Noções básicas sobre componentes electrónicos

Um componente eletrónico refere-se a um dispositivo ou elemento singular utilizado numa placa de circuito impresso, possuindo características eléctricas específicas, como a condutividade e o isolamento. Desempenha uma função distinta num circuito eletrónico, recebendo designações como componente elétrico ou componente PCB. Estes componentes podem ser classificados como activos ou passivos, desempenhando cada um deles um papel único na gestão do fluxo e regulação dos sinais eléctricos. A qualidade superior destes componentes influencia diretamente a excelência global dos produtos electrónicos.

Para garantir o sucesso do seu projeto, é imperativo contratar os serviços de um profissional altamente competente comprador de componentes. FS Technology é o seu parceiro ideal, facilitando operações de aquisição sem falhas. Se tiver quaisquer requisitos neste domínio, encorajamo-lo a contactar-nos prontamente. Este artigo, apresentado pela FS Technology, tem como objetivo dotar os entusiastas de conhecimentos básicos abrangentes sobre componentes electrónicos, enriquecendo assim a sua compreensão deste domínio.

Índice

Classificação dos componentes electrónicos

Os componentes electrónicos podem ser classificados com base em vários critérios, permitindo uma melhor compreensão dos seus papéis e funções nos circuitos electrónicos. As principais classificações são as seguintes:

  • Componentes activos: Estes componentes podem controlar e amplificar sinais eléctricos, mas necessitam de uma fonte de alimentação externa para funcionarem eficazmente. Os exemplos incluem transístores, amplificadores operacionais e circuitos integrados. Os componentes activos são essenciais para tarefas como o processamento de sinais, a amplificação e o controlo do fluxo de corrente em circuitos electrónicos.
  • Componentes passivos: Estes componentes não podem controlar ou amplificar sinais eléctricos. Funcionam sem necessidade de uma fonte de alimentação externa e respondem a alterações na tensão e na corrente. Exemplos de componentes passivos incluem resistências, condensadores, indutores e vários tipos de comutadores. Os componentes passivos desempenham papéis cruciais na filtragem, armazenamento de energia, regulação de tensão e condicionamento de sinais.
  • Componentes discretos: Os componentes discretos são dispositivos electrónicos individuais que desempenham funções específicas e são entidades distintas e separadas. São frequentemente utilizados em circuitos simples e podem ser facilmente substituídos ou trocados. Os exemplos incluem transístores individuais, resistências, condensadores e díodos.
  • Componentes integrados: Os componentes integrados consistem em múltiplos componentes discretos combinados numa única embalagem ou pastilha. Estes componentes são fabricados utilizando a tecnologia de circuitos integrados, em que vários transístores, resistências, condensadores e outros componentes são integrados num substrato semicondutor. Os circuitos integrados oferecem vantagens como tamanho reduzido, menor consumo de energia e melhor desempenho. São a espinha dorsal da eletrónica moderna, permitindo sistemas complexos, microprocessadores, chips de memória e muito mais.

Componentes electrónicos passivos

Resistências:

As resistências são componentes passivos utilizados para regular o fluxo de corrente num circuito, impedindo a passagem da corrente eléctrica. Desempenham um papel vital no controlo dos níveis de tensão, na limitação da corrente e na proteção de componentes sensíveis. A unidade de medida das resistências é o ohms, que quantifica a sua resistência ao fluxo de corrente eléctrica.

Símbolo

Símbolo de resistência de componente eletrónico

Tipos de resistências

Tipos de resistências para PCB

A imagem acima mostra vários tipos de resistências, incluindo resistências fixas, resistências de película fina e resistências LDR, entre outras.

  • Resistência fixa: Este tipo de resistência mantém uma resistência constante durante o funcionamento e é construído com materiais condutores, como película de carbono, película de metal ou óxido de metal.
  • Resistências de película fina: Estas resistências também possuem um valor de resistência fixo, e a sua caraterística distintiva reside na deposição de um material de película fina num substrato isolante. As resistências de película fina oferecem uma elevada precisão e estabilidade, tornando-as adequadas para aplicações electrónicas de precisão.
  • Resistência LDR: É um tipo único de resistência cujo valor de resistência se altera em resposta a níveis de luz variáveis. Normalmente utilizadas em circuitos fotossensíveis, sistemas de iluminação automática e equipamento eletrónico fotossensível, as resistências LDR facilitam as funções de controlo da luz em dispositivos electrónicos.

