curso 1
Autor: Adão do Vale filho | Publicado: 2011-12-29T10:49:00-08:00


Um bom curso de hardware começa
com eletricidade básica, a mesma que é estudada no segundo grau. São
aprendidas noções sobre tensão, corrente, resistência, baterias. De posse
dessas noções, são estudados os semicondutores, como transistores e diodos.
Outros componentes eletrônicos são também estudados, como os capacitores e
bobinas. O aluno aprende a construir e consertar fontes de alimentação,
amplificadores, rádios transmissores e receptores. Finalmente chega a vez dos
circuitos integrados (chips), entrando assim na etapa de eletrônica digital.
Aprendemos a construir cuircuitos digitais simples, como contadores, displays,
somadores, multiplexadores, decodificadores, etc. Um técnico formado assim está
apto a consertar equipamentos digitais em geral, e não apenas computadores.

Para consertar PCs, tais
conhecimentos não são suficientes, e também não podem ser considerados
indispensáveis. Mais importante é ter uma boa idéia sobre o funcionamento do
computador, saber identificar se um módulo está ou não funcionando, conhecer
detalhes sobre o sistema operacional, aprender a resolver conflitos de hardware.
Por isso é possível trabalhar com hardware de PCs sem nunca ter feito um curso
de eletrônica, sem ter noções sobre transistores, resistores e outros
componentes.

Acreditamos que consertar um
computador ou trabalhar com o seu hardware, montando ou fazendo expansões, sem
ter noções de eletrônica é como dirigir um automóvel sem ter noções básicas
sobre mecânica. O ideal é ter o conhecimento básico completo, mas o estudo de
eletrônica básica pode ser muito demorado. Para cobrir todos os seus assuntos
seria preciso um livro tão extenso quanto este. Já que se torna imprtaticável
para quem não dispõe de tempo, apresentamos neste capítulo um curso intensivo
de eletrônica. Concentraremos nossa atenção em apresentar os componentes
eletrônicos usados nas placas do computador e dar noções básicas sobre
soldagem e o uso do multímetro, aparelho que pode ajudar bastante um técnico.
Mostramos o funcionamento dos chips, circuitos digitais e alguns outros
circuitos importantes encontrados nos PCs. Essas noções serão necessárias
para que você acompanhe o restante do livro.

Noções sobre soldagem

A solda­gem é uma prática
bastante conhecida dos técnicos, mas não é preciso ser um téc­nico para
saber soldar. É fácil, e você poderá ir bem mais longe nas suas atividades
de hardware. A primeira coisa a fazer é ir a uma loja de material eletrônico e
adquirir o seguinte:


    
Ferro de soldar de 24 ou
    30 watts
    
    


    
Sugador de solda
    
    


    
Rolo de solda para eletrônica
    (a mais fina)
    
    


    
Placa universal de
    circuito impresso
    
    


    
Resistores (qualquer
    valor) de 1/4 ou 1/8 W
    
    


    
Capacitores de poliéster,
    qualquer valor
    
    


    
Transistores BC548 ou
    similar
    
    


    
Alicate de corte e
    alicate de bico
    
    


    
Garra jacaré tamanho
    pequeno



Os valores dos transistores,
capacitores e resistores acima não são importantes. Pode comprar os mais
baratos que encontrar. Serão usados apenas no treinamento de soldagem e
dessoldagem. A figura 1 mostra alguns dos componentes e ferramentas descritos
acima.


  

    
      

      
      

    
      
Figura 3.1

Material
      para treinamento de soldagem.
      
