Estudando eletrônica básica voltada a amplificadores

[Pedro Augusto]

Perfeito!

Mas não costumo dar apelidos aos que se esforçam pra aprender. Senão, eu mesmo teria que ter meu próprio apelido....

Tinha certeza disso, Márcio. Alguém assim não se disponibilizaria a ajudar da mesma forma que você está ajudando.  
-----

O texto abaixo foi retirado do site do Instituto Newton C. Braga

Associação de Resistores

Os resistores podem ser ligados de diversas formas para ter seus efeitos combinados. Um conjunto de resistores ligados de determinada forma é denominado uma "associação de resistores".

Associação de Resistores em Série

Quando ligamos resistores em série, a resistência resultante que obtemos equivale à soma das resistências dos resistores associados. Veja que ligar “em série” é fazer com que a mesma corrente passe por um após outro.

Nesse exemplo tomamos a associação de resistores de 10, 20 e 30 ohms, o que resulta numa resistência total de 60 ohms.



Podemos escrever a seguinte fórmula para o cálculo da resistência equivalente a uma associação de resistores em série:

R = R1 + R2 + R3 +......+ Rn

Onde: R é a resistência equivalente (em ohms)

R1, R2, R3....Rn são as resistências dos resistores associados (em ohms)

Propriedades da Associação Série:

1. Todos os resistores são percorridos pela mesma intensidade de corrente;
2. O maior resistor dissipa mais calor;
3. A resistência equivalente é maior do que a resistência do maior resistor associado;
4. O maior resistor está submetido à maior tensão.

Observe que para a última propriedade, se ligamos uma associação de resistores a uma fonte de tensão, a tensão dessa fonte ficará dividida proporcionalmente entre os resistores.



Essa propriedade é importante, pois nos permite usar resistores ligados em série como "divisores de tensão". Podemos obter tensões menores de um circuito, simplesmente escolhendo de forma apropriada os valores dos resistores que vamos ligar em série.

Após a teoria, a prática.

Vamos ligar 3 lâmpadas no circuito.
(Obs: as lâmpadas, para funcionarem, fazem muita resistência no circuito, as quais deveriam ser calculadas. Na imagem abaixo, suponha que elas não fazem qualquer resistência - uma licença poética).



Perguntas amébicas:

1) Qual a tensão passando por: L1, L2 e L3?
2) Qual a corrente passando por: L1, L2 e L3?
3) Qual a potência dissipada por: R1 e R2?

Vamos calcular.

1) Essa é fácil, mas precisa entender como a tensão funciona no circuito.
Lembra que a tensão é a diferença de potencial entre dois pontos?
Lembra que essa diferença de potencial entre os pontos tem como consequência a atração de um pelo outro (os opostos se atraem)?
Isso quer dizer que um ponto "empurra" e o outro ponto "puxa" a corrente que está passando por ele. É óbvio, né?

É, mas porque você fica pensando que a energia sai do ponto positivo (é uma pilha) sendo empurrada com uma tensão de 12V e não entende como a tensão, depois de ser reduzida para 4V por R1, aumenta e fica igual a 8V? É, eu sei o que aconteceu, você ignorou que está diante de um circuito fechado e quis calcular a tensão após R1 como se ele não estivesse mais no circuito. Aí pensou "se depois de R1 eu tenho 4V, vou calcular quanto a tensão vai baixar entre esse ponto e o ponto negativo da pilha".



Pois é, desse jeito fica difícil.

Como dito, um empurra e o outro puxa, então a tensão do circuito é a soma da força que empurra com a força que puxa. Mais uma vez, a tensão é a diferença de potencial entre o ponto que empurra e o ponto que puxa.
O ponto "inicial" poderia ser 12V e o "final" 0V, mas também poderiam ser 11V e -1V, 10V e -2V, 6V e -6V... e assim a ddp entre o inicial e o final continuaria sendo 12V.

Então, respondendo à primeira pergunta, a tensão entre o polo positivo até qualquer ponto entre R1 e R2 será igual a 4V.
Já entre o polo negativo e qualquer ponto até qualquer ponto entre R1 e R2 o valor será igual a 8V. (sim, "qualquer ponto até qualquer ponto" está correto).
Isso dito, a tensão em L1 e L2 será igual a 4V; a tensão em L3 será igual a 8V.

Mas o que ocorreria se eu invertesse os valores entre R1 e R2?
Entre o polo positivo e qualquer ponto até qualquer ponto entre R1 e R2 será igual a 8V; Entre R1 e R2 até o polo negativo o valor será 4V.
Veja que mestre Newton disse que o resistor de maior valor é o que dissipa mais calor, então ele já consumiu 8V; quaisquer dois pontos medidos após ele terão tensão de 4V.