Condensadores

Os condensadores são componentes passivos responsáveis pelo armazenamento e libertação de carga eléctrica. Desempenham um papel crucial na atenuação das flutuações de tensão, no armazenamento de energia e no acoplamento de sinais em circuitos electrónicos. A fórmula para calcular a capacitância (C) de um condensador é dada por:

C = Q / V

Onde:

C: representa a capacitância em farads (F).

Q: representa a carga armazenada em coulombs (C).

V: significa a tensão através do condensador em volts (V).

As funções geradas na placa incluem:

  • Circuitos de alimentação eléctrica: Os condensadores são utilizados em circuitos de alimentação eléctrica para suavizar as flutuações de tensão e reduzir as ondulações. Armazenam energia eléctrica quando a tensão é elevada e libertam-na quando a tensão desce, proporcionando uma saída de energia mais estável e contínua.
  • Acoplamento de sinais AC: Os condensadores são utilizados para acoplar sinais AC entre diferentes fases de um circuito eletrónico, bloqueando simultaneamente qualquer componente DC. São também utilizados para fins de desacoplamento, a fim de remover ruídos e interferências das linhas de alimentação eléctrica.
  • Armazenamento de energia: Os condensadores são utilizados em várias aplicações em que é necessário armazenar energia a curto prazo. Isto inclui flashes de câmaras, lanternas e fontes de alimentação de reserva para dispositivos electrónicos.
  • Condicionamento do sinal: Os condensadores são utilizados em circuitos de condicionamento de sinais para bloquear o desvio de corrente contínua e amplificar ou filtrar componentes de frequência específicos de um sinal.
  • Filtros de radiofrequência (RF): Os condensadores são utilizados em filtros RF para passar ou bloquear determinadas gamas de frequência em sistemas de comunicação e circuitos RF.
  • Circuitos de sintonização: Os condensadores são utilizados em circuitos de sintonização para ajustar a frequência de ressonância de receptores e transmissores de rádio.

Símbolo

componente eletrónico símbolo do condensador

Tipos de condensadores

Tipos de condensadores de componentes electrónicos

Condensadores Polarizados

Os condensadores polarizados têm uma polaridade específica, exigindo que sejam ligados numa determinada direção dentro de um circuito. São muito utilizados em aplicações que envolvem tensão DC (corrente contínua). Os dois tipos comuns de condensadores polarizados são os seguintes:

  • Condensadores electrolíticos: Composto por dois eléctrodos, um ânodo e um cátodo, separados por um eletrólito dielétrico. Normalmente, o ânodo é feito de folha de alumínio, enquanto o cátodo é revestido com um eletrólito. Estes condensadores oferecem valores de capacitância elevados e tamanhos maiores, tornando-os ideais para funções como armazenamento de carga, filtragem e acoplamento.
  • Condensadores de tântalo: Apresentam eléctrodos feitos de tântalo metálico e possuem uma estrutura semelhante à dos condensadores electrolíticos. No entanto, utilizam o óxido de tântalo como eletrólito. Estes condensadores são amplamente utilizados em produtos electrónicos de elevado desempenho, incluindo dispositivos móveis, computadores e equipamento de comunicações, especialmente em casos que exigem desempenho e estabilidade a alta frequência.

Condensadores não polarizados

Os condensadores não polarizados não têm uma polaridade específica, o que lhes permite serem ligados em qualquer direção dentro de um circuito. Estes condensadores são normalmente utilizados em aplicações de tensão AC (corrente alternada) e em cenários onde a polaridade do sinal muda constantemente. Os tipos comuns de condensadores não polarizados são os seguintes:

  • Condensadores de cerâmica: Construídos com materiais cerâmicos e empregando frequentemente chumbo ou prata como eléctrodos. Estes condensadores oferecem vantagens como uma elevada estabilidade, uma excelente resposta em frequência e uma boa relação custo-benefício.
  • Condensadores de película: Fabricados utilizando a tecnologia de deposição de película fina, os condensadores de película incluem variantes como os condensadores de película metálica, os condensadores de película de poliéster e os condensadores de película de polipropileno. São conhecidos pela sua elevada precisão, estabilidade e durabilidade.
  • Supercapacitores: Também designados por supercondensadores ou condensadores electroquímicos, estes condensadores são um tipo relativamente novo. Apresentam uma elevada densidade de energia e densidade de potência, permitindo um carregamento e descarregamento rápidos, o que os torna adequados para aplicações que requerem uma saída transitória de alta potência.

