Quais são os componentes eletrônicos básicos no PCB?

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Se um dispositivo eletrônico funcional for comparado a um corpo humano, o PCB seria a estrutura do esqueleto / suporte e os componentes do PCB seriam os órgãos vitais. É essencial compreender os componentes básicos da PCB para projetar circuitos eletrônicos altamente eficientes. Cada componente terá funções separadas e imbuirá o circuito de recursos exclusivos que possibilitam o objetivo pretendido do dispositivo.

Abordaremos os seguintes tópicos neste artigo:

  • Voltagem
  • Atual
  • Componentes básicos de PCB de um circuito eletrônico
  • Componentes de PCB passivos
  • Componentes de PCB ativos
  • Verificando os componentes básicos da PCB

Para aprender a função dos componentes básicos da PCB usados ​​nos circuitos, você precisa saber qual o papel da tensão e da corrente no circuito.

O que é tensão?

Tensão é a força eletromotriz representada pela diferença de potencial de carga entre dois pontos em um campo elétrico. A tensão é diretamente proporcional ao fluxo de corrente e pode ser direta ou alternada e é medida em Volts (V). Além disso, você também pode definir a tensão alternada em termos de ciclos por segundo ou frequência e é medida em Hertz (Hz).

Uma tensão gera um campo eletrostático, mesmo se não houver movimento de carga ou se não houver fluxo de corrente. Este campo é diretamente proporcional ao valor da tensão em um determinado momento.

O que é atual?

Corrente é um fluxo de carga elétrica e é definido como o fluxo de elétrons ou átomos com deficiência de elétrons. Existe corrente contínua ou contínua, que é o fluxo unidirecional de carga e corrente alternada ou CA, que é o fluxo de corrente que reverte a direção do fluxo periodicamente. O fluxo de corrente através de um meio geralmente produz efeitos magnéticos e de aquecimento.

Quais são os componentes básicos da placa de circuito impresso de um circuito eletrônico?

Os componentes da placa de circuito impresso podem ser passivos ou ativos com base na função. Componentes de PCB passivos são componentes que não geram energia, mas são capazes de armazená-la ou gastá-la, como resistores, capacitores, indutores e assim por diante. Componentes de PCB ativos são aqueles que requerem energia de uma fonte externa para funcionar. Por exemplo, diodos e transistores. Componentes como cristais de quartzo e relés podem ser passivos ou ativos, dependendo do uso.

Um esquema de circuito elétrico pode ajudar a reconhecer e comunicar os componentes da PCB usados ​​em um circuito. Esses diagramas esquemáticos do circuito representam diferentes partes do circuito. Linhas retas indicam fiação e conectores entre componentes, linhas em zigue-zague representando resistores e linhas paralelas representando capacitores e assim por diante.

Representação diagramática e simbólica de componentes de PCB

Representação simbólica de componentes de PCB

Os componentes básicos da placa de circuito impresso podem ser classificados como ativos ou passivos, dependendo de suas funções. A principal diferença entre componentes ativos e passivos é que componentes ativos adicionam energia a um circuito e componentes passivos removem energia de um circuito. Um circuito eletrônico básico terá uma boa mistura de componentes ativos e passivos para alcançar a funcionalidade desejada.

O que são componentes passivos de PCB?

Dispositivos passivos são aqueles componentes de PCB que geram energia, mas podem armazená-la ou dissipá-la. Eles não precisam de energia elétrica para operar e são uma parte essencial do processo de projeto para fabricação (DFM). Aqui estão alguns componentes passivos comumente usados:

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Capacitor

Um capacitor é um componente básico da placa de circuito impresso que pode armazenar energia na forma de um campo elétrico. Simplificando, um capacitor funciona como uma pequena bateria recarregável que armazena eletricidade. Ao contrário da bateria, ela pode carregar e descarregar em uma fração de segundo. Eles geralmente são compostos de dois componentes ou placas elétricas que são separadas por um dielétrico ou isolador colocado entre eles. As placas condutoras geralmente são feitas de papel alumínio ou filmes de metal. As placas do capacitor têm dois condutores conectados à placa de circuito impresso.

Tipos de capacitores

Tipos de capacitores

Quando uma tensão é aplicada sobre as duas placas, um campo elétrico é desenvolvido através do dielétrico, com uma placa retendo carga positiva enquanto a outra placa retém carga negativa. O capacitor continuará mantendo essa carga mesmo quando estiver desconectado da fonte de energia. No instante em que é conectado a uma carga, a energia armazenada no capacitor flui para a carga.