2) Para calcular a corrente (também a tensão ou a resistência, quando essa é fixa) utilizamos a Lei de Ohm.

Vimos que a tensão em L1 é igual à tensão em L2, assim, se não há variação, também não há variação na corrente.

R = V/I ou I = V/R
I = 4/10
I = 0,4A

Em L3 a situação é a seguinte:
I = 8/20
I = 0,4A

E qual a corrente do circuito completo?
I = 12/30
I = 0,4A

Pois é, calculei a corrente mesmo depois de ter lido "1. Todos os resistores são percorridos pela mesma intensidade de corrente".  

3) Agora vamos mudar de lei, usaremos a de Joule.

P = V x I

Para o R1, V = 4
P1 = 4 x 0,4
P1 = 1,6W

Para o R2, V = 8
P2 = 8 x 0,4
P2 = 3,2W

Assim confirmamos que:
1. Todos os resistores são percorridos pela mesma intensidade de corrente;
2. O maior resistor dissipa mais calor;
3. A resistência equivalente é maior do que a resistência do maior resistor associado;
4. O maior resistor está submetido à maior tensão.
-----

Associação de Resistores em paralelo

Numa associação de resistores em paralelo, os resistores são ligados um ao lado do outro. A corrente se divide através dos resistores.



Na associação (ou ligação) em paralelo, a resistência equivalente é dada pela fórmula:

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1/R3 + ........ + 1/Rn

Onde:

R é a resistência equivalente (em ohms)

R1, R2, R3... Rn são as resistências associadas (em ohms)

Podemos dizer que "o inverso da resistência equivalente à associação de resistores em paralelo é igual à soma dos inversos das resistências dos resistores associados".



Quando temos apenas dois resistores em paralelo, o cálculo da resistência equivalente pode ser simplificado pela fórmula:

R = (R1 x R2)/(R1 + R2)

Basta então multiplicar um resistor pelo outro e dividir pela soma. Por exemplo, 20 ohms com 30 ohms em paralelo resultam em:

R = (20 x 30)/(20 + 30)
R = 600/50
R = 12 Ohms

Fonte: Site do Instituto Newton C. Braga.

Exercícios de associação de resistores:
Link 1: Mistos
Link 2: Paralelos
Link3: Em série

[Matec]

Você está indo bem! Mas ainda está complicando um pouco. A complicação pode deixar o cálculo mais pesado, isso vai dificultar quando o circuito for um pouco mais complexo.

Pra você se divertir mais tarde:http://www.adjutojunior.com.br/eletronica_basica/07_Associacao_de_Resistores.pdf

 

[xformer]

Existem alguns equívocos no seu raciocínio:

R = V/I ou I = R/V

I = 10/4
I = 2,5A

Em L3 a situação é a seguinte:
I = 20/8
I = 2,5A

E qual a corrente do circuito completo?
I = 30/12
I = 2,5A

De fato  R = V / I   mas  I = V / R  e não "I = R / V", assim a corrente não é de 2,5 A.
Se a fonte (bateria) é de 12 V e o circuito tem dois resistores em série, um de 10 ohms e outro de 20 ohms (esqueça as lâmpadas, trate como pontos, ou nós que é o termo correto, e não se esqueça que lâmpadas também são resistências e portanto alterariam todo o quadro), teremos:

12 V = I x 10 ohms + I x 20 ohms
12 V = I x (10 ohms + 20 ohms)
12 V = I x 30 ohms
I = 12 V / 30 ohms = 0,4 ampéres.

A queda de tensão no resistor de 10 ohms será: Vr1 = 10 ohms x 0,4 ampéres = 4 volts
A queda de tensão no resistor de 20 ohms será: Vr2 = 20 ohms x 0,4 ampéres = 8 volts

A potência dissipada no resistor de 10 ohms: Pr1 = 4 volts x 0,4 ampéres = 1,6 watts
A potência dissipada no resistor de 20 ohms: Pr2 = 8 volts x 0,4 ampéres = 3,2 watts

[Pedro Augusto]

É mesmo, xformer.
Estou me atrapalhando todo com esses números e fórmulas.
Vou corrigir a mensagem, valeu!

