Aula 2- Componentes Passivos..

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28/02/2013

Ementa SEL – 0203 Princípios de Eletrônica Professor: João Bosco A. London Junior E-mail: [email protected]

1. Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) 2. Confiabilidade de Componentes Passivos 3. Introdução a Semicondutores, Jç PN, Diodo 4. Retificação, Filtragem Capacitiva 5. Regulador de Tensão 6. Eletroluminescência (Componentes Optoeletrônicos) 7. Transistores (Chaveamento - Noções de polarização ) 8. Amplificadores Operacionais (Aplicações Básicas) 9. Filtros Analógicos 10. Sensores e Atuadores 11. Sistemas Eletrônicos de Bordo

Ementa 1. Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) 2. Confiabilidade de Componentes Passivos 3. Introdução a Semicondutores, Jç PN, Diodo 4. Retificação, Filtragem Capacitiva 5. Regulador de Tensão 6. Eletroluminescência (Componentes Optoeletrônicos) 7. Transistores (Chaveamento - Noções de polarização ) 8. Amplificadores Operacionais (Aplicações Básicas) 9. Filtros Analógicos 10. Sensores e Atuadores 11. Sistemas Eletrônicos de Bordo

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Componentes Eletrônicos Passivos: recebem energia do circuito  a energia total entregue para ele pelo resto do circuito é sempre positiva

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


por todo o tempo (a energia é fornecida por eles)


t

w (t ) =

∫ −∞

Componentes Ativos: a equação ( I ) não se mantém

Podemos

dizer

também

que

os

ativos

são

t

p ( t ). d t =

∫

v .i ( t ).d t ≥ 0

componentes que permitem ou uma amplificação ou

(I)

−∞

uma modificação fundamental em “ i ”, “ v ” e/ou potência.




Ex.: resistores, indutores, capacitores, diodos, transformadores, etc.




Ex.: Amplificadores Operacionais, “transistores”, circuitos integrados de uma forma geral, baterias, fontes de “v”e “ï”, etc.

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Resistor – tem por finalidade oferecer oposição à passagem da corrente elétrica




Aplicação: juntamente com capacitores estabelecem constantes de tempo agindo como filtro; para reduzir níveis de corrente e tensão; para ajustar valores de ganho; elemento de realimentação de AOp, etc.




Unidade: Ohm (Ω)




Classificação: fixos ou variáveis

Resistor

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)





Resistores fixos: são aqueles cujo valor da resistência nominal não pode ser alterado Simbologia: + v

i

_

















v

i

_

Especificação (4 parâmetros):





Tipos de Resistores Fixos

+

Tipo O valor nominal da resistência elétrica A tolerância (a máxima variação em porcentagem do valor nominal) A máxima potência elétrica dissipada (para limitar o aquecimento do resistor evitando a sua destruição)

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)

Dentre os resistores fixos destacam-se:

Resistor

Fio: tubo cerâmico que serve de suporte para um determinado comprimento de fio enrolado (fio de liga especial) Filme de carbono: consiste de um cilindro de porcelana recoberto por um filme (película) de carbono Filme metálico: estrutura idêntica ao de filme de carbono mas utiliza-se aqui uma liga metálica (níquel-cromo) para formar a película (obtêm-se valores mais precisos de resistência com tolerâncias de 1% a 2%) Resistores para montagem em superfície (SMR): constituído de um minúsculo corpo de cerâmica com alto grau de pureza no qual é depositado uma camada metalizada formada por uma liga metálica de cromo-silício

Elemento Resistivo

Aplicações

Filme de Carbono

Carbono puro

Uso geral: circuitos eletrônicos, aparelhos de som e vídeo, etc.

Filme Metálico

Níquel

Precisão e uso geral: temporizadores, computadores, controladores lógicos, etc.

Fio

Liga de níquel-cromo Dissipação de grandes potências em ou níquel-cobre pequeno volume, carga (saída) em circuitos elétricos ou eletrônicos, etc.

Resistores para Liga de cromo-silício Montagem em Superfície (SMR - Surface Mounted Resistor)

Miniaturização de aparelhos eletrônicos com redução de custo de produção, filmadoras, relógios, “note-books”, agendas eletrônicas, aparelhos de surdez, etc.

