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Curso de Eletrônica Analógica – Parte 10 - Os Circuitos Integrados (CUR2010)

10.1 - INTEGRANDO COMPONENTES

Os componentes que encontramos nas montagens eletrônicas, tais como transistores, diodos, capacitores, resistores, indutores etc., são fabricados segundo processos diferentes, cada qual com seu invólucro que às vezes ocupa um espaço muito maior do que o componente em si.

Assim, no caso de um transistor, o componente em si, ou seja, o elemento ativo consiste numa pequena pastilha de silício com dimensões de apenas fração de milímetro ou pouco mais de milímetro, para os tipos de potência, colocada no interior de cápsulas muitas vezes maiores, com terminais ainda maiores, conforme poderemos ver na próxima figura.

 

O elemento ativo é apenas uma pequena pastilha num grande invólucro
O elemento ativo é apenas uma pequena pastilha num grande invólucro

 

 Do mesmo modo, diodos, resistores e até capacitores possuem invólucros que correspondem a uma porcentagem razoável do elemento ativo em si. Se levarmos em conta isso, veremos que na elaboração de um determinado equipamento, uma boa parte do espaço ocupado não corresponde aos elementos ativos em si, mas sim aos invólucros dos componentes que são grandes e pesados.

Outro ponto negativo a ser considerado quando examinamos os componentes isoladamente é que, além de termos uma diversificação muito grande de processos, para obter cada tipo de componente, existe o trabalho adicional de termos de montar e soldar todos os componentes, um a um, de modo a obter o circuito desejado, conforme mostra a figura abaixo.

 

Uma montagem completa de um circuito eletrônico
Uma montagem completa de um circuito eletrônico

 

 A ideia de se “fabricar” os componentes num processo único, e antes mesmo de encapsulá-los num invólucro único, já com as interligações para obter o aparelho ou circuito desejado, é bem antiga.

Já no tempo das válvulas houve uma tentativa neste sentido com a chamada “válvula integrada”, que é mostrada na figura abaixo.

 

A válvula “integrada”
A válvula “integrada”

 

 O que se fazia era montar no interior do invólucro de vidro os resistores e capacitores nas posições que resultassem num circuito amplificador completo de modo a não se necessitar de elementos externos adicionais.

A “válvula integrada” era, na realidade, um amplificador de dois estágios (dois triodos), podendo ser usada em amplificadores de áudio ou receptores de rádio. A ideia básica era válida, mas havia algumas dificuldades na obtenção de um componente prático: a válvula trabalhava muito quente e, estando resistores e capacitores montados no seu interior, eles não resistiam a este aquecimento, deteriorando-se rapidamente.

Com o advento do transistor, que trabalha frio e tem dimensões muito menores que a válvula, a possibilidade de se obter a integração de componentes se tornou mais fácil.

Assim, numa primeira etapa, o que se fazia era fabricar diversos transistores numa única pastilha de silício. Estes transistores podiam ser isolados para uso independente, tendo apenas a base (substrato) em comum, ou, em alguns casos, já interligados de certa forma de modo a se obter um “Darlington”, ou então com outra forma de acoplamento, conforme o leitor poderá ver na figura a seguir.

 

Os primeiros circuitos integrados
Os primeiros circuitos integrados

 

 Nesta figura também mostramos o encapsulamento que então passava dos “3 terminais” para um maior número deles. Estes encapsulamentos, que inicialmente eram metálicos redondos, logo evoluíram para um tipo de invólucro mais prático e que hoje é o mais comum de todos pela sua versatilidade e facilidade de uso que é o Dual In Line (Duas filas de terminais paralelas), ou abreviadamente DIL.

Este invólucro também é abreviado por DIP e Dual In-Line Package, conforme poderemos ver na próxima figura. Veja então que, nestes integrados, o componente em si, ou seja, a pastilha que possui os transistores ocupa ainda um espaço muito pequeno no interior do invólucro, sendo ligada aos terminais por meio de finíssimos fios de ouro.

 

Os primeiros invólucros mais comuns
Os primeiros invólucros mais comuns

 

 

Para estes primeiros integrados, entretanto, muitos componentes adicionais para se obter o aparelho desejado ainda precisavam ser ligados externamente e ser do tipo comum, como resistores, capacitores, indutores, etc., conforme o leitor poderá ver na figura abaixo.

 

Componentes passivos ainda eram ligados externamente
Componentes passivos ainda eram ligados externamente

 

 

O passo seguinte foi a integração de outros componentes, ou seja, a montagem na pastilha de silício de outros elementos como diodos, resistores, etc.

 

Jack KilbyInventor do circuito integrado em 1958. Trabalhando na Texas Instruments, ele pela primeira vez montou mais de um transistor numa única pastilha de silicio, formando assim um circuitointegrado. Kilby ganho o Prêmio Nobel pela sua invenção.

