE COMUM(BC), EMISSOR COMUM (EC),COLETOR COMUM (CC). Veri-que as três guras seguintes.

Figura 62: Conguração base comum

(BC)

Figura 63: Conguração emissor

comum (EC)

Figura 64: Conguração coletor comum

(CC)

A conguração EC é a mais co-mum em circuitos transistoriza-

dos. Por isso, os parâmetros dostransistores que aparecem nosmanuais técnicos têm essa con-

guração como referência (MAR -QUES; CHOEURI JR.; CRUZ,2002, p. 111).

Os transistores são componentes

utilizados na informática, no en-tanto, para entender melhor, vocêprecisa conhecer alguns regulado-res de tensão e fontes chaveadas.

SEÇÃO 8Reguladores de tensão

De acordo com Braga (2005, p.21), podemos criar uma fonte detensão com um transformador,reticador e capacitor de ltro.Essa fonte pode alimentar deter-minadas cargas, mas muitas vezesela não é apropriada para circuitosdigitais, como os dos computado-res. Isso porque a tensão sobre acarga irá variar conforme ela exijamais ou menos corrente, ou seja,essa tensão não é regulada.

Para que você tenha uma tensãoconstante sobre uma carga, mes-mo quando ocorram variações datensão de entrada ou da carga, énecessário que você use um cir-cuito regulador de tensão. Parafazer isso existem diversas con-gurações, que vão desde circuitossimples com poucos componen-tes até congurações sosticadas,com circuitos integrados comple-xos.

O objetivo é eliminar a ondulaçãode ripple e deixar a tensão no valorexigido pela carga. Para isso, con-ra o que é um regulador série eum regulador integrado.


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Figura 66: Fonte de tensão com regulador zener

Perceba que o diodo zener está polarizado reversamente. Nesse caso,ele conduz corrente e regula a tensão nos seus terminais. Para manter acorrente dentro dos níveis aceitáveis pelo diodo, é necessário adicionaro resistor Rs. O valor desse resistor deve ser calculado de acordo com atensão V Z que você quer regular. Veja:

Figura 67: Fonte de tensão regulada com transistor

O zener mantém constante a tensão na base do transistor, polarizado

pelo resistor. Visto que, para conduzir, a tensão de base do transistordeve ser aproximadamente 0,6V maior que a tensão de emissor, como uso do zener como referência, garanmos que o circuito sempre secomportará no sendo de manter a tensão de emissor 0,6 V abaixoda tensão de base [...]” (BRAGA, 2005, p. 22)

Segundo Braga (2005), a vantagem do circuito da gura 68 é que o zeneré percorrido por uma corrente muito pequena em relação à corrente dacarga. A desvantagem é que o transistor se comporta como um resistor

variável e a sua dissipação de potência é muito alta.

Regulador integrado

Outra forma de fazer a regulação de tensão é usar um componente cha -mado de regulador integrado. Esse componente já possui um zener pola-rizado internamente. (BRAGA, 2005).

O símbolo do circuito do regulador de tensão integrado é apresentado nagura 68.

Figura 68: Regulador de tensão integrado

Regulador Série

“A idéia básica de um reguladorsérie é ligar em série com a linhade alimentação da carga um cir-

cuito que funcione como um re-sistor variável tendo por referên-cia um diodo zener“ (BRAGA,2005, p. 21).

Segundo Marques, Choueri Jr. eCruz (2002, p. 67) ”[...] o diodozener é um componente semi-condutor que tem quase as mes-mas características que o diodoreticador comum. A diferençaé a forma como ele se comporta

quando está polarizado reversa-mente. Por ele ser construído paraconduzir corrente enquanto estána polarização reversa, ele podeser usado como um regulador detensão.”

Veja a representação do símbolode circuito de um diodo zener a

seguir.

Figura 65: Símbolo de circuito do diodo

zener

De acordo com Marques, Choue-ri Jr. e Cruz (2002), a tensão queo diodo zener regula é conhecidacomo tensão zener (V Z ) e podeser encontrada comercialmenteentre 2 V e 200V.

Você sabe como construir cir-cuitos reguladores série simples?É possível construir usando umdiodo zener. Se você adicionarum transistor, o seu circuito po-derá fazer a regulagem de tensãoe ainda ter uma corrente de saídamaior. Veja dois circuitos regula-dores com diodo zener.


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Esse regulador possui três terminais. Um deles é de entrada de tensão, ooutro deve ser ligado no terminal comum, ou GND, e o último é o desaída, onde terá a tensão regulada. Veja o aspecto físico desse regulador.

Figura 69: Encapsulamento dos reguladores integradosFonte: Konzen (2010)

Para fazer uma fonte de tensão regulada com esse componente, vocêdeverá ligá-lo conforme mostra a gura 70.

