Circuito eletronico - Electronic circuit
Um circuito eletrônico é composto de componentes eletrônicos individuais , como resistores , transistores , capacitores , indutores e diodos , conectados por fios condutores ou traços através dos quais a corrente elétrica pode fluir. Para ser referido como eletrônico , em vez de elétrico , geralmente pelo menos um componente ativo deve estar presente. A combinação de componentes e fios permite que várias operações simples e complexas sejam realizadas: sinais podem ser amplificados, cálculos podem ser realizados e dados podem ser movidos de um lugar para outro.
Os circuitos podem ser construídos de componentes discretos conectados por pedaços individuais de fio, mas hoje é muito mais comum criar interconexões por técnicas fotolitográficas em um substrato laminado (uma placa de circuito impresso ou PCB) e soldar os componentes a essas interconexões para criar um o circuito. Em um circuito integrado ou IC, os componentes e as interconexões são formados no mesmo substrato, normalmente um semicondutor , como silício dopado ou (menos comumente) arseneto de gálio .
Um circuito eletrônico pode geralmente ser categorizado como um circuito analógico , um circuito digital ou um circuito de sinal misto (uma combinação de circuitos analógicos e circuitos digitais). O dispositivo semicondutor mais amplamente usado em circuitos eletrônicos é o MOSFET ( transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico ).
Breadboards , perfboards e stripboards são comuns para testar novos designs. Eles permitem que o projetista faça mudanças rápidas no circuito durante o desenvolvimento.
Circuitos analógicos
Os circuitos eletrônicos analógicos são aqueles em que a corrente ou a tensão podem variar continuamente com o tempo para corresponder às informações que estão sendo representadas. O circuito analógico é construído a partir de dois blocos de construção fundamentais: circuitos em série e paralelos .
Em um circuito em série, a mesma corrente passa por uma série de componentes. Uma série de luzes de Natal é um bom exemplo de circuito em série: se uma se apaga, todas apagam.
Em um circuito paralelo, todos os componentes são conectados à mesma tensão, e a corrente se divide entre os vários componentes de acordo com sua resistência.
Os componentes básicos dos circuitos analógicos são fios, resistores, capacitores, indutores, diodos e transistores . Os circuitos analógicos são comumente representados em diagramas esquemáticos , nos quais os fios são mostrados como linhas e cada componente tem um símbolo único. A análise de circuito analógico emprega as leis de circuito de Kirchhoff : todas as correntes em um nó (um lugar onde os fios se encontram) e a voltagem em torno de um loop fechado de fios é 0. Os fios são geralmente tratados como interconexões de voltagem zero ideais; qualquer resistência ou reatância é capturada adicionando explicitamente um elemento parasita, como um resistor ou indutor discreto. Componentes ativos como transistores são frequentemente tratados como fontes de corrente ou tensão controladas: por exemplo, um transistor de efeito de campo pode ser modelado como uma fonte de corrente da fonte para o dreno, com a corrente controlada pela tensão de porta-fonte.
Quando o tamanho do circuito é comparável a um comprimento de onda da frequência do sinal relevante, uma abordagem mais sofisticada deve ser usada, o modelo de elemento distribuído . Os fios são tratados como linhas de transmissão, com impedância característica nominalmente constante , e as impedâncias no início e no final determinam as ondas transmitidas e refletidas na linha. Os circuitos projetados de acordo com esta abordagem são circuitos de elementos distribuídos . Essas considerações normalmente se tornam importantes para placas de circuito em frequências acima de GHz; os circuitos integrados são menores e podem ser tratados como elementos concentrados para frequências menores que 10 GHz ou mais.
Circuitos digitais
Em circuitos eletrônicos digitais , os sinais elétricos assumem valores discretos, para representar valores lógicos e numéricos. Esses valores representam as informações que estão sendo processadas. Na grande maioria dos casos, a codificação binária é usada: uma tensão (normalmente o valor mais positivo) representa um '1' binário e outra tensão (geralmente um valor próximo ao potencial de terra, 0 V) representa um '0' binário. Os circuitos digitais fazem uso extensivo de transistores , interconectados para criar portas lógicas que fornecem as funções da lógica booleana : AND, NAND, OR, NOR, XOR e suas combinações. Os transistores interconectados para fornecer feedback positivo são usados como travas e flip-flops, circuitos que possuem dois ou mais estados metaestáveis, e permanecem em um desses estados até serem alterados por uma entrada externa. Os circuitos digitais, portanto, podem fornecer lógica e memória, permitindo-lhes executar funções computacionais arbitrárias. (Memória baseada em flip-flops é conhecida como memória de acesso aleatório estática (SRAM). Memória baseada no armazenamento de carga em um capacitor, memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM) também é amplamente utilizada.)
O processo de design para circuitos digitais é fundamentalmente diferente do processo para circuitos analógicos. Cada porta lógica regenera o sinal binário, portanto, o projetista não precisa levar em consideração a distorção, o controle de ganho, as tensões de deslocamento e outras questões enfrentadas em um projeto analógico. Como consequência, circuitos digitais extremamente complexos, com bilhões de elementos lógicos integrados em um único chip de silício, podem ser fabricados a baixo custo. Esses circuitos integrados digitais são onipresentes em dispositivos eletrônicos modernos, como calculadoras, telefones celulares e computadores. À medida que os circuitos digitais se tornam mais complexos, questões de atraso de tempo, corridas lógicas , dissipação de energia, comutação não ideal, carregamento no chip e entre chips e correntes de fuga tornam-se limitações à densidade, velocidade e desempenho do circuito.
O circuito digital é usado para criar chips de computação de uso geral, como microprocessadores e circuitos lógicos personalizados, conhecidos como circuito integrado específico de aplicativo (ASICs). Matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs), chips com circuitos lógicos cuja configuração pode ser modificada após a fabricação, também são amplamente utilizados em prototipagem e desenvolvimento.
Circuitos de sinais mistos
Os circuitos de sinais mistos ou híbridos contêm elementos de circuitos analógicos e digitais. Exemplos incluem os comparadores , temporizadores , anéis de bloqueio de fase , conversores de analógico para digital , e conversores de digital para analógico . A maioria dos circuitos modernos de rádio e comunicação usa circuitos de sinais mistos. Por exemplo, em um receptor, o circuito analógico é usado para amplificar e converter sinais de frequência para que eles atinjam um estado adequado para serem convertidos em valores digitais, após o qual processamento de sinal adicional pode ser executado no domínio digital.