      

a)
      Transistor
      
      
      b) Capacitores
      
      c) Resistores
      
      d) Garras jacaré
      
      e) Placa universal
      
      f) Solda
      
      g) Ferro de soldar
      
      h) Sugador de solda

  


Soldagem

Ligue o ferro de soldar e
espere cerca de 1 minuto até que esteja na temperatura ideal. Para verificar se
a temperatura está boa, encoste a ponta do fio de solda na ponta do ferro de
soldar. A solda deverá derreter com facilidade. Vamos começar soldando um
resistor. Coloque o resistor encaixado em dois furos da placa univer­sal de
circuito impresso. Feito isso, aqueça com a ponta do ferro de soldar o termi­nal
do resistor e o cobre da placa de circuito impresso (figura 2). Ambos devem ser
aqueci­dos para que a solda possa derreter facilmente. Encoste agora a ponta do
fio de solda na junção aquecida entre a placa e o terminal do resistor.
Mantenha o tempo todo a ponta do ferro de soldar também encostando nessa junção.
A solda deverá derreter uniformemente. Afaste o fio de solda e depois o ferro
de soldar. Dentro de aproximadamente dois ou três segundos a solda estará sólida.
Use o ali­cate de corte para retirar o excesso do terminal do resistor que
sobrou.&nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.2

Soldagem de um
      resistor.


      &nbsp;
      

  


Treine a soldagem com os
resistores e com os capacitores. Não exagere na quanti­dade de solda. Deve
ficar uma quantidade semelhante à que você observa nas pla­cas do computador.
Não sopre a solda para que esfrie. Espere três segundos e a solda esfriará
sozinha. Não mova o componente enquanto a solda ainda não estiver
solidificada.

Na soldagem de transistores
você deverá tomar um pouco mais de cuidado, pois são muito sensíveis ao
calor. Se o ferro de soldar ficar encostado em seus terminais por mais de cinco
segundos poderá danificá-lo. Para reduzir o calor no transistor (o objetivo é
esquentar apenas a parte que será soldada) prenda uma garra jacaré no terminal
do transistor que estiver sendo soldado, do outro lado da placa, como indicado
na figura 3.


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.3

Soldagem de um
      transistor.


      &nbsp;
      

  


Quando for realizar uma
soldagem "pra valer", lembre-se que a maioria dos com­ponentes
possuem polaridade, ou seja, uma posição correta para encaixe. Normal­mente
existe alguma indicação da posição correta na placa de circuito impresso. Se
não existir tal indicação anote a posição correta antes de retirar o
componente de­feituoso, para que o novo componente seja posicionado com a
polaridade correta. Alguns componentes simplesmente não funcionam se forem
soldados de forma invertida (Ex.: diodos, LEDs). Outros podem ser
permanentemente danificados pela inver­são (transistores, capacitores eletrolíticos,
chips).

Dessoldagem

A dessoldagem é um pouco
mais fácil no caso de resistores, capacitores, diodos e transistores. No caso
de chips é mais difícil devido ao grande número de terminais. O sugador de
solda possui um êmbolo de pressão que remove a solda derretida dos circuitos.
A figura 4 mostra como operá-lo. Primeiro pressione o seu êmbolo, depois
aproxime o seu bico da solda derretida e pressione o botão para que o bico
sugue a solda. O sugador puxará a solda derretida para o seu interior. Aperte
novamente o êmbolo para que possa expelir a solda retirada, já no estado sólido.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.4

Usando o sugador
      de solda.


      &nbsp;
      

  


Arme o sugador de solda
pressionando o êmbolo para baixo e deixando-o pronto para sugar. Encoste o
ferro de solda quente no ponto de solda que você quer re­mover. A solda deverá
derreter. Se estiver difícil de derreter, coloque um pingo de solda nova na
ponta do ferro de soldar para facilitar a condução térmica, derre­tendo mais
facilmente a solda da junção a ser desfeita. Sem tirar a ponta do ferro de
soldar, encoste o bico do sugador (figura 5) na solda derretida e dispare. Se o
com­ponente não ficar totalmente solto, encaixe uma chave de fenda e puxe-o
leve­mente, usando a chave como alavanca. Encoste agora o ferro de soldar
novamente no terminal e o componente sairá com facilidade.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.5

Dessoldando
      componentes.


