Para que uni circuito eletrônico funcione convenientemente é preciso que diversos de seus pontos estejam submetidos a determinadas tensões. Se uni só dos pontos do circuito estiver com uma tensão anormal isso já será suficiente para caracterizar algum problema. Este fato faz da possibilidade de medirmos tensões um poderoso instrumento na detecção de problemas de todos os aparelhos eletrônicos. Veja neste artigo como usar o multímetro para medir tensões nos aparelhos e com isso encontrar problemas de funcionamento.
Transistores e outros elementos de um circuito eletrônico funcionam quando são polarizados, ou seja, quando são submetidos a determinadas tensões que então estabelecem as correntes que fazem o dispositivo funcionar. Em aparelhos eletrônicos -normalmente uma fonte de alimentação que produz uma ou mais tensões contínuas fixas que é (são) então aplicada (s) nas diversas etapas do aparelho, conforme suas necessidades.
Como estas tensões são fixas, normalmente as tensões podem passar por reduções para adquirirem valores que cada componente ou cada ponto de um Circuito precisa para funcionar. Isto é conseguido com a utilização de resistores que formam divisores de tensão e capacitores que proporcionam filtragem e desacoplamento.
Na figura 1 temos um exemplo de alimentação com redução e filtragem para diversas etapas.
O desacoplamento feito pelos capacitores pode ser explicado da seguinte maneira: estes capacitores funcionam como pequenos reservatórios de energia de modo que, quando uma etapa "exige" uma corrente maior num instante, o efeito disso que seria urna pequena oscilação da tensão não passa para a seguinte, pois o capacitor, fornecendo a energia que tem armazenada "amortece" este efeito, (figura 2).
Um processo de análise simples de um aparelho eletrônico consiste em se verificar em primeiro lugar se todas as suas etapas estão recebendo a tensão que precisa para funcionar. Se dispusermos de um esquema do aparelho com os valores das tensões em cada ponto, é claro que isso ajuda muito, mas na sua falta a simples observação do aparelho nos permite saber mais ou menos o que devemos encontrar em cada ponto.
Assim, num circuito como o da figura 3, sabemos que todas as etapas são alimentadas com 6 V que corresponde a alimentação da fonte, ficando apenas com uma tensão que pode ser uni pouco menor pois temos a redução do resistor de 150 ohms.
O que vai determinar quanto menor é a tensão da etapa é a sua corrente. Medindo a tensão sobre o resistor podemos calcular a corrente na etapa, mas isso será visto mais adiante. Normalmente os elementos ativos das etapas de um aparelho são os transistores. Os três elementos de um transistor precisam estar submetidos a tensões bem definidas para que ocorra um funcionamento normal.
Num transistor NPN, como mostra a figura 4 o coletor deve estar bem positivo em relação aos demais elementos, o que significa a tensão mais alta dos três terminais.
A base deve estar com uma tensão intermediária e o menor valor será do emissor. A diferença de tensão entre um emissor entre a base é um elemento importante na verificação do funcionamento de um transistor. Não pode haver diferença maior do que 0,6 V tipicamente (tolera-se uma pequena diferença em relação a este valor). Uma diferença de 2 V, certamente indica que temos um transistor com problemas.
Para os circuitos integrados normalmente a referência que temos é em relação a alimentação, o que torna um pouco mais difícil o diagnóstico pela medida de tensões e se não tivermos um esquema que dê os valores que devem ser encontrados em todos os pinos, (figura 5).
O MULTÍMETRO
O instrumento mais importante na bancada do praticante de eletrônica é o multímetro, conforme mostra a figura 6. Através deste instrumento podemos medir as tensões, além é claro de corrente e resistência.
Para medir uma tensão contínua (DC) devemos posicionar o seletor de faixas do multímetro em Volts DC com um valor que esteja um pouco acima do máximo que pretendemos verificar. Assim, se nosso aparelho é alimentado com 9 V, usaremos nas medidas de tensões na fonte e etapas uma escala de fundo 12 V (0-12 V) ou IS V (0-15 V) conforme a disponibilidade do aparelho.
Nos modelos em que a seleção é feita pela escolha do pino em que as pontas de prova são ligadas o procedimento é o mesmo. Como vamos trabalhar com tensões contínuas e que, portanto, possuem polaridade, precisamos observar este pormenor: a ponta vermelha será positiva e a preta negativa nas nossas medições.
A medida de uma tensão é sempre feita em relação a uma referência ou entre os dois pontos. Quando analisarmos uni aparelho eletrônico normalmente tomamos o negativo da fonte ou de terra, referindo como 0 V (zero volt) onde devemos ligar a ponta de prova preta do multímetro, (figura 7).