Figura 70: Fonte de tensão com regulador integrado

Segundo Braga (2005), os reguladores integrados podem fornecer até1 A de corrente na saída. Se for necessário uma corrente mais elevadaé possível usar um transistor de potência juntamente com o regulador.Normalmente esse transistor é maior e necessita de um dissipador decalor.

Veja na gura a seguir como essa montagem pode ser feita.

Figura 71: Fonte regulada com transistor e regulador integrado

Os resistores R2 e R3 são necessários para fazer a polarização corretado transistor.


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Veja na gura 72 uma fonte de computador aberta.

Figura 72: Fonte de tensão do computador

Outra fonte bastante utilizada é a conhecida como fonte simétrica. Comela é possível conseguir tensões positivas e negativas iguais em torno deuma referência comum de 0 V ou terra (BRAGA, 2005).

Conra o desenho de uma fonte simétrica.

Figura 73: Fonte de tensão simétrica regulada

Nesse caso, você usará dois tipos de reguladores integrados: U1 e U2. Aquele que regulará a tensão positiva (+V) terá o prexo 78. O que vaifornecer a tensão negativa (-V) terá o prexo 79. Os números que acom-panham os prexos são o valor de tensão regulada na saída.

Por exemplo: se você encontrar um regulador escrito 7812, signica queele regula 12 V positivos. E se ele for 7912, então ele regula 12 V nega -tivos em relação à referência.


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Nas guras abaixo você pode ver os transistores e reguladores de tensãoaplicados na fonte e na placa-mãe do computador.

Figura 74: Transistores na fonte do computador

Figura 75: Transistores e reguladores na placa-mãe

Você pode ver que todos os componentes são juntados e ligados de

formas diferentes para se conseguir diversos tipos de circuitos com fun-ções diferentes. É por isso que a eletrônica é tão dinâmica e evolui tãorapidamente. Cada dia os componentes são ligados de formas diferentes,ou são construídos em tamanhos menores, que possibilitam novas apli-cações e circuitos mais rápidos e econômicos.

N próxima seção você verá a principal aplicação dos transistores atuais.Fique de olho.

SEÇÃO 9Fonte de tensãochaveada

As fontes chaveadas estão emquase todos os eletrodomésticos,de televisores, aparelhos de som,DVDs a computadores. Nestesúltimos, não só a fonte do com-putador é chaveada, mas tambéma alimentação dos monitores quepossuem o conhecido “tubo deimagem”, é feita por meio de umafonte chaveada de alta tensão.

Segundo Barbi e Martins (2000),

as fontes lineares, que você estu-dou até agora, possuem um rendi-mento muito baixo, em torno de50%. Isso porque uma parte datensão sempre ca sobre um com-ponente (transistor, resistor) queestá em série. Isso faz com que acorrente passe por esse compo-

nente também. Assim, passandocorrente por um componente quetem tensão entre seus terminais,

esse componente irá dissipar umapotência, ou seja, ele irá aquecer.Como você está construindo umafonte de tensão e não um forno,esse aquecimento não é bom.

“As fontes chaveadas, comutadasou SMPS (Switched Mode PowerSupply , do inglês) são fontes quecontrolam a tensão numa carga,abrindo e fechando um circuitocomutador de modo a manter,pelo tempo de abertura e fecha-mento deste circuito, a tensãodesejada’’ (BRAGA, 2005, p. 160).

De acordo com Barbi e Martins(2000), o rendimento das fonteschaveadas ca entre 70% e 98%.


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Para entender um pouco melhor a ideia das fontes, veja os diagramas deblocos nas guras 76 e 77.

Figura 76: Fonte linear

Figura 77: Fonte chaveada

Perceba que a única diferença da fonte chaveada para a fonte linear é obloco de chaveamento, feito pelo transistor, e o segundo ltro, que nor-malmente é feito por um indutor.

A partir de agora, considere que os três primeiros blocos formam umafonte de tensão contínua e a representação é o símbolo a seguir. Vocêsabe onde está a grande vantagem?

Figura 78: Fonte de tensão connua

A grande vantagem está no chaveamento, liga/desliga, do transistor.Lembre-se de que o transistor pode trabalhar nas regiões de corte (chaveaberta) ou saturação (chave fechada).

Na região de saturação, o transistor está conduzindo corrente e a tensãonos seus terminais é muito pequena, em torno de 0,5 V. Assim, a po -tência que ele irá dissipar também será pequena (em relação à potênciatransmitida para a carga). Veja a gura.

Figura 79: Transistor na região de saturação (chave fechada)


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Já na região de corte, o transistor não conduz corrente. Toda a tensão dafonte ca aplicada nos terminais coletor e emissor. A carga não recebenenhuma tensão. A potência dissipada nesse caso é zero. Observe.