Indutores

Os indutores são componentes passivos que armazenam energia em campos magnéticos quando uma corrente eléctrica passa através deles. São frequentemente utilizados em aplicações como filtros e armazenamento de energia.

A indutância (L) de um indutor depende de vários factores, incluindo o número de voltas da bobina, o material do núcleo, as dimensões da bobina e a permeabilidade do núcleo. A fórmula fundamental para calcular a indutância de um indutor é a seguinte:

L = (N^2 * μ * A) / l

Onde:

L: significa a indutância em Henries (H).

N: representa o número de espiras da bobina.

μ: representa a permeabilidade do material do núcleo (uma constante).

A: significa a área da secção transversal do núcleo magnético da bobina.

l: refere-se ao comprimento da bobina.

Princípio de funcionamento

O comportamento de um indutor é regido pela lei de Faraday da indução electromagnética. Quando a corrente através de um indutor muda, ele induz uma tensão através do componente proporcional à taxa de mudança de corrente. Esta propriedade faz com que os indutores resistam a alterações súbitas no fluxo de corrente, resultando num efeito de "EMF de retorno" que se opõe a qualquer alteração na corrente.

Existem vários tipos de indutores concebidos para aplicações específicas:

  • Indutores com núcleo de ar: Têm um núcleo magnético oco, o que significa que não há material magnético à volta da bobina indutora. São adequados para aplicações de baixa frequência.
  • Indutores com núcleo de ferro: O núcleo magnético é feito de material ferroso, como pó de ferro ou ferrite. Oferecem uma elevada indutância e capacidade de armazenamento de energia, o que os torna ideais para aplicações de alta frequência.
  • Indutores de chip: Dispositivos indutivos compactos com bobinas feitas de finas folhas de material magnético, permitindo um tamanho reduzido e uma elevada capacidade de armazenamento de energia. São normalmente utilizados em equipamentos de comunicação.
  • Indutância variável: Permitem que a indutância seja ajustada através da manipulação de parâmetros de projeto como o número de enrolamentos ou a posição do núcleo magnético. São úteis para ajustar a frequência, a correspondência de impedâncias e a transmissão de sinais em circuitos.
  • Indutores acoplados: Apresentam dois ou mais componentes indutivos acoplados entre si por um campo magnético. Encontram aplicações em sensores, filtros e amplificadores de potência.
  • Indutores de alta frequência: Especialmente concebido para PCB de alta frequênciaOs cabos de ligação, que têm uma baixa resistência DC e uma elevada frequência auto-ressonante, permitem uma transmissão mais eficaz de sinais de alta frequência.
  • Indutores de potência: Com bobinas e núcleos magnéticos maiores, podem suportar níveis de corrente e potência mais elevados. São normalmente utilizados em equipamentos com elevadas exigências de corrente e potência, tais como painéis de controlo industrial.

Indutores em circuitos

  • Filtros: Os indutores são combinados com condensadores para formar filtros passivos capazes de separar ou bloquear componentes de frequência específicos num sinal.
  • Fontes de alimentação: Os indutores desempenham um papel vital nos conversores DC-DC e nos reguladores de comutação, armazenando e transferindo energia de forma eficiente.
  • Supressão de interferências electromagnéticas (EMI): Os indutores ajudam a reduzir o ruído eletromagnético indesejado nos circuitos electrónicos.
  • Circuitos RF: Os indutores são componentes críticos em circuitos de radiofrequência, utilizados em aplicações como redes de correspondência de antenas e circuitos de correspondência de impedância.
  • Transformers: Os indutores são parte integrante da Transformadores PCBA tecnologia de transferência de energia entre várias bobinas, que envolve frequentemente alterações do nível de tensão e de corrente.

Díodos

Os díodos são dispositivos semicondutores que apresentam um fluxo unidirecional de corrente, funcionando como válvulas unidireccionais para a corrente eléctrica. São amplamente utilizados em várias aplicações, incluindo retificação, regulação de tensão e desmodulação de sinais.

