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Módulo
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MÓDULO
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Você viu no primeiro módulo fusível, chave, transformador, capacitores,
diodos, resistores e transistores, agora você irá conhecer outros tipos de
transistores que são muitos importantes em equipamentos eletrônicos, que são
os transistores especiais:
TRANSISTOR DE UNIJUNÇÃO
Como
se deduz do nome, um transistor de unijunção contém apenas uma junção, embora
ele seja um dispositivo a três terminais. A junção é formada fazendo-se a
liga da impureza tipo p num ponto ao longo do comprimento de uma fatia de
silício do tipo n da forma de barra curta. Esta região do tipo p é chamada
emissor. Contatos de não-retificação são feitos nas extremidades da barra
para formar as ligações da base 1 e da base 2. A estrutura de um transistor
de unijunção é mostrada na Figura 8.46 (a), e o símbolo do circuito na Figura
8.46 (b).
figura
8.46 Transistor de unijunção: (a) estrutura simplificada (b) símbolo de circuito
A resistência entre as ligações da base 1 e da base 2 será a da barra de silício. Isto é mostrado no circuito equivalente na Figura 8.47 como RBB, e tem um valor típico entre 4 k ohms e 12 k ohms. Uma tensão positiva é aplicada à base, o contato da base 2 estando conectado ao terminal positivo. A base age como um divisor de tensão, e uma proporção da tensão positiva é aplicada à junção do emissor. O valor desta tensão depende da posição do emissor ao longo da base, e está relacionada à tensão na base, VBB, pela razão n intrínseca. O valor de n é determinado pelos valores relativos de RB1 e RB2, e está geralmente entre 0,4 e 0,8.
A junção pn do emissor é representada no circuito equivalente pelo díodo.
Quando a tensão VE do emissor for nula, o díodo será polarizado inversamente
pela tensão nVBB. Flui apenas a pequena corrente inversa.
Figura
8.47 Circuito equivalente de transistor de unijunção
Se a tensão do emissor
for aumentada gradualmente, é alcançado um valor onde o díodo se torna polarizado
diretamente e começa a conduzir. Os buracos são injetados do emissor para
a base, e são atraídos para o contato da base 1. A injeção desses buracos
reduz o valor de RB1, de modo que flui mais corrente do emissor para a base
1, reduzindo mais o valor de RB1. O transistor de unijunção atua, portanto
como uma chave comandada por tensão, variando desde uma resistência "desligada"
alta até uma resistência "ligada" baixa numa tensão determinada
pela tensão da base e pelo valor de n.
SCR
SCR é a abreviação de
Silicon Controlled RecTifier ou Retificador Controlador de Silício. O SCR
é um dispositivo semicondutor de 4 camadas cuja estrutura, aparência e símbolo são mostrados pelo ASSTP logo abaixo.
A estrutura indicada se for decomposta, pode ser considerada como
sendo dois transistores de dopagens diferentes, NPN e PNP, ligados de forma
indicada no esquema que o ASSTP apresenta a seguir:
Temos então o que se denomina de uma chave regenerativa. Levando-se em conta a analogia com os dois transistores, ficará fácil entender o princípio básico de funcionamento deste componente.
Para esta finalidade vamos supor que entre o ânodo e o cátodo seja
aplicada uma tensão de alimentação e em série com o componente uma carga.
Nas condições indicadas nada acontece, pois o componente não conduz corrente
alguma.
Se, no entanto, aplicarmos
um pulso positivo de curta duração à comporta (gate) do SCR, este será polarizado
no sentido de saturar o transistor NPN que então conduz fortemente a corrente.
Ora, a corrente de coletor do transistor
NPN é justamente a corrente de base do transistor PNP no sentido de saturá-lo.
Temos, então, também a condução do transistor PNP fluindo uma forte
corrente entre o ânodo e cátodo.
Ao mesmo tempo, porém, flui uma corrente
pelo coletor do transistor PNP e esta corrente é justamente a que polariza
ou mantém polarizado o Transistor NPN, ou seja, ele realimenta o circuito.