Figura 80: Transistor na região de corte (chave aberta)

Na gura 80 você vê o circuito de uma fonte chaveada bem simples. Ela

não possui nenhum ltro ou proteção. O gerador de pulso é um circuitoutilizado para mandar o transistor ligar (saturação) ou desligar (corte).

Figura 81: Fonte chaveada

Os pulsos gerados normalmente são uma onda quadrada. O tempo deduração do nível alto da onda é variável. Isso faz com que a tensão nacarga também seja variável. Essa onda que possui o tempo de duração

variável é conhecida como PWM, ou Modulação por Largura de Pulso. A gura 82 apresenta um exemplo de onda que vem do gerador de pulsoe entra no resistor R1. A tensão desse pulso é de 3 V.


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Figura 82: Sinal PWM vindo do gerador de pulso

O resultado desse liga/desliga do transistor é que a carga recebe tensãopulsada. Na gura 83, você vê a forma de onda que chega na carga (em

vermelho) e como a carga interpreta essa tensão (em azul). A carga ‘‘sen-te’’ a tensão média e não os pulsos. A duração desses pulsos é de 250 ns,ou seja, o transistor ca ligado apenas 25% do tempo.

Figura 83: Forma de onda na carga

Veja que a tensão dos pulsos na carga é 100 V, a mesma da tensão dafonte contínua, mas a tensão média é de aproximadamente 25 V.

Na gura 83 você vê uma forma de onda com 500 ns de duração. Issofaz com que o transistor que ligado durante 50 % do tempo. Observe

na gura que a tensão média se aproxima de 50 V.

Figura 84: Forma de onda com 50 % da tensão


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O que você encontrará em um circuito prático é mais parecido com ocircuito da gura a seguir.

Figura 85: Circuito completo de uma fonte

Neste caso, a carga que está recebendo a tensão chaveada é o primáriode um transformador. Isso faz com que a corrente seja ltrada e o cir-cuito que isolado. Isso acontece porque não existe ligação física entreo secundário e o primário, essa ligação é feita apenas pelo campo mag -nético do transformador.

O diodo D2 impede o retorno da corrente para o transformador, poisisso poderia provocar a queima do transistor Q2. O capacitor serve parafazer a ltragem da tensão de saída.

De acordo com Barbi e Martins (2000), a quantidade de tipos diferentes

de fontes chaveadas não é muito grande, mas seis tipos são mais popula-res e difundidos: buck, o boost , o buck-boost, o cúk, o sepic e o zeta .

As fontes chaveadas também podem ser conhecidas como conversoresCC, que pegam uma tensão contínua e transformam para outro valor detensão contínua.

Nesta unidade curricular você estudou os princípios básicos da eletrô-nica, o surgimento dessa ciência e como revolucionou todo o mundo.Conheceu os principais componentes eletrônicos, aprendeu a utilizar omultímetro – que é o principal instrumento de medida no momentode fazer a manutenção de qualquer equipamento eletrônico. Aprendeutambém a maneira correta de fazer uma medição. Conheceu também o

nascimento da eletrônica com os semicondutores. A próxima unidade vem com mais informações importantes para o seu dia a dia. Até lá!


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Unidade deestudo 2

Seções de estudo

Seção 1 - O sistema decimalSeção 2- O sistema binárioSeção 3 - O sistema hexadecimalSeção 4 - Códigos especiais


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O mundo digital

SEÇÃO 1O sistema decimal

O sistema decimal é o sistema numérico mais conhecido e utilizado pornós para valores e grandezas numéricas. Ele utiliza dez caracteres: (0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9). Como você vai trabalhar com outros sistemasnuméricos, vamos indicar as grandezas no sistema decimal com o índice10. Algumas pessoas podem preferir usar o índice D.

Ex.: 2710, 2011D.

Notação posicional

Segundo Marçula e Benini (2008), na notação posicional o que indica o valor de cada caractere em uma grandeza numérica é a posição na qualele é escrito (ex.: unidade, dezena, centena, milhar). Veja a representaçãodo número 1243 usando primeiro a notação posicional.

124310 = 1000 + 200 + 40 + 3 = (1 x milhar) + (2 x centena) + (4 xdezena) + (3 x unidade)

Agora, veja a representação do mesmo número usando uma equação empotência de 10. Essa forma de representação do número por meio deuma equação com potência será útil a você logo a seguir.

124310

= 1000 + 200 + 40 + 3

= (1 x milhar) + (2 x centena) + (4 x dezena) + (3 x unidade)

= (1 x 1000) + (2x100) + (4x10) + (3x1)

= (1 x 103 ) + (2x102 ) + (4x101 ) + (3x100 )

O expoente na potência de 10 indica a posição do caractere no número. Assim, você pode deduzir que, no número 124310, o caractere 1 assume

a posição 3, o caractere 2 assume a posição 2, o caractere 4 a posição 1e o caractere 3 a posição 0.