Os díodos desempenham um papel fundamental nas placas PCBA, permitindo o controlo e a manipulação precisos do fluxo de corrente, tornando-os componentes indispensáveis para circuitos electrónicos eficientes e fiáveis.

Símbolo

componente eletrónico Símbolo dos díodos

Tipos de díodos

  • Díodo retificador: Utilizado para converter CA em CC em circuitos rectificadores. Exemplos incluem 1N4001, 1N5408, etc.
  • Díodo Zener: Concebido para funcionar na região de avaria inversa, de modo a manter uma tensão constante através dele. Utilizado em circuitos de regulação de tensão.
  • Díodo emissor de luz (LED): Emite luz quando a corrente flui através dele na direção da frente. Utilizado em várias aplicações de iluminação e de visualização.
  • Díodo Schottky: Apresenta uma menor queda de tensão direta e uma velocidade de comutação mais rápida em comparação com os díodos normais. Aplicado em aplicações de alta frequência.
  • Díodo Varactor (Varicap): Concebido para atuar como um condensador variável quando uma tensão é aplicada no sentido inverso. Utilizado em osciladores controlados por tensão e circuitos de sintonização.
  • Fotodíodo: Converte a energia luminosa em corrente eléctrica. Utilizado em sensores de luz e sistemas de comunicação ótica.
  • Díodo PIN: Possui uma camada intrínseca entre as regiões do tipo P e do tipo N, tornando-o adequado para aplicações de RF e micro-ondas.
  • Díodo de túnel: Demonstra uma região de resistência negativa, utilizada em osciladores e amplificadores de alta frequência.
  • Díodo de barreira Schottky (SBD): Combina uma junção metal-semicondutor para obter uma baixa queda de tensão de avanço e características de comutação rápida.
Tipo de díodoExemplos
Díodo retificador1N4001, 1N5408
Díodo Zener1N4728A (4,7V), 1N4742A (12V), BZX55C3V9 (3,9V)
Díodo emissor de luz (LED)LED vermelho de 5 mm (LTL-4231), LED verde de 3 mm (LL-503GD2E-2G-3G)
Díodo Schottky1N5817 (20V, 1A), BAT54S (30V, 200mA)
Díodo Varactor (Varicap)BB112 (30V), BB639E7904 (25V)
FotodíodoBPW34 (PIN de silício), TEMD6010FX01 (infravermelhos)
Díodo PINSérie HSMP-382x (montagem na superfície), MA4P7451F-1072T (RF)
Díodo de túnel1N3712 (germânio), MV1401 (silício)
Díodo de barreira Schottky (SBD)BAT41 (30V, 100mA), Série HSMS-285x (Montagem na superfície)

Componentes electrónicos activos

Transístores

Os transístores são componentes activos de PCB com uma funcionalidade versátil, servindo como amplificadores, interruptores e moduladores de sinal. O seu papel vital estende-se à lógica digital, tornando-os indispensáveis em microprocessadores e vários dispositivos electrónicos.

Símbolo

componente eletrónico Símbolo dos transístores

Tipos de transístores

Tipos de componentes electrónicos Transístores

I. Transístor de junção bipolar (BJT):

a. NPN (Negativo-Positivo-Negativo): Um transístor NPN é constituído por uma fina camada semicondutora do tipo P ensanduichada entre duas camadas do tipo N. Facilita o fluxo de corrente do coletor para o emissor quando é aplicada uma pequena corrente ao terminal de base.

b. PNP (Positivo-Negativo-Positivo): Num transístor PNP, uma fina camada semicondutora do tipo N é ensanduichada entre duas camadas do tipo P. Permite o fluxo de corrente do emissor para o coletor quando é aplicada uma pequena corrente ao terminal de base.

II. Transístor de efeito de campo (FET):

a. Transístor de efeito de campo de junção (JFET): Os JFET têm um canal feito de material semicondutor do tipo N ou do tipo P e um terminal de porta que controla o fluxo de corrente através do canal.

b. FET metal-óxido-semicondutor (MOSFET): Os MOSFET, o tipo mais comum de FET, possuem uma porta metálica isolada do canal semicondutor por uma camada de óxido. Os MOSFET são ainda classificados em:

i. MOSFET de modo de reforço: Requer uma tensão positiva na porta para criar um canal condutor entre a fonte e o dreno.

ii. MOSFET em modo de esgotamento: Funciona com um canal condutor por defeito e requer uma tensão negativa na porta para o desligar.