Para desligar o circuito é preciso interromper
a corrente entre o ânodo e o cátodo e isso pode ser feito de duas maneiras:
a)
Desligando a alimentação por um período
de tempo;
b)
Curto-Circuitando o ânodo com o cátodo.
Veja que ao conduzir
a corrente, o SCR comporta-se como um diodo, pois ela só pode fluir de seu
ânodo para o cátodo. Isso significa que se usarmos o SCR em um circuito de
corrente alternada, ele só conduzira metade do semiciclo. Dizemos, então,
que se trata de um controle de meia onda.
Correntes intensas da
ordem de vários ampères podem ser conduzidas a partir de pulsos de disparos
muito fracos.
Para um tipo comum,
como os SCRs da série 105 (TIC 106, MCR 106, C106, etc.) bastam aproximadamente
200 mA sob 1 Volts para disparar o componente que pode então conduzir correntes de até 3,2 ampères tipicamente ou
até mais.
Os SCRs podem então
ser usados como dispositivos de controle de potência e até mesmo osciladores
por estas características importantes deste tipo de componente.
Tensão máxima é quando
o SCR está desligado, ele fica praticamente submetido a tensão de alimentação
do circuito. No caso da rede de energia isso significa o valor de pico. Assim,
um SCR para a rede de 110V deve suportar pelo menos 200V e o dobro para a
rede de 220V.
Corrente máxima é quanto o SCR pode conduzir quando está ligado,
sendo este valor expresso em ampères.
Não devemos aplicar
pulso negativo na comporta do SCR quando ele estiver polarizado inversamente,
ou seja, o ânodo negativo em relação ao cátodo, pois isso pode queimá-lo.
TRIAC’s
Os TRIACs são semicondutores para controle
de potência da mesma família do SCR, mas com capacidade de conduzir a corrente
nos dois sentidos.
A família a que pertence esses dois semicondutores
é denominada, família dos Tiristores.
O ASSTP mostra abixo o símbolo e a estrutura do TRIAC. Para efeito
de análise de funcionamento, podemos considera-lo como dois SCR ligados em
oposição.
Isso significa que independentemente da
polarização dos seus eletrodos principais, MT1 e MT2, podemos dispará-los
com um pulso de tensão positiva no terminal de comporta.
Esta capacidade de conduzir a corrente
nos dois sentidos a partir de sinais aplicados na comporta torna o TRIAC ideal
para aplicações em circuitos de controle de potência em corrente alternada.
Corrente de vários ampères
podem ser controladas pelos TRIACs comuns, que são fabricados em invólucro
de alta capacidade de dissipação para montagem em radiadores de calor.
Ao adquirir um TRIAC,
duas são as principais características a serem observadas:
Tensão de Trabalho - quando o TRIAC está desligado ele fica praticamente
submetido à tensão da rede. Ele deve estar apto a suportar tal tensão.
Para a rede de 110V, é preciso que ele suporte pelo
menos 200V e para a rede de 220V que suporte pelo menos 400V. Se a carga for
indutiva pode ser necessário utilizar TRIACs para tensões ainda mais elevadas. Corrente de Condução - Ela depende da
potência do aparelho ou carga que está sendo controlada.
Os tipos disponíveis
no mercado, como por exemplo os da série TIC, da Texas, possuem correntes
de 8 a 32 ampères.
Para o disparo a tensão é tipicamente
de 2V. Tendo as seguintes letras após o código do componente e suas tensões
correspondentes:
Y = 30V
F = 50V
A = 100V
B = 200V
C = 300V
D = 400V
FOTO DIODO
Todas as junções do
material semicondutor, são sensíveis a radiação eletromagnética na faixa que
vai do infravermelho até o ultra violeta.
Isto significa que diodos,
com o invólucro transparente, podem detectar este tipo de radiação.
Temos então na relação
de dispositivos semicondutores, os Foto
Diodos que nada mais são do que diodos com características especiais,
que tendo exposta suas junções, através de janelas transparentes, são capazes
de detectar certos tipos de radiações. O ASSTP apresenta abaixo a estrutura e o seu símbolo.