 

 

Para um diodo não existem dificuldades. Se podemos formar numa pastilha de silício duas junções dando assim origem a um transistor, na mesma pastilha podemos formar uma única junção, e assim ter um diodo, conforme mostra a figura abaixo.

 

Integrando um diodo e um transistor
Integrando um diodo e um transistor

 

 

Veja que é fácil isolar um componente de outro, fabricado na mesma pastilha. Basta que entre eles seja formada uma junção que, no funcionamento normal do componente, seja polarizada no sentido inverso para que nenhuma corrente passe por ela e, portanto, ela se constitua num isolamento entre componentes.

O próprio substrato ou base em que é montado todo o circuito leva em conta isso. Sua polaridade é tal, que ele forma com todos os componentes uma junção que, em funcionamento normal, fica polarizada inversamente. Desta forma, ele “isola” todos os componentes que ficam acima.

Para obter um resistor, o procedimento é relativamente simples: se tivermos uma região na pastilha de material semicondutor que tenha certo comprimento e seja estreita, ela terá uma resistência proporcional a estas dimensões, conforme poderemos ver na próxima figura.

 

Obtendo um resistor integrado
Obtendo um resistor integrado

 

 

Basta então formar regiões de acordo com a resistência necessária, para termos na pastilha “resistores” integrados. Para os capacitores o procedimento na integração poderá ser visto na figura abaixo.

 

Integrado um capacitor
Integrado um capacitor

 

 

O que fazemos é colocar duas regiões de materiais semicondutores de naturezas diferentes, separadas por uma junção polarizada no sentido inverso. O tamanho da junção vai determinar a capacitância apresentada (como num varicap, que já estudamos).

Veja, entretanto, que as pastilhas em que são fabricados os integrados são extremamente pequenas, da ordem de alguns milímetros no máximo, o que significa que, infelizmente, a integração de capacitores só é possível para valores muito baixos, da ordem de picofarads.

É por este motivo que, apesar da grande quantidade de integrados na placa de um computador e ouros equipamentos, nem todos os componentes estão no seu interior. Podemos facilmente localizar ainda capacitores grandes em alguns pontos, que são justamente aqueles em que não seria possível fazer a integração.

A grande maioria dos componentes externos, que ainda precisamos usar com circuitos integrados é constituída por capacitores de grandes valores, normalmente eletrolíticos que devem ser conectados externamente.

Para os indutores também temos dificuldades em relação aos grandes valores: basta fazer uma espiral de material semicondutor, separada das vizinhanças por uma junção para que isso funcione como uma bobina, conforme o leitor poderá ver na próxima figura.

 

Integrando um indutor
Integrando um indutor

 

 

Indutores de valores maiores, que sejam necessários em determinados circuitos, são ligados externamente. É claro que existem ainda muitos elementos que não podem ser integrados, por motivos óbvios, como microfones, alto-falantes, transformadores, etc.

Uma variação interessante do processo de integração, e que é usada principalmente com circuitos de alta potência, consiste no que denominamos de circuito híbrido.

O que se faz neste caso, é integrar parte do circuito numa pastilha única de silício, e depois ligar a esta pastilha os elementos que não podem ser integrados, mas sem invólucros, conforme o leitor poderá ver na foto abaixo.

 

Circuito híbrido
Circuito híbrido

 

 

Depois, todo o conjunto, componentes externos conectados às pastilhas, são colocados num invólucro único com terminais acessíveis externamente.

 

10.2 - O Circuito integrado

A fabricação de um circuito integrado não é um processo simples.

O primeiro passo consiste em se desenvolver o desenho, determinando-se as posições das diversas regiões e junções e suas interligações, conforme mostra a próxima figura.

 

 

Uma pastilha de um CI desenhada com os componentes equivalentes ressaltados em amarelo
Uma pastilha de um CI desenhada com os componentes equivalentes ressaltados em amarelo

 

 

A partir de um pedaço cilíndrico de silício ultra-puro, com dimensões de aproximadamente 1 metro de comprimento e de 8 a 10 cm de diâmetro, são cortadas fatias finíssimas, com espessura de menos de 1 mm que formarão os denominados “waffers” (bolachas).

O desenho do padrão do circuito integrado será então transferido para a fatia, em etapas sucessivas que envolvem a aplicação de resinas sensíveis à radiação ultravioleta, máscaras e a entrada em fornos de difusão onde as substâncias dopantes são aplicadas e penetram profundamente no silício formando regiões P ou N conforme as necessidades, como o leitor poderá ver na foto abaixo.

 

Colocando wafers num forno de difusão
Colocando wafers num forno de difusão

 

 

Esse processo é denominado litografia.