SEÇÃO 2O sistema binário

O sistema binário usa dois carac-teres ou dígitos para representarqualquer grandeza numérica (0 e1). Esse sistema numérico é apli-cado em circuitos digitais, poispermite apenas condições exatas(aberto/fechado; ligado/desliga-

do). Cada um dos caracteres 0/1em uma informação binária é co-nhecido por bit . Para identicaros valores escritos em binário seráusado o índice 2. Algumas pesso-as preferem usar o índice B.

Ex.: 1012, 1011B.

Como saber a quantidade repre-sentada em um número escrito

em binário? Para poder respon-der a essa pergunta, você estudará

agora métodos de conversão en-tre esses sistemas.

Método das divisõessucessivas

Para transformar um valor es-crito no sistema decimal para osistema binário você precisa di-

vidir o número decimal sucessivamente por 2, até que o últimoquociente seja menor do quedois (0 ou 1). Veja o exemploabaixo transformando o número15010 em um número na base 2:

150 ÷ 2 = 75 , resta 0

75 ÷ 2 = 37, resta 1

37 ÷ 2 = 18 , resta 1

18 ÷ 2 = 9, resta 0

9 ÷ 2 = 4, resta 1

4 ÷ 2 = 2, resta 0

2 ÷ 2 = 1, resta 0


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Figura 86: Representação do método

da divisão sucessiva

Você vai resolvendo as divi-sões sucessivas considerandoapenas os quocientes intei-ros e reservando os restos decada divisão.

Para obter o número binário, rela-cione o último quociente com to-dos os restos das divisões acima,assim: 10010110011. Observe agura 86.

Eis o seu número na Base 2 querepresenta 1243

10: 10010110011

2

Método das potências

Para transformar um valor escritono sistema binário para o sistemadecimal faça uso da notação po-sicional. Primeiro identique aposição de cada bit . Depois escre-

va a equação com as potências e,nalmente, calcule o resultado daequação.

Atenção! Agora é preciso escrever

em forma de potência de 2! A base

do número de origem é binária!

Vamos transformar o número 100112 para base 10:

▪ 1 0 0 1 1 (número binário)

▪ 4 3 2 1 0 (posição de cada bit )

▪ 24 23 22 21 20 (base 2 elevada à posição do bit )

▪ (0 x 24 ) + (1 x 23 ) + (1 x 22 ) + (0 x 21 ) + (0 x 20 ) (equação compotência de 2)

Resolvendo a equação encontrada:

(0 x 24 ) + (1 x 23 ) + (1 x 22 ) + (0 x 21 ) + (0 x 20 ) = 1910 O resultado é: 100112 equivale a 1910.

Método dos pesos

Outra forma de transformar um valor escrito no sistema binário para

o sistema decimal é conhecida como método dos pesos. Esse métodoconsidera apenas os valores dos pesos dos bits tipo 1 no número binário,ignorando os 0s. Para conseguir os pesos de cada bit basta elevar a base2 ao expoente da posição do respectivo bit . No nal você deve somar ospesos dos bits tipo 1 do número binário. Assim, no binário 10011

2:

▪ 1 0 0 1 1

▪ 4 3 2 1 0 (posição)

▪ 24 23 22 21 20 (base elevada à posição)

▪

16 8 4 2 1 (pesos)

Resultado: 16 + 2 + 1 = 1910

.

OBS: O peso dos bits 0 (23 = 8 e 22 = 4) foram ignorados.

Método da tabela

No método da tabela você desenha uma tabela com duas linhas e várias

colunas. O número de colunas depende da quantidade de bits do núme-ro binário. Para preencher, você coloca, na célula da direita, na primeiralinha, o número 1. E depois preenche a célula seguinte, na mesma linha,com o dobro do valor. Repita este último passo até o m da linha. Vejaa tabela abaixo:

Tabela 1: Método da tabela

128 64 32 16 8 4 2 1

Na segunda linha você preenche com os bits do número binário. Depois,soma os valores da primeira linha relacionados com bits 1.


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Para converter de decimal para bi-nário, combine os valores da pri-meira linha até que a soma destesseja igual ao valor decimal inicial.Marque cada um desses números

anotando 1 na segunda linha. Pre-encha com 0 as demais células.

Veja o exemplo:

Para encontrar o número 1910

,basta somar 16 + 2 + 1.Na segunda linha, preenchacom o número 1 nas célulassob 16, 2 e 1. Nas demais (8e 4) preencha com o núme-ro 0. O binário encontrado é

10011.