FOTO - TRANSISTORES
O princípio de funcionamento dos foto- transistores é o mesmo dos foto- diodos : a incidência de luz ou infravermelho nas junções, libera portadores de carga, criando assim uma corrente cuja intensidade depende também da luz ou radiação incidente.
Se a corrente liberada for de base de
um transistor, teremos como efeito adicional a amplificação pois a corrente
total de coletor será multiplicada pelo ganho do componente.
Desta forma, os foto-transistores
além de serem mais sensíveis que os fotos diodos podem, pela polarização de
sua base, Ter este fator controlado externamente.
Logo abaixo temos o
símbolo de um foto-transistor. Nas aplicações normais, os foto-transistores
são usados com a base livre (NC).
A corrente que circula
entre o coletor e o emissor que depende da luz é então aproveitada para controle
do circuito externo.
Simbologia
MOSFET
MOSFET é a abreviação de metal oxide semiductor field-effect transistor,
ou transistor de efeito de campo MOS.
Logo abaixo temos a estrutura e o símbolo deste
tipo de transistor, que tem o mesmo princípio de funcionamento de um FET comum.
A diferença está na existência de uma
camada de óxido isolante muito fina entre a comporta e o canal de modo a dar
ao componente uma resistência de entrada extremamente alta.
Também podemos ter MOSFET
de canal ou substrato.
A finíssima camada de óxido entre a comporta e o canal, tornam este
componente muito sensível a descargas estáticas.
Os componentes estudados quando defeituosos provocam os mesmos sintomas visto na tabela do módulo anterior.
CIRCUITO INTEGRADO
Na verdade não podemos tratar os Circuitos
Integrados como sendo componentes semicondutores simples. Estes dispositivos
são um conjunto de componentes ativos e passivos já interligados numa
certa configuração, todos obtidos a partir do material semicondutor
de uma pastilha de silício.
Os dispositivos são
fabricados num processo único, planejados de modo a se obter um circuito completo,
parcial, ou mesmo um conjunto determinado de componentes com características
iguais.
Como o nome sugere,
o Circuito Integrado é um componente formado por transistores comuns, FET’s,
Diodos, Diodos Zener, resistores, etc.
Na figura a baixo temos o aspecto real
de alguns tipos de Circuito Integrado e seu símbolo mais comum.
Processo de fabricação
A idéia básica da elaboração
de um circuito integrado é colocar em um pequeno chip (pastilha de silício), uma série de
componentes interligados entre si, em uma configuração que permita realizar
uma função específica.
Circuitos
Integrados Lineares
São Circuitos que normalmente
exercem a função de amplificação e temporização, operando com tensões de uma
determinada faixa de valores.
Os tipos mais comuns
desta família são os amplificadores operacionais e os comparadores de tensão
cujo símbolo o ASSTP mostra logo abaixo:
Os amplificadores operacionais comuns são dispositivos de baixa potência e por isso não podem excitar diretamente lâmpadas, autofalantes, etc., destinando-se à amplificação de sinais fracos.
Existem amplificadores operacionais duplos
e quádruplos. Tipos que fazem uso de transistores de efeitos de campos, como
os CA3130, CA3140, TL080, TL 082, TL 084, etc.
Esses amplificadores
com FET’s se caracterizam por sua elevadíssima impedância de entrada e baixíssimo
consumo de corrente.
O segundo tipo de integrado dessa família
é o TIMER e o representante mais conhecido é o 555, cuja diagrama e pinagem
é mostrado pelo ASSTP logo abaixo:
Reguladores de Tensões.
Uma família muito importante
deste tipo de CI é os que têm por elemento os reguladores de tensões. Existem
diversos tipos, destacando-se os comuns para referência como o:
723, que é
apresentado em invólucro de 14 pinos como mostra a figura ao lado. Temos também
os reguladores de 5 terminais eles já contem transistores em seu interior
e fornecem tensões e correntes de acordo com as necessidades do circuito.