Numa única “fatia” de silício são então gravados dezenas ou centenas de circuitos integrados, dependendo de sua complexidade e tamanho, conforme o leitor poderá ver na fotografia abaixo.

 

 

Circuitos integrados individuais gravados num wafer
Circuitos individuais gravados num wafer

 

 

Veja que, cada “gravação” corresponde a uma região de apenas alguns milímetros quadrados, o que implica numa considerável redução do desenho que corresponde ao padrão original.

Gravados os integrados e prontos, a pastilha é cortada de modo a resultar nos “chips” dos circuitos integrados, ou seja, nas pastilhas individuais dos circuitos integrados, conforme o leitor poderá ver na ilustração abaixo.

 

O wafer é cortado liberando os chips dos circuitos integrados - Foto Allegro Micro
O wafer é cortado liberando os chips dos circuitos - Foto Allegro Micro

 

 

As pastilhas são então levadas ao processo de encapsulamento. Depois de montadas no local próprio do invólucro, elas recebem por meio de uma soldagem especial por pressão, os fios de ligação em ouro que as conecta aos terminais.

Completado o processo de soldagem, os integrados são então definitivamente fechados nos seus invólucros e embalados.

Na próxima figura temos ver tipos de embalagens próprias para integrados que os protege contra descargas estáticas, já que alguns são muito sensíveis a isso.

 

Embalagens antiestáticas para circuitos integrados
Embalagens antiestáticas para circuitos

 

 

 

10.3 – Tipos de Circuitos Integrados

Cada circuito integrado é uma configuração completa com diversos componentes, em alguns casos milhares ou mesmo milhões e que, portanto, só pode ser usado para uma aplicação determinada. Não podemos tratar um integrado como um resistor que, tanto pode ser usado num amplificador, num transmissor, como num computador.

Da mesma forma, diferentemente dos transistores, os integrados dificilmente admitem “equivalentes”. Sua estrutura complexa faz com que um integrado projetado para determinado uso só seja útil naquela aplicação. Poucos são os integrados que admitem mais de uma aplicação, o que nos leva a uma classificação destes componentes em dois grupos: os de uso geral e os dedicados.

Os de uso geral são relativamente simples, contendo funções que podem ser utilizadas de diversas formas. Por exemplo, um integrado que tenha um pequeno amplificador de áudio, evidentemente só pode ser usado como amplificador de áudio, mas podemos instalá-lo em sistemas multimídia, rádios, pequenos toca-discos, gravadores, intercomunicadores, etc. Já os dedicados, possuem funções complexas únicas.

Outro exemplo: um integrado de calculadora que exerça as funções básicas desta máquina, não pode ser usado de outra forma senão numa calculadora, e com características únicas que correspondem ao projeto original.

Evidentemente, para os integrados de uso geral, é possível até fazer substituições, com pequenas alterações no circuito original, pois podemos tirar um integrado amplificador de um tipo e até colocar outro com características “equivalentes” desde que seja também alterada a disposição de suas ligações. Já no caso de uma calculadora, ou de outra função mais complexa, a substituição por “equivalentes” é impossível.

Hoje em dia podemos contar com centenas de milhares de tipos de circuitos integrados, o que torna muito difícil estudar cada um separadamente.

Desta forma, se o leitor pretende usar algum circuito integrado deve, obrigatoriamente, possuir literatura a seu respeito. Estas informações consistem basicamente nas funções de cada um dos pinos, suas características elétricas, como ganho, função, tipo de entrada e saída, a tensão de alimentação, enfim tudo que é preciso para a utilização prática.

Este tipo de informação pode ser obtido de diversas formas:

a) Dos próprios esquemas dos aparelhos em que eles estão sendo usados, ou que se pretende montar como, por exemplo, os esquemas que aparecem em publicações técnicas.

 

b) Manuais dos fabricantes. Muitos fabricantes possuem publicações específicas sobre seus integrados. Cada folheto ou “datasheet” pode trazer tanto as características do circuito integrado, como também circuitos de exemplo, em que ele pode ser usado, conforme o leitor verá no exemplo abaixo.

 

Página de um datasheet de circuito integrado
Página de um datasheet de circuito integrado

 

 

c) Internet, digitando-se o tipo do fabricante ou a função em mecanismos de buscas ou ainda no site do autor deste livro.

 

d) Manuais ou databooks, muitos dos quais podem ser baixados na Internet ou acessados nos sites do fabricante ou ainda no site do autor deste livro.

 

Por exemplo, manuais somente de integrados amplificadores, somente de integrados usados em fontes de alimentação, somente usados como memórias em computadores, etc. Na imagem abaixo é a capa de um Manual de Circuitos Integrados Digitais da Texas, disponível para download no site do autor.

