Na aula 1 fizemos uma revisão do funcionamento dos componentes utilizados em amplificadores. Aliamos essa revisão teórica com experimentos, que nos mostraram o comportamento dos componentes mesmo fora de suas condições nominais de operação. Abordamos resistores, capacitores, indutores e diodos. Alguns experimentos foram suprimidos do planejamento, devido ao tempo.
Resistores
Resistores são componentes eletrônicos cuja principal característica é apresentar resistência elétrica, que é a oposição à passagem da corrente elétrica. Quanto maior o seu valor de resistência, mais difícil será para a corrente elétrica passar. A equação que rege o funcionamento do resistor é a Lei de Ohm, expressa abaixo:
$$ V = R \times I $$
Resistores podem ser construídos de diferentes tipos de materiais, como, por exemplo, fio metálico e carvão. Um post dedicado à resistores pode ser encontrado clicando aqui.
Experimento 1: Com um resistor de carvão de 100 ohms para 250 mW, aplicar tensões cada vez maiores, medindo a tensão, corrente e temperatura no resistor e calculando sua resistência e potência dissipada.
Tensão [V]
|
Corrente [mA]
|
Resistência [Ohm]
|
Potência [W]
|
Temperatura [°C]
|
| 1,0550 | 10,88 | 96,9 |
0,011
|
20
|
2,0141
|
20,80
|
96,8
|
0,040
|
21
|
3,0372
|
31,49
|
96,4
|
0,090
|
23
|
3,9980
|
41,54
| 96,2 |
0,166
|
24
|
5,0081
|
52,35
|
95,7
|
0,262
|
28
|
6,019
|
63,37
|
95,0
|
0,381
|
37
|
7,040
|
74,56
|
94,4
|
0,525
|
39
|
8,025
|
85,64
|
93,7
|
0,687
|
40
|
9,173
|
98,70
|
92,9
|
0,905
|
44
|
10,147
|
110,40
|
91,9
|
1,120
|
70
|
15,1
|
170
|
88,2
|
2,760
|
104
|
Nesse experimento conseguimos ver algumas coisas interessantes. O resistor de carvão diminui sua resistência conforme o aumento da temperatura, diferente do resistor metálico, que deve aumentar sua resistência conforme a temperatura.
No último ensaio, com 15,1 V, o resistor começou a queimar. Isso pois, após um tempo, a corrente caiu (sua resistência aumentou para 96 ohms). Nós atribuímos a isso o fato de que partes da trilha de carvão internas do resistor haviam queimado.
Por fim, aplicamos 30 V e vimos o resistor incandescer e queimar por completo, abrindo o circuito. Com isso, determinamos o modo de falha do resistor queimado como sendo circuito aberto.
Capacitores
Os capacitores são constituídos de placas condutoras paralelas separadas por um material isolante. Um post dedicado sobre capacitores pode ser encontrado clicando aqui.
Experimento 2: Com um capacitor eletrolítico de 100uF x 16V, aplicar tensões diretas conforme a tabela, anotar a corrente e o aspecto do capacitor.
| Tensão [V] | Corrente [A] |
Aspecto
|
5
|
0
|
Normal
|
10
|
0
|
Normal
|
15
|
0
|
Normal
|
20
|
0
|
Normal
|
25
|
0
|
Normal
|
30
|
Foi aumentando
|
Explodiu violentamente
|
Quando aplicamos 30 V, a corrente foi aumentando gradualmente no capacitor, devido ao rompimento do dielétrico. Conforme a corrente passava, o dielétrico se danificava mais, permitindo a passagem de cada vez mais corrente. Esse ciclo vicioso levou à explosão violenta do capacitor, que não apenas abriu na parte de cima, mas teve todo o topo arrancado. Portanto, determinamos que o modo de falha de um capacitor em sobretensão é a explosão, resultando em um circuito aberto.
Experimento 3: Com um capacitor eletrolítico de 220uF x 35V, aplicar tensões reversas conforme a tabela, anotar a corrente e o aspecto do capacitor.
| Tensão [V] | Corrente [A] |
Aspecto
|
1
|
0
|
Normal
|
2
|
0
|
Normal
|
3
|
0
|
Normal
|
4
|
0
|
Normal
|
5
|
0
|
Normal
|
6
|
0
|
Normal
|
7
|
0,01
|
Normal
|
8
|
0,03
|
Normal
|
9
|
Corrente aumenta
|
Explode, abrindo a tampa superior
|
Neste experimento percebemos que o capacitor eletrolítico suporta pequenas tensões reversas (nesse caso, até a casa dos 5 V). A partir dos 7 V o capacitor apresenta condução, o que já significa danos no mesmo (se mantivéssemos essa situação por tempo suficiente, o capacitor explodiria). Em 9 V a falha catastrófica é atingida rapidamente.
Indutores
Nós falamos sobre indutores e algumas aplicações. Um post sobre indutores pode ser encontrado aqui. Tem um post que fala sobre associação de indutores e outro falando sobre transformadores. Eles podem ser encontrados clicando nos links.
Não houve experimentos com indutores devido a nossa limitação de tempo.
Diodos
Fizemos breves explicações sobre os diodos. Aqui tem um post explicando a teoria de funcionamento, algo que, devido ao tempo, não foi falado em aula. Falamos sobre diodos de uso geral (tais como o 1N4007, que você encontra um post aqui) e diodos schottky. O diodo de uso geral não é aconselhado para altas frequências devido a corrente de recuperação reversa (você encontra um post sobre as correntes do diodo aqui).
Como experimento, montamos um circuito retificador de meia onda (um post sobre circuitos retificadores pode ser encontrado aqui) utilizando um diodo de uso geral e um schottky. Com o gerador de sinais e o osciloscópio, comprovamos que o circuito contendo o diodo de uso geral não funciona satisfatoriamente para frequências na casa de 1 kHz, enquanto com o diodo schottky conseguimos trabalhar satisfatoriamente na casa de 1 MHz. Infelizmente, esquecemos de coletar imagens desse experimento com o osciloscópio.
Transistores BJT
Começamos a falar sobre eles, mas nosso tempo havia acabado. Retomaremos o assunto na próxima aula. Enquanto isso, um post introdutório sobre transistor BJT pode ser encontrado aqui.
Até a próxima.