Um exemplo de regulador de tensão é o STR 5412, largamente usado em fontes
de alimentação de Televisores:
Circuito
Integrado Digital
Os circuitos Integrados
Digitais formam famílias de características específicas e são projetados para
trabalhar apenas com dois níveis lógicos, ou seja, 0V ou uma determinada tensão
que representa o nível alto.
Os integrantes de uma determinada família
possuem determinadas características que permitem sua ligação uns com os outros
de forma direta. Porém, para liga-lo aos circuitos externos é preciso usar
elementos adicionais de interface.
Diversas são as famílias
de Circuitos Integrados Digitais que podemos encontrar nos aparelhos eletrônicos, mas duas são as
mais comuns para os montadores e Técnicos:
A primeira delas é a
família TTL (Transistor-Transistor Logic), que é também conhecida por 7400,
7406, 7474, 7490 etc., já que todos os integrados tem sua sigla começada por
74... o que se segue indica a função a qual ele ira executar no circuito.
Como são centenas de elementos que formam esta família, existem manuais
especiais que contêm suas características. O Técnico que trabalha com tais
integrados devem obrigatoriamente possuir tal manual. A segunda família de
Circuito Integrado Digital em importância é o dos CMOS, cuja integrante começam
em sua maioria com o numero 40.
Os integrantes dessa família têm as mesmas funções dos TTL’s, mas suas características elétricas são totalmente diferentes.
Os integrados da família
CMOS podem ser alimentados com tensões entre 3 e 15V, o que é bem diferente
dos TTL,s que tem tensões fixas.
Foi mostrado
a você os principais componentes que são usados nos equipamentos eletrônicos,
agora vamos abordar conceitos sobres equipamentos de som.
Receptor
AM FM
O receptor se compõe basicamente de três estágios: o amplificador de freqüência intermediaria e o estágio de áudio.
O
primeiro estágio amplifica o sinal captado na antena e sintonizado pelo circuito
de entrada, misturando esse mesmo sinal com outro produzido pelo oscilador
local em um circuito não – linear, porém, como o oscilador local opera em
diferente da portadora, na saída do misturador aparecem sinais correspondentes
à portadora, o sinal do oscilador local e dois outros cujas freqüências são
iguais à soma e à diferença entre as freqüências da portadora e do oscilador
local, sendo que um desses sinais tem freqüência igual à freqüência intermediaria
(FI) do receptor.
O segundo estágio amplificador compõe-se
de uma ou duas etapas amplificadoras de RF acopladas entre por circuitos sintonizados
na freqüência intermediaria, ou seja, amplificam unicamente o sinal obtido
AM FM entre a portadora e o sinal do oscilador local, com o que se obtém a máxima eficiência.
Na saída do segundo estágio encontramos
o demodulador e um circuito de realimentação negativa em CC, o controle automático
de ganho, que reduz o ganho das etapas amplificadoras quando o sinal captado
é muito intenso, evitando que ocorra a saturação.
O amplificador de áudio dispensa comentários,
sendo inteiramente convencional.
Como dissemos acima, este sistema é utilizado
na recepção de AM FM e TV, sendo que, naturalmente, existem diferenças apreciáveis
entre os diversos tipos de receptor, em função da freqüência de operação,
largura de banda da portadora e, especialmente, o demodulador na saída.
AMPLIFICADORES
O amplificador é o elemento básico de um sistema de som. Basicamente consiste num circuito cuja finalidade é pegar um sinal fraco vindo de um microfone, CD Player, rádio ou de um toca-fitas e aumentar sua intensidade o suficiente para que ele possa ser produzido num alto-falante.
O amplificador é indispensável porque a maioria das fontes de
sinais são muito fracas para resultar em som nos alto-falantes.
Os amplificadores podem ser monofônicos quando possuem apenas
um canal de amplificação o que significa uma entrada de sinal e uma saída
para alto-falante. Podem também ser estereofônicos quando possuem dois canais
de amplificação, o que significa entradas separadas para os canais e saídas
separadas para os alto-falantes.