 

 

Capa de um manual de circuitos lógicos da Texas Instruments
Capa de um manual de circuitos lógicos da Texas Instruments

 

 

Evidentemente, para o experimentador que usa um integrado vez ou outra, investir num manual muito complexo não vale à pena. No entanto, o profissional que precisa constantemente de informações sobre os mais variados tipos de integrados, investir num manual deste tipo ou saber como consegui-lo é importante.

Os diversos tipos de integrados também determinam os invólucros, e da mesma forma que no caso dos transistores temos muitas aparências.

Começamos pelos mais antigos em invólucros metálicos redondos, que ainda podem ser encontrados em aparelhos mais antigos. A numeração de pinagem destes integrados é feita observando-se o componente por baixo, conforme podemos ver abaixo, e fazendo a contagem no sentido horário (sentido dos ponteiros do relógio). Esses invólucros raramente são encontrados atualmente.

 

Pinagem de um CI com invólucro metálico
Pinagem de um CI com invólucro metálico

 

 

 

O Invólucro DIL

O invólucro DIL ou DIP (Dual In-line Package), como também é chamado, é muito usado em muitos equipamentos mais simples e de montagem artesanal, mas também encontramos esses componentes em algumas funções de apoio nos equipamentos complexos.

O invólucro mais comum é o DIL (Dual in Line) de de 8 pinos, que pode ser visto na ilustração abaixo, juntamente com outros de 14 e 24 pinos e muito mais.

 

Alguns tipos de invólucros DIL
Alguns tipos de invólucros DIL

 

 

Evidentemente, trata-se de um invólucro de baixa potência, ou seja, empregado em circuitos integrados que trabalham com sinais de pequena intensidade. Podemos encontrar invólucros de 8 a 40 pinos, dependendo da complexidade do circuito integrado.

Na foto a segui podemos ver um caso especial de invólucro que possui uma “janela” de quartzo.

 

Invólucro com janela de quartzo (uma memória EPROM)
Invólucro com janela de quartzo (uma memória EPROM)

 

 

Este tipo de invólucro é usado em memórias EPROM. Estas memórias podem armazenar grande quantidade de informações na pequena pastilha de silício que existe no seu interior. No entanto, podemos “apagar” estas informações bastando para isso submeter a pastilha em que elas estão gravadas a um “banho” de luz ultra-violeta. Isso é feito através da pequena janela de quartzo, que é um material que deixa facilmente passar este tipo de radiação.

Quando temos uma memória deste tipo gravada, mantemos a “janela” vedada com um adesivo, de modo que a pequena pastilha no seu interior não receba qualquer tipo de luz, principalmente ultravioleta.

 

Outros invólucros

Circuitos integrados que operam com sinais de grande intensidade, ou que devem controlar correntes intensas, são montados em invólucros que facilitam a utilização de radiadores de calor. Nos exemplos abaixo temos alguns circuitos integrados de potência que são usados em fontes de alimentação, amplificadores, etc.

 

Circuitos integrados de potência
Circuitos integrados de potência

 

 

A disposição de terminais alinhados facilita a montagem de alguns desses integrados em radiadores de calor. A necessidade cada vez maior de montagens compactas e ainda a produção através de máquina também leva à disponibilidade de invólucros ultra-miniaturizados como os empregados na tecnologia de montagem em superfície (SMD).

No próximo exemplo temos alguns invólucros de circuitos integrados de tecnologias mais modernas, incluindo a montagem em superfície (SMD).

 

Invólucros de CIs para montagem em superfície
Invólucros de CIs para montagem em superfície

 

 

Invólucros de muitos pinosOutras tecnologias de invólucros, como a BGA, são usadas com circuitos integrados extremamente complexos. Na foo, invólucros BGA (Ball Grid Array) de 256 pinos. O circuito integrado em questão é um microprocessador da Texas Instruments.

 

BGA
BGA

 

Na tecnologia de montagem convencional os componentes possuem invólucros que são muito maiores que os próprios elementos ativos em seu interior, e que podem ser manuseados com facilidade por um operador humano, o que é mostrado na próxima imagem.

De fato, se os transistores tivessem um invólucro com dimensões da mesma ordem que a pequena pastilha de silício que ele é propriamente, nossos dedos teriam dificuldades em manuseá-lo, então o que dizer de fazer uma montagem utilizando-o de forma direta?

 

O chip é apenas uma pequena parte do componente
O chip é apenas uma pequena parte do componente

 

 

Entretanto, a necessidade de se colocar cada vez mais componentes numa placa, levando-a a ter dimensões cada vez menores, fez com que o montador humano fosse deixado de lado em função da montagem feita por máquinas.

Assim, considerando-se que para a máquina não existe uma dimensão mínima que ela possa manusear, o problema de termos componentes muito pequenos deixou de existir.