R = V/I ou I = R/V

[xformer]

Para iniciantes a eletricidade pode ser realmente complicada e cheia de fórmulas e conceitos que podem ser de difícil compreensão assim de cara. Com o tempo e prática a coisa se torna mais natural e simples.  Os fenômenos da eletricidade são muitas vezes abstratos e de difícil entendimento de como funcionam ou como se comportam, o que realmente dificulta o aprendizado, já que não podemos ver os elétrons, a tensão elétrica, a corrente elétrica e outros termos que serão importantes.
A própria "eletricidade" é de difícil definição. O que é eletricidade ? A gente não pode ver, não pode pegar, não pode guardar, não pode cheirar e nem ouvir (eletricidade é um fenômeno físico, se pensar bem, eletricidade nem existe, não é uma coisa - o que podemos definir são as grandezas elétricas: a tensão, a corrente, a resistência).

Quando se inicia no estudo de eletricidade e eletrônica, ao lado da teoria, aprendemos também a prática, realizando experimentos com circuitos elétricos e fazendo medições para tornar a coisa mais concreta e visual. Isso ajuda a consolidar o conhecimento teórico e familiarizar os termos e conceitos na nossa cabeça.

[Pedro Augusto]

É, preciso muito praticar o que estou estudando.
Pior é que alguém perdi meu multímetro. Era daqueles amarelinhos baratos, mas serviria para fazer experimentos.
Já que preciso comprar um novo, vou atrás de um melhor.
Teria alguma sugestão?
Dá para confiar naqueles Aneng vendidos na Banggood?

Pensei em perguntar isso em outro tópico, mas acho que acaba não fugindo do assunto deste, já que faz parte do estudo.


Vou fazer alguns testes num desses softwares simuladores.

Achei esse simulador on-line bem didático para circuitos e componentes eletrônicos, bem direcionado para entender como eles funcionam, inclusive com gráficos animados da corrente elétrica.

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

https://www.falstad.com/circuit/e-index.html

[xformer]

Pode comprar esse Aneng. Eu tenho um Richmeter 102  que é o mesmo modelo do Aneng 8002. São iguais e acho que vendidos sob OEM.
Eles são precisos e medem true rms. Tem medição de tensão e corrente contínua e alternada. Medem capacitores, resistores, diodos e até temperatura. As baterias são duas AAA palito.  Mas não medem o ganho de transistores, recurso que existe nos amarelinhos DT830b  baratinhos (vale ter um desses também, aqui em SP vendem por 20 a 30 reais. É bom ter dois instrumentos pra fazer duas medições simultâneas).  A Aneng tem modelos mais novos e sofisticados  mas não saberia dizer sobre eles.

[Pedro Augusto]

Alguma indicação ou contraindicação?

Multímetro ANENG AN8002

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Estação de Solda JCD 8898 2 in 1 750W

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Coisinha de aço pra limpar ponta de solda

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Placa para testar circuitos

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Placas PCB

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Negocinho Termoretrátil

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

https://imgaz.staticbg.com/thumb/large/oaupload/banggood/images/71/A6/116dcf3c-aeb1-4c23-a7b8-5de0364801a3.jpg.webp[/img]]

[xformer]

Multímetro ANENG AN8002
- Já opinei sobre esse multímetro. Pode comprar sem erro (depende apenas da confiabilidade do vendedor).

Estação de Solda JCD 8898 2 in 1 750W
- A menos que você vá fazer manutenção de placas com circuitos integrados SMD (celulares), a estação de solda não precisa da parte de soprador de ar quente.

Coisinha de aço pra limpar ponta de solda
- Compre a esponja vegetal que só precisa ser umedecida com água para limpar a ponta do ferro. Qualquer limpador abrasivo (esse parece bombril) vai estragar a ponta do ferro de soldar.

Placa para testar circuitos
- Essa peça se chama matriz de contatos (protoboard ou breadboard em inglês). Compre a matriz maior e com mais pontos (ou compre várias, elas grudam uma nas outras), para poder montar circuitos maiores (acredite, sempre falta espaço para colocar componentes). Para montar os circuitos nela você vai precisar também de fios sólidos encapados de diversos tamanhos (uma boa opção é fio telefônico) e bitola AWG22 ou mais fino.  Existem uns cabinhos flexíveis à venda de diversas cores e tamanhos, mas eles deixam uma macarronada na matriz, além de serem caros. Eu ando tendo problemas com as feitas na China, pois os contatos se abrem e deixam de ter um bom contato. Eu tenho uma matriz antiga feita aqui no Brasil pela Shakomiko (de MG) que é bem melhor (mas acho que mais cara).

Placas PCB
- Essas placas universais só com furos e sem trilhas precisam ser emendadas para criar as trilhas (gasta solda ou fio demais). Existem outras placas com desenho de trilhas igual à das matrizes de contato, eu prefiro essas.