ESPECIFICAÇÕES:
As especificações que devemos observar em um amplificador são:
- Potência
– esta é indicada em Watts
e pode ser RMS, IHF ou MPO “musical”. Os valores RMS são os reais e normalmente
para um mesmo amplificador resultam em números menores do que são especificados
em IHF.
Se bem que, quando maior seja a potência de um amplificador
maior seja seu custo, esta especificação não indica a qualidade do equipamento.
- Curva
de resposta ou distorção –
esta é realmente uma indicação da qualidade de um equipamento.
A distorção deve ser a menor possível principalmente
no máximo de potência, sendo tolerados valores até em torno de 1%. Esta característica
diz com que fidelidade o amplificador aumenta a intensidade de um sinal aplicado
a sua entrada.
Em lugar de uma taxa de distorção pode ser dada também
uma curva de resposta com mostrado abaixo:
Observe que esta curva deve ser plana, ou seja, para um bom amplificador, os sinais de qualquer freqüência devem ser amplificados da mesma forma.
- Impedância
de saída – esta característica
nos diz como devemos ligar os alto-falantes e de que tipos devem ser para
que tenhamos máximo rendimento com um funcionamento sem dobrecargas.
Esta característica dos amplificadores é expressa
em ohms. Se temos um amplificador cuja saída seja de 4 ohms, isso significa
que podemos ligar caixas que sozinhas ou em conjunto apresentem uma impedância
mínima também de 4 ohms. Fazendo isso o amplificador operar com o máximo de
rendimento, fornecendo sua máxima potência sem sobrecargas.
Se ligarmos caixas de impedância maiores ainda assim
o amplificador funcionará sem problemas mas haverá uma pequena redução na
potência máxima que ele pode fornecer. O que é proibido é ligar caixas com
impedância menores. Pois isso acarretará uma sobrecarga no aparelho, com a
queima de componentes importantes como a saída de som que pode ser com transistores
ou CI.
- Sensibilidade
e impedância de entrada – para que um amplificador funcione corretamente,
com toda sua potência na saída é preciso que o sinal aplicado n entrada
tenha uma intensidade mínima. Esta intensidade é dada pela sensibilidade
do amplificador.
Para os tipos comuns, esta sensibilidade varia entre
300mV e 1V pico a pico. Isso significa que, se tivermos uma fonte de sinal,
por exemplo, um microfone que não forneça os 300mV que um certo amplificador
precisa para funcionar, ele não consegue excita-lo e o som sairá baixo, ou
seja, não conseguiremos a potência total.
PRÉ-AMPLIFICADORES
Os pré-amplificadores são aparelhos cuja finalidade é aumentar a intensidade de um sinal fraco para excitar convenientemente um amplificador. Muitos equipamentos têm pré-amplificadores internos, onde os controles de tonalidade (grave e agudo) são ligados e com isso na parte traseira temos acesso a diversas entradas, com diversos graus de sensibilidade conforme a fonte de sinal que vamos usar.
GRAVADOR
(TAPE)
O circuito eletrônico do gravador
é constituído de: cabeça reprodutora e gravadora (cabeça única,) cabeça aparadora,
circuito pré – amplificador, circuito de BIAS (circuito oscilador para nível
de gravação) e circuito de rotação do motor.
A mecânica do gravador é constituída
de: rolo pressor polia tratora, motor disco capstan, eixo capstan, polia de
retorno da fita, sensor final de fita (apalpador), correias, molas de tração,
chave comutadora de gravação – reprodução e contador numérico.
1.
Localize no tape Deck, os componentes que
compõem o circuito eletrônico e faca a memorização desses componentes.
2.
Localize a parte mecânica do gravador e
faca a memorização desses componentes.
CIRCUITO ELETRÔNICO
Cabeça reprodutora
e gravadora
1. A cabeça do gravador é constituída internamente de bobina. Quando na leitura, capta os sinais elétricos, gravados na fita, enviado ao circuito pré – amplificador, que depois é aplicada ao amplificador, sendo ouvido em sinais auditivo no autofalante. Quando na gravação, a mesma cabeça converte os sinais de áudio em sinais elétricos, gravando – os na fita. No entanto, o teste da cabeça com o multímetro, sabe-se apenas se a bobina da mesma está rompida.