Tabela 2: Exemplo de preenchimento

pelo método de tabela

16 8 4 2 1

1 0 0 1 1

SEÇÃO 3O sistema hexadecimal

O sistema hexadecimal, ou sim-plesmente hexa, usa 16 caracterespara representar grandezas numé-ricas (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A,B, C, D, E e F). As letras assumemos valores: A = 10, B = 11, C =12, D = 13, E = 14 e F = 15. Paraidenticar as grandezas numéri-

cas escritas em hexadecimal, seráusado o índice H. Se preferir podeusar o índice 16.

Ex.: F011H. AAB

H, 253

16.

Agora, preste atenção que você vai aprender a fazer conversões degrandezas numéricas entre as ba-ses 10 e 16 e entre as bases 2 e 16.

Método das divisões sucessivas

Para transformar um valor escrito no sistema decimal para o sistemahexadecimal você precisa dividir o número decimal sucessivamente por16, até que o último quociente seja menor do que 16 (0 até 15).

Nas divisões sucessivas, considere apenas os quocientes inteiros e reserve

os restos de cada divisão. Se os restos forem maiores do que 9, substua

pela letra correspondente do sistema hexadecimal.

Veja no exemplo abaixo a conversão do decimal 124310

em hexadecimal:

1243 ÷ 16 = 77, resta 11 (BH )

77 ÷ 16 = 4, resta 13 (DH )

Figura 87: Divisão para conversão decimal em hexadecimal

Terminadas as divisões sucessivas, relacione somente o último quocientecom todos os restos das divisões, seguindo a ordem apresentada na gu-ra 87. Agrupe 4 com 13 (D

H ), e com 11 (B

H ).

Resultado: 124310 equivale a 4DBH.

Método das potências

No método das potências, faça uso da notação posicional. Primeiroidentique a posição de cada caractere. Depois escreva a equação comas potências e, nalmente, calcule o resultado da equação.

Atenção! É preciso escrever em forma de potência de 16! A base do número

de origem é hexadecimal!

Vamos transformar o número 1AF9H para base 10:

▪ 1 A F 9 (hexadecimal)

▪ 3 2 1 0 (posição de cada caractere)

▪ 163 162 161 160 (base 16 elevada à posição do carac-tere)

▪(1 x 16

3

) + (A x 16

2

) + (F x 16

1

) + (9 x 16

0

) (equação usando po-tência de 16)


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Resolvendo a equação encontrada:

(1 x 163 ) + (A x 162 ) + (F x 161 ) + (9 x 160 ) =

= (1 x 163 ) + (10 x 162 ) + (15 x 161 ) + (9 x 160 )

= (1 x 4096) + (10 x 256) + (15 x 16) + (9 x 1)

= 4096 + 2560 + 240 + 9= 6905

Resultado: 1AF9H equivale a 6905

10.

Método da tabela para hexadecimal

É possível fazer a conversão de grandezas numéricas escritas na Base 16para a Base 2. Nesse método, cada caractere da Base 16 é representadopor 4 bits . Isso porque o caractere hexadecimal de maior valor, F

H, pre-

cisa de 4 bits para seu equivalente na Base 2. Veja abaixo:

FH ↔ 1510 ↔ 11112

Para conseguir representar o caractere 1H na Base 2 com 4 bits , basta

colocar zeros à esquerda.

1H ↔ 1

10 ↔ 0001

2

Considerando todos os caracteres hexadecimais na Base 2 com 4 bits ,resulta a tabela abaixo:

Tabela 3: Caracteres hexadecimais

HEXA BINÁRIO EQUIVALENTE8 4 2 1 DECIMAL

0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 1 1

2 0 0 1 0 2

3 0 0 1 1 3

4 0 1 0 0 4

5 0 1 0 1 5

6 0 1 1 0 6

7 0 1 1 1 7

8 1 0 0 0 8

9 1 0 0 1 9

A 1 0 1 0 10

B 1 0 1 1 11

C 1 1 0 0 12

D 1 1 0 1 13

E 1 1 1 0 14

F 1 1 1 1 15

Para entender melhor, acompanhe os exemplos a seguir.

Exemplo 1: Para converter o nú-

mero 1AF9H para a Base 2, rees-creva o número com os caracteres

mais espaçados, consulte a tabelaapresentada e escreva sob cada

um deles a combinação de 4 bits correspondente. Depois junte asequência de bits .

1 A F 9 (hexa)

0001 1010 1111 1001 (corres-pondente de 4 bits )

00011010111110012

(número binário)

Você pode retirar os três zeros àesquerda do número binário an-terior.

Resultado:

1AF9H↔ 11010111110012

Exemplo 2: Para converter um

número binário para base 16,agrupe os bits quatro a quatro econsulte a tabela. Escreva o carac-

tere hexadecimal correspondentea cada grupo de quatro bits , man-tendo a sequência dos grupos.Observe a conversão do binário1000111011

2 para base hexadeci-

mal.