A ponta de prova vermelha deverá ser ligada aos pontos em que desejamos conhecer a tensão. Veja então que nestes pontos temos as leituras de tensões "positivas". Existem, entretanto, aparelhos que possuem fontes com o positivo servindo de referência, ou seja,.com o positivo à massa, conforme mostra a figura 8.
Neste caso, para realizar as medidas de tensão, conectamos a ponta vermelha ao positivo da fonte ou massa que agora será o nosso "zero volt" e encostamos a ponta preta nos locais em que se desejamos conhecer a tensão.
O ponteiro do multímetro também vai se movimentar para a direita em todas as leituras, mas os valores lidos devem ser interpretados como "tensões negativas". Assim, se o ponteiro marcar 3 V devemos ler isso como -3 V (três volts negativos). É comum encontrarmos aparelhos que utilizando amplificadores operacionais como o 741 operam com fontes simétricas, ou seja fontes que produzam tanto tensões negativas como positivas em relação à massa ou referência de zero volt, como mostra a figura 9.
Se ligarmos a ponta de prova preta na referência (0 V ou terra) poderemos ter dois comportamentos para o instrumento quando encostarmos a ponta de prova vermelha em algum lugar: se o ponteiro for para a direita estaremos diante de uma tensão positiva e bastará lermos seu valor.
No entanto, se o ponteiro tender para a esquerda "abaixo de zero" temos duas possibilidades para fazer a leitura. A primeira é a simples inversão das pontas de prova quando então teremos o movimento normal para a direita do ponteiro, mas devemos ler o valor na escala como uma "tensão negativa". A segunda consiste em se atuar sobre uma chavinha no painel do multímetro e que só existe em alguns tipos que é a inversão de polaridade, conforme a figura 10.
Atuando sobre esta chavinha as ligações das pontas de prova são invertidas sem precisarmos desligá-las do circuito em prova e a leitura pode ser feita, é claro considerando-se o valor negativo.
DIAGNOSTICANDO DEFEITOS
Sabendo como usar o multímetro na medida de tensões, diante de um aparelho com problemas devemos proceder da seguinte maneira:
a) O primeiro passo no diagnóstico, consiste em verificarmos se a fonte de alimentação está operando, isto é, se está fornecendo a tensão que alimenta as etapas do aparelho. Isso é feito com a medida da tensão na sua saída, quer seja um simples conjunto de pilhas ou uma fonte mais elaborada. A ausência de tensão na fonte já pode ser um indicativo de que o problema está neste setor do aparelho.
b) Como segundo passo devemos verificar se cada etapa está recebendo a tensão que precisa para funcionar, (figura 11)
Veja que neste procedimento medimos as tensões na entrada da etapa e 'não em todos os elementos de cada uma. Se alguma etapa estiver sem alimentação ou com uma tensão muito abaixo do normal isso poderá indicar dois tipos de problemas:
- Existe uma interrupção do circuito que leva a alimentação até a etapa considerada. Pode ser tanto um resistor de redução corno até mesmo uma trilha interrompida de uma placa de circuito impresso.
- Existe algum curto que absorve a energia fazendo a tensão cair de modo anormal. Isso pode ocorrer pela entrada em curto de algum capacitor no percurso ou então nos próprios componentes na etapa que passam a apresentar uma resistência muito baixa. Um transistor em curto é uma possibilidade a ser levada em conta, (figura 12).
c) Se em nenhuma etapa encontrarmos tensões anormais então o próximo passo será analisar as tensões nos elementos de cada etapa, como os emissores, bases e coletores de cada transistor, divisores de tensão e outros.
Se ainda não encontramos nenhuma anormalidade devemos pensar numa maneira de isolar a etapa suspeita, usando para esta finalidade técnicas auxiliares, assim como o uso do injetor de sinais, seguidor de sinais, etc.
Com o isolamento da etapa que apresenta problemas será mais fácil encontrarmos o componente ou os componentes responsáveis usando novamente o multímetro medindo as tensões.
CONCLUSÃO
Os tipos de defeitos que os componentes podem apresentar em cada etapa são muitos. Desta forma, um simples artigo não é possível abordar todas as variáveis envolvidas e indicar um procedimento único ou mesmo poucos procedimentos que sejam válidos para todos os casos.
O que o leitor precisa ter em mente é que, conhecendo o princípio de funcionamento de um aparelho fica sempre mais fácil "suspeitar" de uma determinada etapa e ir a ela logo depois de se verificar se urna fonte está ou não em bom estado. Mas, para isso é preciso prática que só o tempo vai trazer.
Para saber mais sobre o uso do multímetro tanto na medida de tensões como no teste de componentes e aparelhos, sugerimos que o leitor tenha para consultas permanente os dois volumes de "Tudo Sobre Multímetros" do autor deste artigo, Newton C. Braga.