CIRCUITO
PRÉ – AMPLIFICADOR
Este
circuito tem como finalidade de adaptar a impedância da cabeça (resistência
ôhmica) com a do amplificador. Também o pré – amplificador
CIRCUITO
DE BIAS
É
um circuito oscilador que tem também como finalidade de obter um equilíbrio
de sinais na gravação. Geralmente em tapes decks stereos com dois canais,
ele terá dois trimpot fazendo a sintonia dos canais.
CIRCUITO
DE ROTAÇÃO DO MOTOR
Este circuito regula a tensão que alimenta o motor mantendo – o numa rotação constante.
ROLO
PRESSOR
Fica em contato com a fita , para manter a rotação de 33 RPM , e evitar a flutuação de sinais tanto na gravação como na reprodução . esta flutuação pode ser interpretada como som desafinado .
POLIA
TRATORA
Esta polia, mantém o embobinamento da fita quando em funcionamento. Ao acionar a tecla FF , coloque o sistema mecânico em adiantamento da fita , deixando a polia tratora em alta rotação .
MOTOR
O motor interliga o sistema mecânico, através de correias. Ele mantém o bom funcionamento do mecanismo.
DISCO
CAPSTAN
Este disco mantém a rotação do mecanismo leve, para não forçar o motor .
EIXO
CAPSTAN
Este eixo está preso ao disco capstan. O rolo pressor pressionará a fita no eixo capstan desta forma, este eixo mantém a rotação 33RPM e também ajuda a corrigir as flutuações .
POLIA DE
RETORNO DA FITA
Quando
aciona a tecla REW, coloca o sistema em posição de rebobinamento de fita,
deixando a polia de retorno da fita, em alta rotação.
SENSOR FINAL
DE FITA
Alguns
mecanismos, que adotam o sistema de disparo, quando chega ao fim, usam sensores
como apalpador, foto transistor ou REDSWTH. Localize o sensor final de fita
se este é com apalpador ou foto transistor, peca ajuda ao instrutor, caso
o tape Deck não tenha o foto transistor. Pegue o cartão de treinamento e teste
no local.
FOTO
TRANSISTOR
Este sensor fica instalado debaixo do mecanismo, de forma a receber um feixe de luz emitido por um LED infravermelho. Um disco perfurado fica entre o fato transistor e o infravermelho, este disco fica girando, alternado o feixe de luz. Fazendo assim, o foto transistor entra em corte mantendo em funcionamento um circuito que alimenta o motor quando a fita chega ao fim este disco para de girar, mantendo o feixe de luz constante; o foto transistor deixa de pulsar e o circuito desarma e assim desliga o motor.
REDSWITH
Fica instalado debaixo do circuito perto de uma polia. Nesta polia, esta um imã em circulo, ao girar as linhas de forca do imã aciona o REDSWITH em forma alterada, produzindo pulsos para acionar um circuito semelhante ao fato transistor. Ao termino da fita, a polia para de girar, mantendo o REDSWTH constante, eliminado os pulsos, fazendo o motor desligar.
RREIAS
As correias fazem conexão, com as polias e motor, mantendo também em nível constante.
OLAS
DE TRAÇÃO
Estas molas fazem a pressão entre engrenagem, polias, teclas e antes de funções especificas.
HAVE
COMUTA
Esta chave é acionada, quando a tecla de gravação é pressionada. a chave comutadora , inverte o circuito para o sistema de gravação .
CONTADOR NUMÉRI
A função especifica, é marcar de número a posição de músicas, ou outras informações na fita.
CD PLAYER
DIAGRAMAS EM BLOCOS DO CPD
O esquema a seguir ilustra um diagrama
em blocos simplificados do CDP.
Veja as aulas práticas na apostila de laboratório
de som, qualquer dúvida envie um e-mail para o professor valdisio@hotmail.com .