      &nbsp;
      

  


É desaconselhável a
dessoldagem de chips por principiantes. Além de ser uma ope­ração muito mais
difícil, os chips são extremamente sensíveis à temperatura. Sua soldagem e
dessoldagem deve ser feita apenas em laboratórios especializados, equipados com
uma estação de soldagem profissional.

Usando um multímetro
digital

Um multímetro digital pode
ajudar bas­tante nas atividades de hardware, principalmente em manutenção.
Com ele você pode checar as tensões da fonte de alimentação e da rede elétrica,
checar o estado da bateria da placa de CPU, verificar se o drive de CD-ROM está
reproduzindo CDs de áudio, acompanhar sinais sonoros, verificar cabos e várias
outras aplicações. Seu custo é menor do que você pensa. Com cerca de 30
reais você compra um modelo simples, e com cerca de 100 reais é possível
comprar um modelo mais sofisticado.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.6

Multímetro
      digital.


      &nbsp;
      

  


Um multímetro possui duas
pontas de prova, uma vermelha e uma preta. A preta deve ser conectada no ponto
do multímetro indicado com GND ou COM (este é o chamado “terra”). A ponta
de prova vermelha pode ser ligada em outras entradas, mas para a maioria das me­didas
realizadas, a ligação é feita no ponto indicado com V-W-mA.

Uma chave rotativa é usada
para selecionar o tipo de medida elétrica a ser feita: V para voltagem, W
para resistência e mA para corrente. Uma chave é usada para a medição de
voltagens em AC (corrente alternada) ou DC (corrente contínua). Por exemplo,
para medir as tensões da fonte de alimentação, ou a tensão da bateria,
usamos a chave em DC. Para medir a tensão presente na saída de áudio de um
drive de CD-ROM ao tocar um CD musical (um tipo de corrente alteranada), usamos
a escala AC. Para medir as tensões da rede elétrica, também utilizamos a
escala AC.

Alguns multímetros possuem
um único conjunto de escalas para voltagem, e uma chave adicional para escolher
entre AC e DC. Outros modelos, como o da figura 6, não possuem esta chave
AC/DC, e sim grupos independentes de escalas para volta­gens e correntes em AC
e DC. A maioria dos multímetros não mede corrente al­ternada (ACA), apenas
corrente contínua (DCA), tensão alternada (ACV) e tensão contínua (DCV).

Para cada grandeza elétrica
existem várias escalas. Por exemplo, entre as várias posições da chave
rotativa, podem existir algumas específicas para as seguintes faixas de
voltagem: 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V e 2000 V.

Se você pretende medir a
tensão da bateria da placa de CPU (em torno de 3 volts), não use a escala de
2V, pois tensões acima de 2V serão indicadas como 1,9999 V. Escolha então a
escala de 20V, pois terá condições de fazer a medida esperada. Da mesma
forma, para medir a tensão de uma rede elétrica de 220 volts (use AC, pois
trata-se de tensão alternada), não escolha a escala de 200 volts, pois a máxima
ten­são medida será de 199,99 volts. Escolha então a escala de 2.000 volts
ou outra para tensões elevadas. Como regra geral, sempre que a leitura indicada
tem valor máximo ou outra indicação que esteja fora da escala, devemos
utilizar uma escala maior. Quando não temos idéia aproximada da tensão que
vamos medir, devemos começar com a escala de maior valor possível, pois se
medirmos uma tensão muito elevada usando uma escala baixa, podemos danificar o
aparelho.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.7

Medição de
      voltagem.


      &nbsp;
      

  


Para medir a tensão entre
dois pontos, selecione a escala e encoste as pontas de prova nos terminais nos
quais a tensão deve ser medida (figura 7). Muitas vezes queremos fazer medidas
de tensão relativas ao terra (o terminal “negativo” da fonte de alimentação).
Você pode então fixar a ponta de prova preta em um ponto ligado ao terra (por
exemplo, os fios pretos do conector de alimentação da placa de CPU) e usar a
outra ponta de prova para medir a tensão no ponto desejado.