III. Transístor Darlington: Constituídos por dois BJT ligados numa configuração específica para proporcionar um elevado ganho de corrente, os transístores Darlington são utilizados em aplicações que exigem uma amplificação significativa da corrente.

IV. Transístor bipolar de porta isolada (IGBT): Os IGBT são um híbrido de MOSFET e BJT, combinando a elevada impedância de entrada de um MOSFET com a elevada capacidade de transporte de corrente de um BJT. São frequentemente utilizados em aplicações de alta potência, como accionamentos de motores e inversores de potência.

V. Fototransistor: Este transístor sensível à luz funciona com base na quantidade de luz incidente na sua base. Quando a luz incide sobre a base, permite que mais corrente flua do coletor para o emissor.

VI. Transístor de Unijunção (UJT): Os UJT são um tipo de tiristor que apresenta um comportamento único, produzindo uma forma de onda de oscilador de relaxação. São principalmente utilizados em circuitos de temporização e de acionamento.

Amplificador operacional

Um amplificador operacional, vulgarmente conhecido como amplificador operacional, é um componente eletrónico altamente versátil e amplamente utilizado, capaz de realizar várias operações matemáticas e funções de amplificação. Funcionando como um amplificador de alto ganho, de acoplamento direto, com entradas diferenciais e uma única saída, o amplificador operacional desempenha um papel fundamental numa vasta gama de aplicações electrónicas. A sua utilização generalizada é atribuída ao seu desempenho e fiabilidade excepcionais na realização de cálculos matemáticos precisos e tarefas de amplificação em circuitos electrónicos.

Símbolo

componente eletrónico Símbolo do amplificador operacional

Aplicação em PCB

  • Amplificação do sinal: Os amplificadores operacionais são utilizados para amplificar sinais fracos de sensores, transdutores e outras fontes para níveis adequados para processamento ou medição posterior.
  • Operações matemáticas: Executar operações matemáticas como a adição, a subtração, a integração e a diferenciação. Esta capacidade revela-se valiosa no processamento de sinais, filtragem e sistemas de controlo.
  • Seguidor de tensão (Buffer): Configurados como seguidores de tensão, os amplificadores operacionais fornecem ganho unitário (ganho de 1) e são utilizados para isolar circuitos com níveis de impedância variáveis.
  • Filtros activos: Os amplificadores operacionais, quando utilizados em conjunto com componentes passivos, facilitam a criação de filtros activos que oferecem um melhor desempenho e flexibilidade em comparação com os filtros passivos isolados.
  • Osciladores e geradores de sinais: Instrumental em circuitos de osciladores, gerando formas de onda periódicas para várias aplicações.
  • Comparadores: Ao empregar uma tensão de referência, os amplificadores operacionais podem funcionar como comparadores de tensão, fornecendo uma saída digital baseada na comparação de sinais de entrada.
  • Sistemas de controlo com feedback: Desempenham um papel crítico nos sistemas de controlo de feedback, fornecendo amplificação e correção de erros para manter a estabilidade e a precisão do sistema.

Circuitos integrados

Também designados por microchips ou pastilhas, representam circuitos electrónicos miniaturizados que alojam múltiplos componentes electrónicos e transístores interligados num único substrato semicondutor. A sua adoção generalizada em dispositivos electrónicos deve-se ao seu tamanho compacto, baixo consumo de energia e fiabilidade excecional.