 

10.6 – Tecnologia SMD

A tecnologia de montagem em superfície ou SMT (Surface Mounting Technology) que faz uso de componentes para montagem em superfície, ou SMD (Surface Mounting Devices) é o resultado desta miniaturização que encontramos nos principais tipos de aparelhos comerciais.

Mas, se esta tecnologia leva a montagens muito compactas, com componentes ultraminiaturizados, de que maneira os humanos que devem reparar tais aparelhos com suas mãos ou ainda desejem fazer montagens pessoais usando tais componentes devem proceder? Veja a fot abaixo.

 

 

Uma montagem com componentes SMD
Uma montagem com componentes SMD

 

 

A ideia básica da tecnologia SMT é usar componentes que tenham seus invólucros reduzidos ao máximo, e até em um formato padronizado que permita seu manuseio por máquinas.

Assim, as máquinas podem realizar as montagens com facilidade, de uma forma muito mais rápida, o que é conveniente para as linhas de montagem.

Os componentes SMD são disponíveis do mesmo modo que os componentes comuns: resistores, capacitores, diodos, indutores, transistores, etc.

Na verdade, até mesmo os valores e os tipos são iguais aos componentes comuns. Podemos encontrar resistores com todos os valores comuns em ohms, dos tipos de 1/8 W e maiores, e os transistores podem ser de tipos absolutamente comuns como BC548, 2N2222, etc.

O que muda é apenas o formato.

Para os componentes de dois terminais, o formato mais comum é o exemplificado na figura abaixo.

 

Componente SMD comum
Componente SMD comum

 

 

Esses componentes são extremamente pequenos, sendo suas dimensões especificadas por um padrão de 4 dígitos.

Os dois primeiros dígitos indicam o comprimento do invólucro, em centésimos de polegada, enquanto que os dois últimos indicam sua largura também em centésimos de polegada.

Assim, a maioria dos resistores tem o formato 1206, o que representa 12 centésimos de polegada de comprimento por 06 centésimos de polegada de largura. Este formato significa, aproximadamente, 3 mm de comprimento por 1,5 mm de largura.

Outros formatos comuns para resistores e outros componentes de dois terminais são os 0805, 0603, 0402 e ainda menores, como o 0201, encontrado principalmente em equipamentos orientais e, evidentemente, muito difíceis de manusear (e até de ver!).

Observe que a altura do componente não é especificada, pois eles são tão pequenos que esta dimensão não é importante quando se realiza um projeto.

 

Códigos Para Resistores SMD

Os resistores para montagem em superfície (SM ou Surface Mounting) da tecnologia SMD (Surface Mounting Devices) possuem um código de 3 ou 4 dígitos na sua configuração mais comum, conforme mostra a próxima figura.

 

Resistor de 330 k ohms
Resistor de 330 k ohms

 

Nesse código, os dois primeiros números representam os dois primeiros dígitos da resistência, no caso 33. O terceiro dígito significa o fator de multiplicação ou número de zeros que deve ser acrescentado. No caso 0000. Ficamos então com 330 000 ohms ou 330 k ohms.

Para resistências de menos de 10 ohms pode ser usada a letra R tanto para indicar isso como em lugar da vírgula decimal.

Assim, podemos ter 10R para 10 ohms ou 4R7 para 4,7 Ohms. Em certos casos, com resistores na faixa de 10 a 99 ohms podemos ter o uso de apenas dois dígitos, para evitar confusões: exemplo 33 ou 56 para indicar 33 ohms ou 56 ohms. Também existem casos em que o k (quilo) e M (mega) é usado em lugar da vírgula.

No entanto, para as tolerâncias mais estreitas existem diversos outros tipos de códigos.

 

0.56 ohms

Exemplos de Códigos de 3 Dígitos Exemplos de Códigos de Quatro Dígitos
220 é 22 ohms – e não 220 ohms 1000 é 100 ohms e não 1000 ohms
331 é 330 ohms 4992 é 49 900 ohms, ou 49k9
563 é 56 000 ohms, ou 56k 1623 é 162 000 ohms, ou 162k
105 é 1 000 000 ohms, ou 1M 0R56 ou R56 é
6R8 é 6,8 ohms  

Para resistores com 1% de tolerância foi criada uma nova codificação conhecida por EIA-90. Essa codificação consiste num código de três caracteres. Os dois primeiros dígitos dão os três dígitos significativos da resistência, conforme uma tabela que deve ser consultada e que é dada a seguir. O terceiro símbolo é uma letra que indica o fator de multiplicação.