Binário 10001110112:

▪ 10 0011 1011 (divisão de bitsquatro a quatro, da direita para aesquerda)

▪ 0010 0011 1011 (acrescentezeros a esquerda para completaro grupo de bits )

▪ 2 3 B (consulta à Tabela 2)Resultado: 1000111011

2 ↔ 23BH


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Bit e byte

Bit ( Binary digit ) é o nome de um dígito binário. Toda informação arma-zenada ou processada dentro de um computador está em forma de bits .Como você viu, os bits são usados para representar grandezas numéricas,

mas existem outras informações que necessitam de letras e símbolos.Para isso, existem sistemas que usam conjuntos de bits para representarletras, símbolos e outros caracteres. . Os sistemas de informática costu -mam usar um conjunto de bits chamado byte . Segundo Tocci e Widmer(2003), “um byte é constituído sempre de 8 bits e pode representar quais-quer tipos de dados ou informações”.

Exemplos:

1bit → 0, 1

1Byte → 10011000, 01101001

SEÇÃO 4Códigos especiais

Além de trabalhar com números, os computadores precisam ma-nipular letras, sinais e outros símbolos. Alguns códigos foram cria-dos para resolver esta questão, como o BCD , GRAY , ASCII .

Acompanhe, a seguir, algumas informações interessantes sobre ocódigo ASCII .

Código ASCII Na informática, um dos códigos mais conhecidos é o ASCII (AmericanStandard Coded for Information Interchange). O código ASCII foi feito ini-cialmente com 8 bits ( 1 byte ), onde sete representam 128 símbolos encon-trados nos teclados dos computadores. O oitavo bit tem como funçãoauxiliar para detecção de erros na transmissão de informações. Ele éconhecido como Bit de Paridade. Com o passar do tempo surgiu outra

versão do código ASCII , conhecida como versão completa ou estendi-da, onde todos os oito bits são usados para representar 256 símbolos. No

Apêndice A você pode ver uma versão estendida da tabela ASCII com256 símbolos. Ainda nesse apêndice, você pode ver a sequência de bits

00100101 correspondente ao símbolo ‘‘ %’’ e entender melhor o uso databela ASCII . Conra!

Se o seu teclado usa o padrão AS-CII, toda vez que você digita algo,faz uso deste código. Apertandouma tecla, acontece um contatoelétrico e imediatamente é aciona-

do um circuito denominado codi-cador. Esse circuito faz com queseja envidado ao computador oconjunto de bits correspondente àtecla digitada, conforme tabela deconversão do tipo de teclado (ex.:tabela ASCII ).

O computador, por sua vez, vaifazer uso desse código e tambémde outros códigos especiais toda

vez que precisar enviar uma infor-

mação ou dado a um periféricoexterno. Para isso, ele precisa deoutro circuito digital denomina-do decodicador. De acordo com

Tocci e Widmer (2003), um deco-dicador é um circuito lógico querecebe um conjunto de entradas,que representa um número ouinformação binária e ativa apenasuma saída de que corresponde aonúmero recebido.

Os circuitos eletrônicos codica-dores e decodicadores normal-mente são parceiros de trabalhodos códigos de comunicação.

Nesta unidade de estudo você

reviu o que é um sistema deci-mal, conheceu o sistema binárioe o método tabela. Também co-nheceu o sistema hexadecimal eaprendeu a converter decimal emhexadecimal. Na próxima unidade

de estudo você vai conhecer umpouco mais sobre o mundo daeletrônica, passando pela eletrôni-ca digital. Prepare-se!


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Unidade deestudo 3

Seções de estudo

Seção 1 -Eletrônica analógica e digitalSeção 2- Família de circuitos digitaisSeção 3 - Funções lógicas e portas lógicas


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A Eletrônica Digital

SEÇÃO 1Eletrônica analógica e digital

Na Unidade 1 você conheceu alguns componentes analógicos da eletrô-nica presentes em praticamente todos os equipamentos eletrônicos. Adescoberta de materiais semicondutores e seu uso na indústria eletrônicapermitiu a diminuição no tamanho desses componentes eletrônicos edesencadeou uma transformação no padrão dos circuitos eletrônicos.Essa transformação possibilitou o desenvolvimento de uma nova ele-trônica: a eletrônica digital. A eletrônica digital faz uso de circuitos com

componentes eletrônicos microprocessados, e esses circuitos são conhe-cidos como circuitos integrados ou chips. Veja alguns exemplos a seguir.