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) • Código de cores – Resistores de Película




Exemplos de especificação de Resistores:



Resistor de Filme de Carbono 820 Ω, ±5%, 0.33W Resistor de Filme Metálico 150 Ω, ±1%, 0.4W Resistor de Fio 4.7 Ω, ± 5%, 10 W Resistor para Montagem em Superfície 1KΩ, ±5%, 0.25W

  

 Para determinar o valor da resistência e a tolerância dos resistores de película (filme) utiliza-se o “Código de Cores” (potência pelo próprio tamanho do resistor)

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Nos resistores de Fio a resistência nominal, tolerância e a dissipação nominal de potência estão impressos

Relação Tensão – Corrente (Lei de Ohm)

no próprio corpo do componente


Nos SMRs a tolerância e a dissipação nominal de potência

são

fornecidos

na

embalagem

do

componente, no corpo está impresso apenas o valor de resistência nominal

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Lei de Ohm: “A tensão aplicada aos terminais de um resistor é

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) • Resistor não-linear

proporcional à intensidade de corrente que o atravessa” V=R.I  Curva característica de um resistor ôhmico: V

R = tgα = α

∆V ∆i

i

• Exemplo : diodo • O componente de circuito Resistor é um resistor ôhmico

 Nota: Os resistores ôhmicos são chamados de lineares e os resistores não ôhmicos são não-lineares, pois, não obedecem a lei de Ohm.

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) • Potência elétrica: energia transformada em calor por efeito Joule

Potência Elétrica

Lei de Ohm: V = R . i

p(t) = v(t) . i(t) p(t) = R . i(t)2 p(t) = v(t)2 / R

i(t)

A condição de passividade é atendida: t

w(t ) =

∫ p(t ).dt ≥ 0 → passivo −∞

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Resistores Variáveis - Potenciômetro


Resistor Variável ou Potenciômetro: a sua resistência varia dentro de uma faixa de valores através de um cursor móvel Simbologia: Ri Rp

ou

Rp

Rp

≅ Rj





Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Especificação:


Tipo




O valor nominal da resistência elétrica




A tolerância (a máxima variação em porcentagem do valor

0 < Rp < Ri+Rj Resistência nominal (RpNominal) é “Ri+Rj”

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos) Potenciômetro com variação linear: a variação da resistência é proporcional ao ângulo percorrido pelo eixo Rnom

RPNominal

nominal)


A máxima potência elétrica dissipada (para limitar o aquecimento do resistor evitando a sua destruição)


Existem vários tipos de Potenciômetros, que em função da aplicação possuem características mecânicas diversas

Máximo

Θ (ângulo de rotação)

Existem potenciômetros cuja variação da resistência é logarítmica, isto é, conforme a rotação de seu eixo sua resistência varia obedecendo uma característica logarítmica Aplicação: ajuste fino do valor de resistência, obter variação linear do sinal de tensão, sensores de posição, divisor de tensão, etc.

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Divisor de Tensão


Divisor de Tensão: consiste basicamente de um arranjo de resistores de tal forma a sub dividir a tensão total em valores específicos aplicáveis Divisor de Tensão Fixo

R1

i V

R1

≈ R2

R2

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


Divisor de Tensão Fixo




Relação do divisor de tensão V • VR1

R1




η=

R2 R1 + R2

R1 Rp

VR 2

VR 2 = η ⋅V

VR2 =

R2 V R1 + R2

Divisor de Tensão Variável (Potenciômetro) Relação do divisor de tensão (η)

(1) V •

η R2

R1 V R1 + R2

Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)


(η)

VR1 =

η

η=

R2 R1 + R2 + RP

ηmáx  Rpmín = 0  η = R2 / ( R1 + R2 ) ηmín  Rpmáx = RpNominal= Ri+Rj  η = R2 / ( R1+R2+RpNom.)

R2

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Componentes Eletrônicos Passivos (Ativos)



Divisor de Tensão Variável (Potenciômetro) Relação do divisor de tensão (η) (2)

η=

V • } RRi1’

η

Rj Rj = Ri + Rj Rp No min al

ηmáx ⇒ RjMax

} RRj2’ Terminal Central

Comportamento do Resistor – CC/CA

Ri= 0 Rj= Rp(Nominal)

ηmáx = 1 ⇒ VRj = V Ri= Rp(Nominal) Rj= 0 ηmin = 0 ⇒ VRj = 0

ηmin ⇒ Rjmin

Comportamento do Resistor em Regime CC / CA


Comportamento do Resistor em Regime CC / CA


Em regime CC V = R.I




Em regime CA

v (t ) = V m i (t ) =


sen ( w t )

v (t ) V m = R R




Em regime CA

v (t ) = V m

sen ( w t )

v (t ) V m = i (t ) = sen ( w t ) R R Resistor não armazena energia (tensão e corrente em fase)

sen ( w t )

Resistor não armazena energia (tensão e corrente em fase)

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Comportamento do Resistor em Regime CC / CA


Em regime CA

v (t ) = V m

sen ( w t )

v (t ) V m = i (t ) = R R





SEL – 0203 Princípios de Eletrônica

sen ( w t )

Resistor não armazena energia (tensão e corrente em fase) Fasorialmente

Professor: João Bosco A. London Junior E-mail: [email protected]

Z R = R → V = Z R .I = R.I

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