Código valor
1 100
2 102
3 105
4 107
5 110
6 113
7 115
8 118
9 121
10 124
11 127
12 130
13 133
14 137
15 140
16 143
17 147
18 150
19 154
20 158
21 162
22 165
23 169
24 174
25 178
26 182
27 187
28 191
29 196
30 200
31 205
32 210
33 215
34 221
35 226
36 232
37 237
38 243
39 249
40 255
41 261
42 237
43 274
44 280
45 287
46 294
47 301
48 309
49 316
50 324
51 332
52 340
53 348
54 357
55 365
56 374
57 383
58 392
59 402
60 412
61 422
62 432
63 442
64 453
65 464
66 475
67 487
68 499
69 511
70 523
71 536
72 549
73 562
74 576
75 590
76 604
77 619
78 634
79 649
80 665
81 681
82 698
83 715
84 732
85 750
86 768
87 787
88 806
89 825
90 845
91 866
92 887
93 909
94 931
95 953
96 976

 

As letras para o fator de multiplicação são dadas pela seguinte tabela:

letra mult
F 100000
E 10000
D 1000
C 100
B 10
A 1
X ou S 0.1
Y ou R 0.01

 

Por exemplo, um resistor com a marcação 22 A é um resistor de 165 ohms. Um resistor com a marcação 58C é um resistor de 49 900 oms (49,9 k) e 43E é um resistor de 2740000 (2,74 M). Esse tipo de código se aplica apenas a resistores de 1% de tolerância.

Para resistores com 2% e 5% de tolerância existe uma codificação semelhantes, com as mesmas letras multiplicadoras usadas no código de 1%. A tabela abaixo mostra os códigos que devem ser usados na leitura de valores.

 

2%

Código valor
1 100
2 110
3 120
4 130
5 150
6 160
7 180
8 200
9 220
10 240
11 270
12 300
13 330
14 360
15 390
16 430
17 470
18 510
19 560
20 620
21 680
22 750
23 820
24 910

 

5%

 

código valor
25 100
26 110
27 120
28 130
29 150
30 160
31 180
32 200
33 220
34 240
35 270
36 300
37 330
38 360
39 390
40 430
41 470
42 510
43 560
44 620
45 680
46 750
47 820
48 910

Observe que os código até 24 são para resistores de 2% de tolerância e de 25 a 48 para 5% de tolerância.

Tomando essa tabela, um resistor com a marcação C31 é de 18000 ohms 5% e D18 significa 510 000 ohms com 2%.

Os resistores SMD vêm nos seguintes formatos com as seguintes características:

 Estilo: 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010, 2512, 3616, 4022

 Dissipação: 0402(1/16W), 0603(1/10W), 0805(1/8W), 1206(1/4W), 1210(1/3W), 2010(3/4W), 2512(1W), 3616(2W), 4022(3W)

Tolerância: 0.1%, 0.5%, 1%, 5%

Coeficiente de temperatura: 25ppm 50ppm 100ppm

 

 

Os capacitores são apresentados nos mesmos formatos e invólucros, com a diferença de que serão tanto maiores quanto maior for o valor.

Como a marcação dos valores é feita da mesma forma (472 significa 4700 pF ou 4,7 nF), fica muito difícil para o montador saber qual é um, qual é outro (veja no site os códigos de componentes SMD – Seção Almanaque).

Damos a seguir, como exemplo, os códigos para capacitores cerâmicos SMD.

Capacitores SMD (para montagem em superfície) utilizam um código que é formado normalmente por duas letras em um dígito. A primeira letra representa o fabricante enquanto a segunda letra representa a mantissa do valor da capacitância. O terceiro símbolo, que é o dígito representa o multiplicador ou expoente em picofarads (pF). Por exemplo, KJ2 é um capacitor de um fabricante desconhecido “K”, que tem 2,2 (J) x 100 = 220 pF.

A tabela abaixo fornece a relação de mantissas para os valores mais comuns:

Letra Mantissa
A 1.0
B 1.1
C 1.2
D 1.3
E 1.5
F 1.6
G 1.8
H 2.0
J 2.2
K 2.4
L 2.7
M 3.0
N 3.3
P 3.6
Q 3.9
R 4.3
S 4.7
T 5.1
U 5.6
V 6.2
W 6.8
X 7.5
Y 8.2
Z 9.1
a 2.5
b 3.5
d 4.0
e 4.5
f 5.0
m 6.0
n 7.0
t 8.0
y 9.0

Os capacitores eletrolíticos SMD, apesar de suas reduzidas dimensões, através têm marcada tanto a capacitância como a tensão de trabalho. Assim, 22 6V consiste num capacitor de 22 uF x 6 V. No entanto, também pode ser usado um código especial formado de uma letra e 3 dígitos. A letra indica a tensão de trabalho e os três dígitos consistem no valor, sendo os dois primeiros dígitos o valor e o terceiro o multiplicador. O valor obtido é dado em pF. A faixa indica o terminal positivo.