Tipos de IC

  • Circuito integrado analógico: Funcionam com sinais contínuos e executam funções como amplificação, filtragem, regulação de tensão e condicionamento de sinais. Exemplos incluem amplificadores operacionais (op-amps), reguladores de tensão e amplificadores de áudio.
  • Circuito integrado digital: Processam sinais discretos (0s e 1s) e são utilizados em circuitos lógicos digitais, microprocessadores, microcontroladores e dispositivos de memória como RAM e ROM.
  • Circuito integrado de sinal misto: Combinam circuitos analógicos e digitais, permitindo o processamento de sinais contínuos e discretos num único chip. As aplicações incluem conversores analógico-digitais (ADC) e conversores digital-analógicos (DAC).
  • Matriz de portas programáveis em campo (FPGA): Os utilizadores podem configurar para implementar circuitos lógicos digitais personalizados. Proporcionam flexibilidade e reconfigurabilidade, tornando-os adequados para prototipagem e desenvolvimento rápido de sistemas digitais.
  • Circuito integrado de memória: Armazenam dados e código de programa para utilização em vários dispositivos. Os exemplos incluem RAM (Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), memória flash e EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).
  • Processador de sinal digital (DSP): Optimizado para tarefas de processamento de sinais digitais, tais como processamento de áudio e vídeo, comunicações e manipulação de imagens.
  • Circuito integrado de radiofrequência (RFIC): Concebidos para aplicações de comunicação sem fios e incluem componentes como amplificadores RF, misturadores e osciladores.

Exemplo

IC NO.TipoExemplos
LM741AnalógicoAmplificador operacional
LM317AnalógicoRegulador de tensão ajustável
NE5532AnalógicoAmplificador operacional duplo de baixo ruído
LM386AnalógicoAmplificador de potência áudio
AD620AnalógicoAmplificador de instrumentação
74HC00DigitalPorta NAND quádrupla de 2 entradas
555DigitalCI de temporizador
74LS138DigitalDescodificador 3 para 8
74LS164DigitalRegisto de Deslocamento de Entrada em Série/Saída em Paralelo de 8 bits
CD4017DigitalContador/divisor de décadas
ADC0804Sinal mistoConversor analógico-digital de 8 bits
DAC0808Sinal mistoConversor Digital-para-Analógico de 8 bits
MAX232Sinal mistoTranscetor RS-232
MCP3008Sinal mistoADC de 8 canais e 10 bits
Xilinx Spartan-6FPGAXilinx Spartan-6
Altera Cyclone IVFPGAAltera (Intel) Cyclone IV
Lattice iCE40FPGALattice iCE40
74LS189MemóriaMemória de acesso aleatório de 4 bits
27C256MemóriaEPROM DE 32KB
25LC512MemóriaEEPROM SPI DE 64KB
AT29C256MemóriaMemória Flash de 32KB
Texas Instruments TMS320C6748DSPTexas Instruments TMS320C6748
Dispositivos Analógicos ADSP-21489DSPDispositivos Analógicos ADSP-21489
NXP (Freescale) DSP56858DSPNXP (Freescale) DSP56858
MAX2606RFICTransmissor FM
AD8361RFICDetetor RF RMS
HMC980LP4ERFICAmplificador de potência RF

FAQ de componentes electrónicos

De facto, embora a FS Technology não seja uma loja de componentes electrónicos propriamente dita, fornecemos serviços de aquisição de componentes para empreendimentos comerciais. Aproveitando a nossa experiência em Serviços de montagem de PCBPara além disso, estabelecemos alianças com grandes marcas para garantir o fornecimento de componentes de alta qualidade a custos reduzidos.

Se pretender adquirir componentes por si próprio, a FS Technology recomenda os nossos parceiros: Digi-Key, Mouser, RS Components, Element14 e Future Electronics. Estas são lojas de componentes electrónicos de renome em que pode confiar.

Os valores e parâmetros dos componentes referem-se a valores de resistências, valores de condensadores, etc., que são muito importantes para a conceção da largura de traço do circuito, e podem ser encontrados no próprio componente ou na embalagem.

Escolha com base nos requisitos de conceção do projeto e na facilidade de montagem. Quando a conceção estiver concluída, envie os ficheiros de conceção para a empresa de PCBA. Esta analisará os ficheiros e confirmará se tem capacidade para fornecer Serviços de montagem de PCB para si.

A gama de temperaturas de funcionamento é normalmente especificada na folha de dados do componente. Certifique-se de que utiliza o componente dentro do intervalo especificado para evitar sobrecarregar o componente, o que pode provocar curto-circuitos ou mesmo danos na placa de circuitos.

Trata-se do fenómeno em que a eletricidade estática é descarregada nos componentes electrónicos. Mesmo a mais pequena descarga estática pode causar danos nos componentes electrónicos. Para o evitar, as instalações de fabrico aplicam frequentemente uma série de medidas anti-estática.

Gostaríamos muito de ouvir a sua opinião