A medição de resistência
também possui várias escalas, e você deve escolher uma escala que comporte a
medida a ser realizada. Se você não tem idéia da escala a ser usada, escolha
a maior delas. Por exemplo, se medir um resistor de cerca de 150 ohms em uma
escala de 20.000, será apresentado o valor 150. Se quiser maior precisão pode
usar escalas menores. Por exemplo, na escala de 2000 ohms, o valor me­dido
poderá ser 150,3 e na escala de 200 poderá ser 150,37.

Note que não podemos medir o
valor de um resistor quando ele está em um circuito. O valor medido será
influenciado pelos demais componentes do circuito ligados ao resistor. A medida
correta é feita quando o resistor está desacoplado do circuito, como mostra a
figura 8.


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.8

Medindo
      o valor de um resistor.
      
      

Cuidado:
      para resistores com valores acima de 10k ohms, é recomendável não tocar
      as mãos nas pontas de prova do multímetro, pois a resistência do corpo
      humano provocará erro na medida.


      &nbsp;
      

  


Podemos usar o multímetro na
escala de resistência para verificar se um cabo está partido ou se um fusível
está queimado. Quando um fio ou fusível está em perfeitas condições, sua
resistência é bem baixa, em geral inferior a 1 ohm. Colocamos então o multímetro
na escala mais baixa de resistência e fazemos a medida. Quando o cabo está
partido ou o fusível está queimado, a resistência é muito alta, e quando está
bom é baixa. Note que para fazer essas medidas é preciso que o circuito esteja
desligado.

Muitos multímetros possuem
ao lado da escala de resistência, uma escala que emite um beep através de um
pequeno alto falante em caso de re­sistência baixa. Desta forma é possível
medir as ligações sem ter que olhar para o display do multímetro. Prestamos
atenção apenas nas conexões que estão sendo medidas e no som emitido. Na gíria
de eletrônica isto é chamado de “bipar o circuito”.

A medição de corrente é
feita de forma um pouco diferente. Precisamos escolher a escala mais adequada,
assim como nas medidas de tensão e resistência, mas as pon­tas de prova devem
ser colocadas em série com o fio por onde passa a corrente a ser medida. Em
muitos casos é preciso cortar e desenca­par o fio para fazer a medida, e
soldar e isolar o corte posteriormente. Como é uma operação trabalhosa,
devemos fazê-la apenas em caso de necessidade.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.9

Os
      multímetros possuem entradas adicionais para medir altas tensões e altas
      correntes. 
      
      

O
      deste exemplo possui uma entrada para medir volts, ohms e Hertz (este mede
      também freqüência), uma outra entrada para medir miliampères e outra
      para correntes de até 10 ampères. Alguns multímetros podem ainda medir
      transistores para verificar se estão bons ou queimados. 
      
      


      &nbsp;
      

  


Tome cuidado, pois a ponta de
prova vermelha poderá precisar ser colocada em outras entradas, dependendo da
grandeza a ser medida. Em geral os multímetros possuem entradas adicionais para
medir altas voltagens e altas correntes. Certos modelos possuem uma entrada
independente para medição de corrente (figura 9).

Alguns componentes eletrônicos

Vamos agora apresentar alguns
componentes eletrônicos e suas propriedades elétricas. Não serão
conhecimentos suficientes para você projetar e consertar circuitos complexos,
como monitores e fontes, mas darão uma boa noção sobre o que você irá
encontrar.