A tabela abaixo dá os valores de tensão para a letra:

Letra Tensão
e 2.5
G 4
J 6.3
A 10
C 16
D 20
E 25
V 35
H 50

Exemplo: C225 significa um capacitor de 2,2 uF x 166 V já que:

225 = 22 x 105 pF = 2,2 x 106 pF = 2,2 uF

 

Para o caso dos aparelhos que devem ser reparados, podemos identificar um resistor ou um capacitor pela posição no circuito ou pelo diagrama.

Mas, no caso da compra para reparos, aconselhamos a não misturar capacitores e resistores num mesmo lugar, pois somente com o uso do multímetro conseguiremos separar um do outro...

Outro problema que acontece com os capacitores é que, em muitos casos, eles não tem o valor marcado. Assim, na hora da compra precisamos colocá-los em um lugar com o valor marcado para saber depois qual é.

Os transistores normalmente são fornecidos normalmente em invólucros do tipo SOT23 com as dimensões e formato ilustrados na figura abaixo.

 

Transistor SMD em invólucro SOT23
Transistor SMD em invólucro SOT23

 

 

A identificação dos terminais, como no caso dos transistores comuns, depende do tipo, então o manual do componente deve ser consultado.

Na próxima figura temos a identificação de terminais para alguns transistores frequentemente usados em aparelhos comerciais, equivalentes aos mesmos tipos comuns.

 

Terminais para alguns transistores comuns
Terminais para alguns transistores comuns

 

 

Para alguns tipos de transistores de potência podemos ter invólucros maiores, conforme mostra a foto seguinte.

 

Transistores SMD de potência
Transistores SMD de potência

 

 

Entretanto, não se aconselha utilizar tais componentes em dissipadores de calor. Assim, quando se necessita de um componente capaz de manusear potências elevadas, a opção SMD normalmente é deixada de lado em favor dos componentes com invólucros convencionais.

Para os circuitos integrados, temos os invólucro típico ilustrado na foto abaixo.

 

Invólucro típico para circuito integrado
Invólucro típico para circuito integrado

 

 

O número de terminais, as dimensões e o formato, variam da mesma forma que nos componentes convencionais. Isso quer dizer que, ao realizar o projeto de uma placa de circuito impresso usando tais componentes, o projetista tem sempre de estar informado sobre suas dimensões.

Os componentes SMD mais sofisticados, tais como microprocessadores e outras funções complexas, podem ter outros tipos de invólucros como Quad Flat Pack (QFP), Plastic Leaded Chip Carrier (PLCC), Ball Grid Arrays (BGA) e outros, conforme mostra a figura abaixo.

 

Outros invólucros SMD
Outros invólucros SMD

 

 

Devemos também chamar a atenção para a dificuldade em se identificar estes componentes, pois que normalmente como são fornecidos em fitas para uso em máquina, os fabricantes não se preocupam com a identificação no componente em si, veja a figura abaixo.

 

Rolo de tira de componentes SMD
Rolo de tira de componentes SMD

 

 

Isso significa que, obtendo-se um componente deste tipo, deve-se ter muito cuidado em guardá-lo junto com a identificação, pois caso haja a separação da informação, será impossível saber do que se trata!

Diversos tipos de invólucros modernos, com centenas de pinos, são usados nos equipamentos que têm funções muito complexas, caso de computadores, microprocessadores, televisores, celulares, etc. Esse tipo de circuito integrado só pode ser colocado nas placas e retirado com equipamentos especiais. Normalmente quando um deles queima num equipamento troca-se a placa inteira em que ele está.

 

 

10.7 – Como usar os integrados

Os leitores que gostam de realizar montagens eletrônicas podem contar com uma boa quantidade de circuitos integrados que realizam funções relativamente complexas, e que substituem configurações que, da maneira convencional usariam dezenas de transistores, resistores, diodos e capacitores.

O baixo custo desses integrados, em relação ao que seria gasto com componentes discretos (separados), compensa perfeitamente sua utilização, isso sem se falar na possibilidade de se obter equipamentos mais confiáveis e compactos.

No entanto, é claro, a desvantagem do integrado está no fato de que se queimar algo no interior do invólucro, como isso não pode ser visto, temos, obrigatoriamente, de trocar o integrado todo! Para usar integrados não é preciso muito. Veremos a seguir o que o leitor precisa para poder trabalhar com este tipo de componente.

Um mesmo tipo de integrado pode ser produzido por diversas fábricas que, entretanto, dão denominações diferentes. Não são muitos os casos em que isso ocorre, estando restrito aos componentes de maior utilidade, normalmente circuitos de uso geral e não os chamados “dedicados”.

Assim, podemos citar como exemplo um integrado de grande utilidade que é o amplificador operacional conhecido como 741, e que pode ser visto na figura abaixo.