Os capacitores permitem que a corrente alternada passe enquanto bloqueia a corrente direta. Eles também são usados ​​para estabilizar o fluxo de energia e a tensão nos sistemas de transmissão de energia.

Resistor

Um resistor é um componente básico da placa de circuito impresso com dois terminais que resistem à passagem de corrente. Geralmente é feito de fio de cobre enrolado em um isolador como cerâmica. A resistência pode ser aumentada aumentando o número de voltas do fio de cobre e reduzindo o diâmetro / espessura do fio. Os resistores que não são enrolados com fio incluem resistores de filme de carbono feitos de padrões em espiral de filme de carbono.

O princípio por trás da resistência é que a passagem de corrente por uma quantidade menor de material restringe o fluxo de corrente. É por isso que quanto mais fino o fio, quanto maior a resistência.

Componentes para PCB - Resistores lineares

Resistores lineares

Enquanto a resistência se refere à CC, a impedância se refere à CA. Uma etapa essencial do projeto da placa de circuito impresso é o cálculo da impedância e isso pode ser feito usando uma ferramenta de calculadora de impedância. Os resistores são usados ​​para gerenciar o fluxo de corrente, dividir a tensão e na implementação de redes de resistores-capacitores. Além disso, os resistores podem ser usados ​​em combinação com capacitores para construir circuitos integrados (CI) que mantêm matrizes de resistor-capacitor em um chip individual. As redes de resistores-capacitores são usadas para suprimir a interferência de radiofrequência (RFI) ou a interferência eletromagnética (EMI) em diferentes instrumentações. Essa instrumentação pode lidar com redes locais (LANs) e redes de longa distância (WANs) junto com portas de entrada / saída em computadores.

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Indutor

Indutores são componentes de PCB que armazenam energia eletromagnética. Simplificando, um indutor é uma bobina de cobre isolada enrolada em torno de um núcleo. Quando a corrente é passada através da bobina, gera um campo magnético que é fortalecido pela forma do indutor. O indutor resiste à CA e permite apenas que a CC passe por ela.

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Princípio de um indutor e indutância

Indutor e indutância

O núcleo pode ser um material ferromagnético, como ferro ou ferro laminado, e a forma do núcleo pode variar de acordo com os requisitos de indutância. Embora os indutores não sejam utilizados em circuitos integrados devido à sua natureza mais volumosa, eles ainda têm uma ampla gama de aplicações na indústria eletrônica. Eles são usados ​​como filtros em circuitos sintonizados em que apenas uma frequência de sinal selecionada pode passar. Você também pode implementar indutores como bloqueadores que restringem a CA e permitem a CC. Eles também são usados ​​em sensores de proximidade que geralmente funcionam com o princípio da indutância.

Cristal de quartzo

Os cristais de quartzo são minerais naturais e você normalmente pode usar cristais de quartzo como ressonadores em circuitos eletrônicos. Eles são um componente básico da PCB devido a uma qualidade conhecida como efeito piezoelétrico, que se refere à CA gerada a partir de tensão mecânica. O inverso desse efeito também é usado para gerar vibrações cronometradas com precisão passando a CA através do cristal (osciladores de cristal) nos relógios.

Representação simbólica e diagramática do oscilador de cristal de quartzo

Oscilador de cristal de quartzo

Os cristais de quartzo ocorrem naturalmente ou são fabricados sinteticamente. Esses cristais são cortados em várias formas, como cilíndricos, retangulares etc., e colocados entre placas de metal chamadas placas de retenção. Eles são usados ​​como elemento ressonante em osciladores de cristal e como filtros em circuitos eletrônicos.

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O que são componentes de PCB ativos?

Os componentes de PCB que dependem de uma fonte de energia externa para sua operação são chamados de componentes ativos. Aqui estão alguns componentes ativos usados ​​com freqüência:

Diodo

Um diodo é um componente básico da placa de circuito impresso com dois terminais que permitem a passagem unidirecional de corrente. É semelhante a uma válvula de retenção e é usada na conversão de CA para CC. Além disso, com base no material, geralmente existem dois tipos de diodo feitos de material semicondutor ou de tubos de vácuo. Dependendo das aplicações, existem vários tipos de diodos que variam de diodo de sinal pequeno e diodo de sinal grande a diodo Zener, diodo Schottky e muito mais. Esses diodos evitam o superaquecimento nas células do painel solar e fornecem proteção contra picos de tensão. Eles também são aplicados na desmodulação de sinal e proteção de corrente reversa em circuitos.