Negocinho Termoretrátil
- Esse negocinho se chama espaguete ou tubo termocontrátil, que você usa para isolar os fios e terminais e eles se ajustam esquentando com uma chama de isqueiro.  Existem de vários diâmetros, mas eu acho que os mais úteis são os de 2 mm ou 3 mm de diâmetro.

[Pedro Augusto]

"Troquei" a estação de solda por esse kit com ferro de solda.

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Acabei de ver umas fontes ajustáveis. Vou precisar para fazer os testes na protoboard.
Pergunto se daria pra fazer uma com essa fonte de notebook que está sem uso.



Obrigado por me ajudarem tanto, esse carnaval está sendo ótimo pra mim!

[xformer]

Pedro, eu não sei o preço desse kit de estação de solda, mas a menos que seja muito barato, fuja desses ferros de solda muito "sofisticados". Eu não tenho experiência com eles, mas eu já li de gente reclamando que a ponta estraga fácil (tem o sensor de temperatura na ponta) e você não encontra reposição.  Esse é o tipo de ferramenta que eu acho que quanto mais simples melhor. Queimou ? Compra outro por ser barato. Dificilmente um hobbista vai precisar soldar algo que seja tão sensível à temperatura de soldagem e que precise de um ajuste exato.  Compre um ferro de soldar de 30 W para iniciar e fazer soldagens delicadas e um de 60 W para trabalhos mais pesados, depois com o tempo você pode comprar uma estação de solda com controle de temperatura.

Sobre a fonte ajustável, você pode montar uma em casa usando essa fonte chaveada como fornecedora de energia no lugar de um transformador de força. Existem circuitos integrados reguladores de tensão bem simples de usar para montar sua fonte como o LM317T (1,5 A) e o LM350T (3 A) em que você pega a tensão da sua fonte e joga na entrada deles. A tensão de saída deles pode ser controlada por um simples potenciômetro. Uma fonte de alimentação é um bom circuito para ser montado por iniciantes e é um equipamento muito útil e valioso na bancada do hobbista. Se comprar um módulo voltímetro digital (alguns com amperímetro também) para mostrar a tensão de saída, é um plus para a fonte.

[silvioalvim]

Alguma indicação ou contraindicação?

Eu acho que um ferro de solda de 25W já atende muito bem, e é bem baratinho. Tô com o colega acima, use uma esponjinha vegetal para limpeza.
Para as restaurações que virão, compre um sugador de solda. Acho que já pode pensar também em construir uma "ferramenta" para lâmpada em série, dá uma boa segurança para testar coisas.

[Pedro Augusto]

Demorei a voltar a postar pois tive que parar pra estudar para um concurso, estou esperando resultado da fase de um outro e, também, começaram as aulas na faculdade que passei no concurso.

Dando continuidade, mas indo mais devagar agora.

Vou começar a falar de um componente que, confesso, estou com bastante dificuldade de entender suas aplicações.
Colocarei o que acho que entendi, mas peço ajuda para saber o que procurar no estudo do componente.

Capacitores

Um capacitor é formado por duas placas condutoras e um dielétrico (isolante) entre elas. Cada tipo de capacitor usa diferentes materiais tanto para as placas condutoras como para o dielétrico. Além disso eles tem estruturas construtivas diferentes: uns são formados por camadas de placas, em outros as placas (lâminas) são enroladas como rocambole. Devido a essas características, um capacitor não apresenta apenas capacitância pura, mas também componentes de resistência de fuga, resistência série, indutância (o rocambole) o que altera o comportamento do sinal que passa por ele.

As cargas armazenadas num capacitor representam energia. Assim, um capacitor armazena energia elétrica.
A energia armazenada num capacitor é medida em Joules (J). Podemos calcular esta energia através da fórmula:

E = ½ x C x V2

Onde:

E é energia armazenada em joules (J)

C é a capacitância em farads (F)

V é a tensão em volts (V)

Ao comprar um capacitor, normalmente você encontrará dois principais valores descritos: a tensão que ele suporta e a capacitância. A tensão descreve o máximo de diferença de potencial que pode ser aplicada em seus terminais assim como a capacitância diz a carga que o componente vai armazenar.