Bateria e fonte de alimentação

Nenhum circuito elétrico ou
eletrônico pode funcionar sem um gerador de corrente elétrica. Os geradores
nada mais são que baterias, pilhas ou fontes de alimentação. Possuem dois
terminais, sendo um positivo e um negativo. O terminal positivo é aquele por
onde “sai” a corrente, e o negativo é aquele por onde “entra” a
corrente.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.10

Baterias e o seu
      símbolo.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


A figura 11 mostra o diagrama
de um circuito de uma lanterna, no qual temos uma lâmpada alimentada por uma
bateria. A corrente elétrica sai do terminal positivo da bateria e trafega
através do fio. Chegando à lâmpada, a energia elétrica é transformada em
energia luminosa e calor. Depois de atravessar a lâmpada, a corrente retorna à
bateria através do seu terminal negativo. Uma bateria é na verdade um
dispositivo que empurra a corrente elétrica através dos fios ligados aos seus
terminais.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.11

Esquema elétrico
      de uma lanterna. A letra “i” é usada para designar a corrente elétrica.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


Toda bateria tem uma voltagem
especificada. As pilhas, por exemplo, têm 1,5 volts. Também são bastante
populares as baterias de 9 volts. Hoje em dia encontramos vários tipos de
bateria com diversas voltagens, inclusive recarregáveis. É o caso das baterias
de telefones celulares.

Em operação normal, uma
bateria deve ter circuitos ligados aos seus terminais. A corrente elétrica faz
com que esses circuitos funcionem. Por exemplo, se o circuito consistir em uma
simples lâmpada, o funcionamento é caracterizado pelo acendimento desta lâmpada.
É o que chamamos de circuito fechado. Uma bateria pode também estar
desligada. Neste caso, existe tensão entre seus terminais, porém não existe
corrente. A bateria não está portanto fornecendo energia elétrica ao
circuito. É o que ocorre quando temos uma bateria isolada, fora do circuito, ou
então quando o interruptor (ou chave) está desligado. Chamamos esta situação
de circuito aberto.

Uma situação anormal é o
chamado curto-circuito. Temos um fio ligando diretamente os dois terminais da
bateria. A corrente atravessa o fio, porém como não existe circuito para
alimentar, esta corrente tem enorme facilidade para trafegar. Isto faz a
corrente atingir um valor altíssimo, e gerando muito aquecimento. O fio pode até
mesmo derreter e pegar fogo, a bateria pode esquentar até ser danificada. Para
proteger equipamentos de curto-circuitos acidentais, usamos fusíveis. Se você
ligar os dois terminais de uma pilha através de um fio, o curto circuito não
será muito perigoso, mas se ligar os dois terminais de uma tomada elétrica,
pode até provocar um incêndio.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.12

Circuito aberto e
      curto circuito. Em um circuito aberto, a corrente é sempre zero. No curto
      circuito, a corrente pode ser, do ponto de vista matemático, infinita. Na
      prática isto não ocorre, mas a corrente tende a apresentar um valor
      bastante elevado e perigoso.


      &nbsp;
      

&nbsp;&nbsp;
      

  


A figura 12 mostra as
características de uma bateria em aberto e outra em curto. Na bateria em
aberto, a tensão entre os terminais é igual à tensão da bateria (vamos chamá-la
de V0), e a corrente vale 0. Quando a bateria está em curto, a tensão
entre os terminais vale 0, e a corrente assume um valor elevadíssimo. Usando
componentes teóricos, a corrente tenderia a ser infinita. Na prática isto não
ocorre, mas atinge um valor alto, dependendo das características da bateria.

A fonte de alimentação é
um circuito que tem a mesma função de uma bateria. Ela recebe a tensão da
rede elétrica e realiza várias operações: redução, retificação,
filtragem e regulação. O resultado é uma tensão contínua, semelhante à
fornecida por baterias. Mais adiante neste capítulo mostraremos como uma fonte
de alimentação realiza este processo.