Figura 88: Circuitos integrados

Fonte: Eletro Áquila (2011)

Figura 89: Tipos de encapsulamento de circuitos integrados: a) DIP (dual-in-line

package) de 24 pinos; b) envoltório de cerâmica exível de 14 pinos; c) envoltório

montado sobre a supercie (surface-mount )

Fonte: Lima (2011)

Vantagens e desvanta-gens da eletrônica digital

Quando observamos o mundo aonosso redor percebemos que pra-ticamente tudo segue um padrãocontínuo ou analógico, como:

tempo, velocidade, pressão, tem-peratura. Para trabalhar com essasgrandezas em um circuito digitalé preciso antes converter os sinaisdo modo analógico para digital.

Após a conversão, pode-se fa-zer o processamento no circuito

digital. Ao nal pode ser precisoconverter o resultado novamentepara o formato analógico. Todoo processo de transformação au-

menta o custo e a complexidadedos circuitos.

Em compensação, quando a in-formação já está no formatodigital, é mais fácil e barato ar-mazenar essa informação. A tec-nologia digital também permite aconstrução de projetos maiores emais complexos ocupando menosespaço físico quando comparadoa um circuito analógico.

Existem outras vantagens e des- vantagens que podem ser citadas. Você consegue pensar em maisalgumas?

Sinais analógicos esinais digitais

A forma mais evidente de dife-renciar eletrônica analógica daeletrônica digital está no tipo desinal que cada uma processa. Porisso vamos reforçar esse conheci-mento.


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A eletrônica analógica trabalhacom sinais contínuos, ou seja,grandezas como tensão e corren-te, apresentando variação contí-nua de valores no tempo. É pos-

sível observar essa continuidadeem um gráco como o da guraa seguir. Dentro de um intervalode tempo denido pode-se en-contrar innitos valores do sinalrelacionado; neste caso, um sinalde tensão. Veja.

Figura 90: Sinal analógico

A eletrônica digital não trabalhacom sinais contínuos, mas simcom sinais discretos. Esses sinaisdiscretos ou sinais digitais sãodescontínuos em um intervalo detempo denido e podem assumirapenas dois valores: alto ou baixo,1 ou 0. Isso mesmo, esses sinaisdigitais são bits , com seus níveislógicos alto (1) e baixo (0). Umexemplo de aplicação onde é fácilperceber esse sinal discreto é o re-lógio digital. Sabe-se que o tempo

varia de modo contínuo, mas orelógio digital apresenta o registrodessa variação em pequenos saltosou intervalos de tempo (a cada mi-

nuto ou segundo).

Figura 91: Sinal digital

SEÇÃO 2Família de circuitos digitais

Para permitir a comunicação entre diferentes circuitos digitais, foram

criadas as famílias de lógicas circuitos digitais. Cada família lógica temseu pacote ou série de circuitos integrados que garante ao projetistacompatibilidade entre os circuitos menores.

Segundo Lima (2011), é necessário conhecer as características gerais doscircuitos e as famílias lógicas mais populares para poder entender o tra-balho em execução.

Família de circuitos digitais TTL

Essa é uma família de circuitos integrados muito conhecida e seus com-ponentes são facilmente encontrados nos laboratórios de eletrônica para

experiências práticas. TTL signica Transistor-Transistor - Logic (Lógica Transistor-Transistor). A tensão de alimentação em circuitos eletrônicos TTL se restringe a 5 V contínuos, tendo faixas de tensão correspondentes aos níveis lógicos0 e 1.

Figura 92: Gráco relacionando níveis lógicos com valores de tensão TTL

Fonte: Melo (2002)

Índices:VIH – à tensão de entrada considerada como nível 1. Para TTL pico,VIHmín = 2V.VIL – à tensão de entrada considerada como nível 0. Para TTL pico,VILmáx = 0,8V.VOH – à tensão de saída considerada como nível 1. Para TTL pico,VOHmín = 2,4V.VOL – à tensão de saída considerada como nível 0. Para TTL pico,VOLmáx = 0,4V.


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Onde: H corresponde à primei-ra letra de ‘‘High ”;

L corresponde à primeira letra de‘‘Low ”;

I corresponde à primeira letra de‘‘Input ”;

O corresponde à primeira letra de‘‘Output ”.

Família de circuitosdigitais CMOS

Outra tecnologia facilmente en-contrada em projetos eletrônicosé a CMOS. CMOS signica Com-

plementary Metal Oxide Semiconductor (Semicondutor de Óxido-MetalComplementar). As característi-cas principais dessa família são oreduzido consumo de corrente

(baixa potência), alta imunidade aruídos e uma faixa de alimentaçãoque pode variar de 5 V a 15 V, de-pendendo do modelo.

A família CMOS possui tambémuma determinada faixa de tensão

para representar os níveis lógicosde entrada e saída, porém esses valores dependem da tensão dealimentação e da temperatura am-biente.