 

O circuito integrado 741, amplificador operacional
O circuito integrado 741, amplificador operacional

 

 

Dependendo do fabricante, temos denominações diversas para este mesmo componente como:

 

LM741 (National)

MC1741 ( Motorola)

SN72741 (Texas Instruments)

CA741 (RCA)

TBA221 (Philips)

µA741 (Fairchild)

 

Podem também aparecer siglas no final do tipo, indicando aperfeiçoamentos ou ainda a existência de características que os tipos originais não apresentam.

 

Exemplo: CA741, CA741E e CA741CE.

 

 

10.8 – Como testar circuitos integrados

Levando em conta que um circuito integrado possui uma grande quantidade de componentes já interligados, e que não temos acesso a estes componentes isoladamente, o teste de qualquer circuito integrado é problemático.

De fato, a não ser que possamos fazer uma comparação com as medidas de um componente bom, as medidas de resistências entre contatos ou pinos de um integrado podem revelar alguma coisa, mas não com muita segurança.

O procedimento ideal para teste de um integrado determinado é ter um circuito específico externo em que este integrado deva funcionar.

É claro que isso significa que, para cada um dos milhares de tipos de integrados que existem, devemos ter um circuito próprio diferente para fazer seu teste. Poucas possibilidades existem de termos um circuito único que sirva para provar uma boa quantidade de integrados. Uma opção é, por exemplo, ter um circuito para a prova de amplificadores operacionais, outro para reguladores de tensão, etc.

Procedimentos, entretanto, para integrados em funcionamento num circuito permitem saber se o problema está neste componente ou nos componentes externos. O que se faz, na prática, é medir tensões nos pinos do integrado que devem ser comparadas com as indicadas pelo manual de funcionamento do fabricante.

 

 

10.9 - Circuitos integrados na prática

Nas lições anteriores já havíamos falado dos circuitos integrados e da forma como conseguimos colocar milhões de componentes num computador usando esta técnica.

Nesta lição estudamos os circuitos integrados de uma forma mais profunda, aprendendo como é possível fabricar componentes numa pequena pastilha de silício, e interligá-los de modo que eles realizem funções importantes.

Nos equipamentos comuns o leitor vai encontrar diversos tipos de circuitos integrados.

 

a) Circuitos Simples - referimo-nos aos circuitos integrados que possuem poucos componentes internos e, portanto, exercem funções simples.

 Estes componentes normalmente são encontrados em invólucros DIL ou DIP (Dual In-Line Package ou Dual In Line) e se caracterizam por terem poucos terminais, normalmente em duas filas paralelas.

Componentes deste tipo normalmente são do tipo não dedicado, ou seja, admitem equivalentes e exercem funções que podem ser encontradas em outros circuitos integrados, de diversos fabricantes.

 

b) VLSI - Esta sigla vem de Very Large Scale of Integration ou Escala Muito Grande de Integração e se refere aos circuitos muito complexos, que reúnem em seu interior muitas funções.

 À medida que os equipamentos eletrônicos foram evoluindo, funções que antes eram exercidas por diversos circuitos simples cada qual contendo poucos componentes, foram reunidas num único circuito integrado de maior complexidade do tipo VLSI.

Estes circuitos integrados se caracterizam por terem muitos terminais, tão próximos uns dos outros que é difícil tentar qualquer operação de soldagem com um ferro comum. Estes componentes normalmente consistem em retângulos pretos com terminais alinhados em seus quatro lados.

 

c) Outros - além dos circuitos integrados analisados podemos ter outros com invólucros diferentes, equivalentes a circuitos de maior ou menor complexidade. Podemos incluir nesta relação os circuitos que possuem buffers, amplificadores, controles das fontes de alimentação, de motores de passo, etc.

O importante é saber que a maioria das funções exercidas por um circuito eletrônico moderno estão reunidas no interior de circuitos integrados de maior ou de menor complexidade.

 

Índice

Introdução

Parte 1

Parte 2

Parte 3

Parte 4

Parte 5

Parte 6

Parte 7

Parte 8

Parte 9

Parte 10 (Você está aqui)

Parte 11

Parte 12

 

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

Mês de Muito Trabalho (OP197)

   Estamos em setembro de 2018 e continuamos com nosso trabalho, realizando palestras, viagens, escrevendo artigos, livros e muito mais. Em nossas duas últimas palestras, uma na Uninove e a outra na ETEC Albert Einstein, ambas de São Paulo, pudemos constatar de forma bastante acentuada um fato importante , que constantemente salientamos em nosso site desde seu início. 

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Teoria
A teoria na prática é diferente. Se a frase não é do Barão de Itararé, pelo menos ele sempre a repetia com o humor que lhe era característico.
Arnaldo Niskier - Jornal do Brasil - Ver mais frases


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