Resistor

Este é o mais básico
componente eletrônico. Muitos o chamam erradamente de resistência. Seu
nome certo é resistor, e a resistência é a sua característica elétrica.
Ainda assim o público leigo usa termos como “a resistência do chuveiro elétrico”,
“resistência do aquecedor”, “resistência do ferro de passar”,
“resistência da torradeira”. Esses dispositivos são resistores formados
por fios metálicos com resistência baixa. Ao serem ligados em uma tensão elétrica,
são atravessados por uma elevada corrente, resultando em grande dissipação de
calor. Note que nas resistências desses aparelhos, o objetivo principal é a
geração de calor. Já nos circuitos eletrônicos, suas funções são outras,
e não gerar calor. Os resistores usados nesses circuitos devem ter valores tais
que possam fazer o seu trabalho com a menor geração de calor possível.
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.13

Resistores e o
      seu símbolo.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


Os resistores usados nos
circuitos eletrônicos são de vários tipos e tamanhos. Seus dois parâmetros
elétricos importantes são a resistência e a potência. Resistores que irão
dissipar muita potência elétrica são de maior tamanho, e vice-versa. Os
mostrados na figura 13 são de 1/8 W. Existem resistores de 1/4W, 1/2W, 1W, 2W,
5W, 10W e valores ainda mais elevados. A figura 13 mostra também o símbolo
usado para representar o resistor quando desenhamos um diagrama elétrico.

Todo resitor tem um valor,
que é a chamada resistência. A unidade usada para medir a resistência
é o ohm, cujo símbolo é W.
A voltagem gerada por uma bateria tem seu valor dado em volts, cujo símbolo
é V. A unidade usada para medir a corrente elétrica é o ampère, cujo
símbolo é A.

OBS: Durante
a editoração do livro ocorreram neste capítulo (3) algumas trocas da letra
grega ômega (W),
pela letra W,
devido a um erro de editoração. Nesta versão on-line motramos em vermelho as
correções que se aplicam.&nbsp;

Existe uma relação direta
entre a tensão aplicada sobre um resistor, a corrente que o atravessa e o valor
da sua resistência. Esta relação é a chamada lei de Ohm. Ela diz que
se um resitor de valor R é ligado a uma tensão V, sua corrente i é dada por:

i = V/R

é o mesmo que escrever:

V = R.i

Por exemplo, na figura 14
ligamos uma bateria de 12 V em um resistor de 6W.
De acordo com a lei de ohm, a corrente que atravessará o resistor será de:

i = 12V ¸
6W
= 2A

  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.14

Relação entre
      corrente, tensão e resistência.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


Eventualmente podemos
encontrar em circuitos, resistores ligados uns aos outros. Dizemos que os
resistores estão associados. As duas principais formas de associação
de resistores são as do tipo série e parelela. Ambas são
mostradas na figura 15. Quando dois resistores estão em série, a resistência
total é igual à soma das resistências de cada resistor. Portanto é calculada
pela fórmula:

Rt = R1
+ R2 + R3 + ... + Rn

Quando os resistores estão
associados em paralelo, a fórmula da resistência equivalente é:

1/Rt = 1/R1
+ 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn

Ou seja, o inverso da resistência
equivalente é igual à soma dos inversos das resistências individuais.

  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.15

Associações de
      resistores.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


Outra grandeza elétrica
importante é a potência. Ela representa a quantidade de energia elétrica
que está sendo consumida por um resistor quando é percorrido por uma corrente,
e é medida em watts, cujo símbolo é W. Quando um resistor R é ligado
a uma tensão V e percorrido por uma corrente i, a potência elétrica P pode
ser calculada de várias formas equivalentes:

P = V.i

P = R.i2

P = V2/R

Por exemplo, um resistor de 6W
ligado a uma fonte de 12 V dissipa uma potência
de:

P = 122 / 6 =
144/6 = 24 watts

É quantidade de calor
suficiente para causar uma boa queimadura ao tocarmos neste resistor. Ao contrário
do que ocorre na física do segundo grau, não usamos na prática resistores de
valores tão baixos, nem operamos com correntes tão elevadas, pelo menos na
maioria dos casos. Os resitores em usados em eletrônica apresentam em geral
resistências da ordem de milhares de ohms, e as correntes elétricas
normalmente assumem valores da ordem de milésimos de Ampères. Por isso usamos
em eletrônica as unidades kW
e mA para medir resistência e corrente. As fórmulas
continuam válidas, apenas utilizamos medidas diferentes para resistência e
corrente. Por exemplo, um resistor de 6 kW
ligado em uma fonte de 12 V será percorrido por
uma corrente de:

i = V/R = 12 / 6 = 2 mA.