A melhor maneira de você tercerteza dos valores de tensãoe corrente com que você vaitrabalhar na manutenção doseu circuito é pesquisando na

internet a folha de dados doseu CI.

SEÇÃO 3Funções lógicas e portas lógicas

Todo o processamento dentro de computador é realizado por circuitos

digitais básicos conhecidos por portas lógicas. Esses circuitos com sinaisdigitais trabalham com bits , podendo assumir apenas dois valores 0 ou1. As operações que as portas lógicas executam seguem os conceitosda álgebra de Boole, ou álgebra booleana. Os postulados e teoremas daálgebra de Boole foram escritos por George Boole em 1854.

A álgebra booleana classica as informações em dois tipos: verdadeirasou falsas. Matematicamente: Verdadeiro = 1 | Falso = 0

Segundo Marçula e Benini (2008), em 1930, Alan Turing mostrou que,com a álgebra de Boole, apenas três funções lógicas são necessáriaspara determinar se uma sentença é ‘‘falsa’’ ou ‘‘verdadeira’’, tais como E( AND ), OU ( OR ) e INVERSORA ( NOT ). Com essas funções é possí-

vel implementar desde pequenos circuitos digitais até computadores. Aexplicação do funcionamento dessas funções será por meio de sentençasou armações teóricas e apenas uma resposta analisando as armações.

A condição das armações e da resposta pode ser verdadeiro e falso.

Função E ( AND) e porta lógica E ( AND)

Considere uma situação com duas armações iniciais A e B e uma ava-

liação nal podendo ser um resultado verdadeiro ou falso para a avalia-ção. O resultado será Verdadeiro somente se as duas armações forem verdadeiras.

▪ ‘‘Buenos Aires é a capital do Brasil’’ E ‘‘O Sol gira ao redor da Ter-ra’’ → Resultado: Falso

▪ ‘‘Buenos Aires é a capital do Brasil’’ E ‘‘A Terra gira ao redor doSol’’ → Resultado: Falso

▪ ‘‘Brasília é a capital do Brasil’’ E ‘‘O Sol gira ao redor da Terra’’ → Resultado: Falso

▪ ‘‘Brasília é a capital do Brasil’’ E ‘‘A Terra gira ao redor do Sol’’ →

Resultado: Verdadeiro


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Na tabela a seguir você tem uma relação das combinações entre as ar-mações iniciais e a resposta da análise.

Tabela 4: Relacionamento da função E ( AND)

Armação A Armação B Resultado

Falso Falso Falso

Falso Verdadeiro Falso

Verdadeiro Falso Falso

Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro

Existe um circuito lógico ou porta lógica que executa a mesma análise. Trata-se da porta lógica E ( AND ). A porta lógica E ( AND ) é represen-tada também pelo símbolo ponto (.).

Figura 93: Símbolo da porta lógica E (AND) e função lógica E (AND)

Função OU (OR) e porta lógica OU (OR)

Considere uma situação com duas armações iniciais A e B e uma avalia-ção nal podendo ser um resultado verdadeiro ou falso para a avaliação.Para que o resultado seja Verdadeiro, basta que uma das armações seja

verdadeira.

▪ ‘‘Buenos Aires é a capital do Brasil’’ OU ‘‘O Sol gira ao redor da Terra’’ → Resultado: Falso

▪ ‘‘Buenos Aires é a capital do Brasil’’ OU ‘‘A Terra gira ao redor doSol’’ → Resultado: Verdadeiro

▪ ‘‘Brasília é a capital do Brasil’’ OU ‘‘O Sol gira ao redor da Terra’’ →

Resultado: Verdadeiro ▪ ‘‘Brasília é a capital do Brasil’’ OU ‘‘A Terra gira ao redor do Sol’’ →

Resultado: Verdadeiro

Na tabela a seguir você tem uma relação das combinações entre as ar-mações iniciais e a resposta da análise.


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Tabela 5: Relacionamento da função OU (OR)

Armação A Armação B Resultado

Falso Falso Falso

Falso Verdadeiro Verdadeiro

Verdadeiro Falso Verdadeiro

Verdadeiro Verdadeiro Verdadeiro

Existe um circuito lógico ou porta lógica que executa a mesma análise. Trata-se da porta lógica OU ( OR ). A porta lógica OU ( OR ) é represen-tada também pelo símbolo mais (+).

Figura 94: Símbolo da porta lógica OU(OR) e função lógica OU (OR)

Função inversora (NOT )

Considere uma situação com uma armação inicial A. O objetivo dessafunção é sempre inverter ou negar o sentido original da armação. As -

sim, você deve acrescentar antes da armação o termo ‘‘É falso que’’:▪ É falso que ‘‘O Sol gira ao redor da Terra’’ → R

111ApostilaComCapa Senai

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