Quando uma tensão é aplicada a um capacitor, a corrente flui para uma das placas, carregando-a, enquanto flui da outra placa, carregando-a inversamente. Quando a carga no capacitor atinge seu valor máximo, a corrente no circuito é nula.
No caso de uma tensão contínua (DC ou também designada CC) logo um equilíbrio é encontrado e nenhuma corrente mais poderá fluir pelo circuito. Logo a corrente contínua (DC) não pode passar. Entretanto, correntes alternadas (AC) podem: cada mudança de tensão ocasiona carga ou descarga do capacitor, permitindo desta forma que a corrente flua. A quantidade de "resistência" de um capacitor, sob regime AC, é conhecida como reatância capacitiva, e a mesma varia conforme varia a frequência do sinal AC.

É denominada reatância pois o capacitor reage a mudanças na tensão, ou diferença de potencial.

Desta forma a reatância é proporcionalmente inversa à frequência do sinal. Como sinais DC (ou CC) possuem frequência igual a zero, a fórmula confirma que capacitores bloqueiam completamente a corrente aplicada diretamente, após um determinado tempo, em que o capacitor está carregando. Para correntes alternadas (AC) com frequências muito altas a reatância, por ser muito pequena, pode ser desprezada em análises aproximadas do circuito.

Um vídeo pra criança entender o capacitor.

Foi rápido, depois continuo.

Vou deixar salvo esse link que achei em algum tópico do fórum: https://www.cde.com/resources/catalogs/AEappGUIDE.pdf

[xformer]

Uma coisa que é difícil de entender ou visualizar no funcionamento de um capacitor é como ele não deixa passar corrente contínua e "deixa" passar corrente alternada. A melhor forma de compreender é fazer uma analogia com algo mais visível. Eu gosto de usar o balão ou bexiga de festa. O capacitor é a bexiga de borracha. Se estiver cheio de ar, está carregado, se estiver murcho, está descarregado. O ar dentro é como se fosse as cargas elétricas e o ar dentro da bexiga exerce uma pressão (a tensão elétrica é uma pressão) nas paredes internas de borracha da bexiga. A borracha é o dielétrico (literalmente em termos elétricos também).

Se você soprar até o balão encher, ele vai se encher de ar, e a pressão vai aumentando. Mas há um limite para a pressão interna e o balão estoura se passar de um ponto (o dielétrico também se rompe no capacitor se a tensão for maior do que ele aguenta).

Ao soprar para dentro do balão, o ar tem um só sentido e é como se fosse a corrente contínua. Em momento algum, o ar passa através da borracha do balão, como acontece no capacitor, nenhum elétron passa pelo dielétrico (idealmente). Agora se você encher um pouco o balão com seus pulmões e ficar numa sequência de inspirar e expirar o ar dos pulmões para o balão e do balão para os pulmões, haverá um fluxo de ar que alterna o sentido sem parar, mas em momento algum há passagem de ar para fora do balão através da borracha. Assim é com a corrente elétrica alternada no capacitor. O fluxo de ar fica num vai e vem sem parar, mas nunca passa através da borracha.

Veja que a analogia tem como o lado de fora do balão, a atmosfera. Isso seria como se o capacitor tivesse um dos seu terminais aterrado. Isso é como o capacitor funciona como armazenador de carga (e portanto energia). O ar dentro do balão pode realizar trabalho, por exemplo, basta soltar o bico e fazê-lo soprar o ar em um catavento que vai movimentá-lo e realizar trabalho pela energia armazenada. Ou mesmo soltar o balão que ele vai sair voando. Essa é uma das aplicações do capacitor: guardar cargas para serem usadas como pequenos reservatórios de energia.

Outra aplicação de capacitores num amplificador é o acoplamento entre estágios do amplificador. Um sinal de áudio pode ter só uma parte alternada (varia em torno do 0 volts) ou pode ter um nível contínuo somado com a parte alternada (um sinal que varia em torno de por exemplo um nível contínuo de 100 V - isso acontece muito nos valvulados). Muitas vezes queremos que apenas a parte alternada de um sinal seja transferida para o estágio seguinte, de forma que precisamos bloquear a parte contínua, e é isso que o capacitor pode fazer, ele consegue fazer com que a parte alternada continue acontecendo (como o balão de ar) mas não permite que nada da parte contínua passe por ele.  No caso uma melhor analogia seria uma membrana fina de borracha presa dentro de um tubo, fechando a passagem de ar através dele, mas permitindo o vai e vem de ar se o fluxo for alternado. Mesmo com a membrana dentro, se você soprar numa das pontas, vai sair ar pela outra ponta, empurrado pela membrana no meio. Da mesma forma, se sugar o ar por uma ponta, vai entrar ar pela outra ponta. E assim se consegue transmitir o sinal alternado para o outro terminal, sem que nenhum ar passe através da membrana.

[bossman]

Excelentes analogias xformer !!