A potência elétrica neste
caso é dada em miliwatts (milésimos de Watt), cujo símbolo é mW:

P = V2/R = 122
/ 6 = 24 mW.

Esta potência é tão
pequena que praticamente não percebemos que o resistor está quente. Gerar
calor não é o objetivo dos circuitos eletrônicos, portanto devemos utilizar
resistores com os maiores valores possíveis, desde que em condições de manter
em funcionamento correto os demais componentes.

Capacitor

O capacitor é um componente
eletrônico capaz de armazenar e fornecer cargas elétricas. Ele é formado por
duas placas paralelas, separadas por um material isolante, chamado dielétrico.
Quando o ligamos a uma tensão fixa, momentaneamente passa por ele uma pequena
corrente, até que suas placas paralelas fiquem carregadas. Uma fica com cargas
negativas (elétrons) e outra com cargas positivas (falta de elétrons).
 &nbsp;


  

    
      

      
      
      

    
      
Figura 3.16

Capacitores e seu
      símbolo.


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      


      &nbsp;
      

  


Existem vários tipos de
capacitores, e as principais diferenças estão nos valores e nas tensões elétricas
suportadas. Um capacitor que vai ser ligado a uma tensão de 50 volts deve ser
maior que outro de mesmo valor mas que vai ser ligado a uma tensão de apenas 10
volts. Um capacitor sofre ruptura do dielétrico quando é ligado a uma tensão
mais elevada que a especificada. Em outras palavras, ele explode!

O valor de um capacitor é
chamado de capacitância. A grandeza usada para medi-la é o faraday,
cujo símbolo é F. O faraday é uma unidade muito grande para medir os
capacitores da vida real. Um capacitor de 1F seria imenso. Encontramos na prática
capacitores medindo algo da ordem de milésimos ou milionésimos do faraday. Por
isso é mais comum usar o microfaraday (mF)
para medir os capacitores. Um capacitor de 4700 mF,
por exemplo, é considerado de tamanho relativamente grande para um circuito
eletrônico. Ainda assim existem os chamados supercapacitores, que
possuem capacitâncias da ordem de alguns faradays, entretanto não são
empregados em circuitos eletrônicos devido ao seu grande tamanho.

Os capacitores têm várias
aplicações nos circuitos eletrônicos. Um das principais é a filtragem.
Eles podem acumular uma razoável quantidade de cargas quando estão ligados a
uma tensão. Quando esta tensão é desligada, o capacitor é capaz de continuar
fornecendo esta mesma tensão durante um pequeno período de tempo, funcionando
portanto como uma espécie de bateria de curta duração.
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Figura 3.17

Capacitores de
      desacoplamento, um ao lado de cada chip.


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Em qualquer placa de
circuito, encontramos pequenos capacitores ao lado de cada chip. São chamados
de capacitores de desacoplamento (figura 17). Uma das caracteríticas elétricas
dos chips é que de um instante para outro podem aumentar substancialmente a
quantidade de corrente consumida. A fonte de alimentação nem sempre tem condições
de responder ao fornecimento de corrente com a rapidez necessária (em geral em
bilionésimos de segundo), e o resultado é uma pequena queda de tensão próxima
ao chip que está solicitando este aumento de corrente. O capacitor de
desacoplamento tem condições de fornecer rapidamente a corrente elevada que o
chip exige, dando tempo à fonte para se adaptar ao novo patamar de corrente. Os
capacitores de desacoplamento funcionam portanto como pequenas baterias
axiliares, ajudando a fonte de alimentação no fornecimento de corrente para os
chips.

Um capacitor não precisa
necessariamente ter placas paralelas e um dielétrico. Qualquer objeto possui
uma capacitância. O corpo humano, por exemplo, pode funcionar como um capacitor
de baixo valor, mas ainda assim capaz de armazenar cargas elétricas. É o que
chamamos de eletricidade estática.