Componentes para PCB - Diodos

Tipos de diodos

Transistor

Os transistores são componentes básicos de PCB em um circuito que possui três terminais e são utilizados há mais de 50 anos, moldando o campo da eletrônica. Sua principal função é atuar como dispositivos de comutação e amplificadores e podem ser considerados relés que podem ativar e desativar as peças. O germânio foi usado inicialmente para construir transistores, embora atualmente o silício seja usado na fabricação de transistores. Isso ocorre devido à tolerância à temperatura e ao custo-benefício do germânio.

Com base na transportadora de carga, existem dois tipos de transistores, a saber transistores de junção bipolar (BJT) e transistores de efeito de campo (FET).

Transistores de efeito de campo e junção bipolar (FET e BJT)

Efeito de campo e transistores de junção bipolar (FET e BJT)

Os transistores têm uma ampla gama de aplicações. Nos aparelhos auditivos, os transistores são usados ​​para amplificar o sinal do microfone para o alto-falante, ajudando a pessoa a ouvir. Eles fazem parte de portas lógicas em computadores e calculadoras, que são centrais para a linguagem binária na computação. Os transistores também são usados ​​para controlar os níveis de energia nos dispositivos para armazenamento de dados.

Retransmissão

Um relé é fundamentalmente um interruptor eletromagnético que pode abrir e fechar circuitos eletronicamente ou eletromecanicamente. Eles são normalmente usados ​​como um componente básico da placa de circuito impresso para regular as baixas correntes em um circuito de controle. Existem principalmente dois tipos de relés – eletromecânicos e de estado sólido.

Um relé eletromecânico consiste em uma armadura, bobina, mola e contatos. O quadro serve como a espinha dorsal do relé, suportando as várias partes. Você enrola a bobina em torno de um núcleo de haste de metal e isso gera um campo magnético quando você passa corrente por ele. Isso atrai a armadura e causa uma alteração no estado aberto / fechado do circuito.

Partes de um relé elétrico

Partes de um relé elétrico

Um relé de estado sólido (SSR) usa acoplamento óptico para funcionar como um comutador. Você usa uma pequena tensão de entrada em um SSR para alimentar um LED. Quando o LED acende, um dispositivo sensível à foto de saída, como um TRIAC, liga e conduz a corrente. Como esses relés são mais econômicos, confiáveis ​​e rápidos, estão se tornando populares no design e desenvolvimento de PCBs.

Relés são usados ​​para desarmar ou isolar circuitos. Eles também podem detectar irregularidades nos sistemas de distribuição de energia em vários domínios, desde telecomunicações e automóveis a eletrodomésticos e muito mais.

Como verificar os componentes básicos da PCB?

O desempenho de um dispositivo eletrônico depende das condições de trabalho dos componentes básicos da PCB que compõem o dispositivo. Você pode verificar as condições de trabalho dos componentes básicos da placa de circuito impresso, como resistor, capacitor e outros, usando um multímetro (digital / analógico). Multímetros são dispositivos que medem resistência e tensão e podem testar dispositivos alimentados por tensões CA e CC.

O procedimento geral para verificar as condições de trabalho de um componente básico da PCB é verificar a continuidade do dispositivo e se ele está quebrado. Você também pode verificar simultaneamente se o desempenho de um componente, como um resistor, não está dentro dos padrões. Por exemplo, se um resistor é classificado para 20Kᘯ e o multímetro mostra 18Kᘯ, o resistor está com defeito terá que ser trocado. Quando a leitura no multímetro mostra infinito, o resistor é quebrado e também precisa ser trocado.

Conclusão

Atualmente, os eletrônicos são uma necessidade, seja o smartphone para fazer chamadas de vídeo no exterior para entes queridos ou os sensores de porta automáticos do complexo de apartamentos que permitem a entrada. A confiabilidade e a eficiência dessa lista de dispositivos eletrônicos se resumem ao componentes básicos de PCB que preenchem o PCB. A compreensão de tais componentes ajudará a saber como esses PCBs funcionam, resultando em um design e desenvolvimento de PCBs mais eficientes.

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