Capacitores também têm
grandes aplicações em circuitos de rádio. Eles não permitem a passagem da
corrente contínua, já que seu dielétrico é um isolante, mas permitem a
passagem de tensões alternadas. Como a corrente alternada trafega ora no
sentido direto, ora no sentido inverso, um capacitor pode ora se carregar
positivamente, ora negativamente, deixando que a corrente alternada o
“atravesse”. Quanto mais alta é a freqüência da corrente alternada, mais
facilmente ela atravessa o capacitor. Eles podem assim ser usados como filtros,
barrando as freqüências baixas e deixando passar as freqüências altas.

Quando são necessárias
capacitâncias elevadas, são utilizados capacitores eletrolíticos de alumínio
ou tântalo. Os capacitores eletrolíticos de alumínio são muito usados em
fontes de alimentação, em circuitos de som, rádio e TV, e até em placas de
computador. Entretanto para as placas de computador é mais recomendável usar
os capacitores de tântalo. Eles são mais caros, porém são mais duráveis e
de menor tamanho. São muito usados em discos rígidos e telefones celulares,
mas também os encontramos sendo usados como capacitores de desacoplamento do
processador, nas placas de CPU. Infelizmente para economizar, muitos fabricantes
de placas de CPU usam capacitores eletrolíticos de alumínio, ao invés de tântalo.
Isso poderia ser aceitável, se levassem em conta a vida útil do capacitor.
Existem capacitores eletrolíticos com duração de 10.000 horas, outros com
5.000 horas, outros com apenas 1.000 horas, que são mais baratos. Placas de CPU
de baixo custo e baixa qualidade usam muitos componentes inadequados, sobretudo
capacitores de baixa qualidade. Placas de CPU feitas por fabricantes
comprometidos com a qualidade utilizam capacitores de tântalo ou então eletrolíticos
de alumínio de longa duração.

Bobina

A bobina é um componente elétrico
construído por um fio enrolado em várias voltas. Seu valor é a indutância,
e a unidade de medida é o henry (H). Esta unidade é muito elevada para
medir as bobinas da vida real, portanto são mais utilizados o milihenry (mH) e
o microhenry (mH).
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Figura 3.18

Bobinas e seus símbolos


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A bobina é atravessada
facilmente pela corrente contínua. Corrente alternada de baixa freqüênica
também tem facilidade para atravessar uma bobina, mas quanto maior é a freqüência,
maior é a dificuldade. Esta característica é inversa à do capacitor. Por
isso, associações de capacitores e bobinas são usados para formar filtros de
vários tipos, como por exemplo, os sintonizadores. Quando giramos o botão
sintonizador de estações de um rádio (DIAL), estamos na verdade atuando sobre
um capacitor variável, associado a uma bobina, selecionado a freqüência
desejada.

Transformador

Quando duas bobinas são
enroladas sobre o mesmo núcleo, temos um componente derivado, chamado transformador.
Cada uma das bobinas é chamada de enrolamento. Quando aplicamos uma tensão
no primeiro enrolamento (chamado de primário), podemos retirar uma outra
tensão, sendo gerada pelo segundo enrolamento (secundário). Isto pode
ser usado para aumentar ou reduzir a tensão. Em uma fonte de alimentação
convencional (não chaveada), o primeiro circuito é um transformador, que
recebe a tensão da rede elétrica (110 ou 220 volts) e gera no secundário uma
outra tensão alternada, porém de menor valor.
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Figura 3.19

Transformador e
      seu símbolo


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Os transformadores têm
muitas outras aplicações. São usados por exemplo como isoladores da linha
telefônica em modems. Eles protegem (até certo ponto) o modem de eventuais
sobretensões na linha telefônica. Pelo fato de terem uma indutância, eles
também atuam como filtros de ruídos.


      

      
      
      

    
      
Figura 3.20

Transformador
      usado em um modem.


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