Processamento de Sinais

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CURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO 
INDUSTRIAL 
Processamento de Sinais 
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ÁREA TECNOLÓGICA: 
Automação 
Identificação do MDI: 
Processamento de Sinais 
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VISÃO 2015 
 
“Consolidar-se como o líder estadual em educação profissional e tecnológica e ser 
reconhecido como indutor da inovação e da transferência de tecnologias para a indústria 
brasileira, atuando com padrão internacional de excelência”. 
 
 
 
MISSÃO 
 
Promover a educação profissional e tecnológica, a inovação e a transferência de tecnologias 
industriais, contribuindo para elevar a competitividade da indústria brasileira. 
 
 
 
VALORES 
 
� Transparência 
� Iniciativa 
� Satisfação ao Cliente 
� Ética 
� Alta Performance 
� Valorização das Pessoas 
 
 
POLÍTICA DA QUALIDADE 
 
� Satisfazer as necessidades dos clientes com produtos competitivos reconhecidos pelo 
mercado. 
� Intensificar ações de aperfeiçoamento e valorização de competências dos empregados. 
� Assegurar o aprimoramento contínuo dos processos e serviços com padrões de 
qualidade, para o alcance de resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
4 
 
 
 
FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS NO ESTADO DE MATO GROSSO – FIEMT 
Jandir José Milan 
Presidente em Exercício 
 
CONSELHO REGIONAL 
Jandir José Milan 
Presidente em Exercício 
 
 
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL 
 
Gilberto Gomes de Figueiredo 
Diretor Regional do Departamento Regional de Mato Grosso 
 
Lélia Rocha Abadio Brun 
Gerente de Educação e Tecnologia – GETEC 
 
Silvânia Maria de Holanda 
Coordenadora da Unidade de Desenvolvimento em Educação Inicial e Continuada - 
UEDE 
 
Eveline Pasqualin Souza 
Coordenadora da Unidade de Desenvolvimento em Educação Técnica e Tecnológica - 
UNETEC 
 
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© 2012 – SENAI/MT – Departamento Regional. 
É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o 
prévio consentimento do editor. 
 
 
EQUIPE TÉCNICA DE ORGANIZAÇÃO 
 
Luiza Maria Aparecida de Queiroz 
Técnica de Desenvolvimento SENAI DR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI - MT 
 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Av. Historiador Rubens de Mendonça, 4.301 
Bairro Bosque da Saúde - CEP 78055-500 – Cuiabá/MT 
Tel.: (65) 3611-1500 - Fax: (65) 3611-1557 
www.senaimt.com.br 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI/MT 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Material Didático de da 
Área de Automação – Curso: Técnico em Automação Industrial. 
Departamento Regional. Cuiabá - MT, 2012. 
 
1. Eletrônica Analógica. 2. Sistemas Digitais. 3. 
Microcontroladores. 4. Sensores. 
CDU 621.7 
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APRESENTAÇÃO 
 
 
Caro(a) Estudante, 
 
 
É com prazer que apresentamos este material didático que foi desenvolvido para facilitar 
seu aprendizado nos cursos de Educação Profissional do Serviço Nacional de 
Aprendizagem Industrial – SENAI de Mato Grosso. 
 
Este material tem o objetivo de atender as demandas industriais e satisfazer as 
necessidades de pessoas que buscam atualização e conhecimentos através de cursos 
profissionalizantes. 
 
Os conteúdos formativos deste material foram concebidos para atender as Áreas 
Tecnológicas de atuação do SENAI, alinhados aos Perfis Profissionais Nacionais elaborados 
por Comitês Técnicos Setoriais do SENAI Departamento Nacional e com a Classificação 
Brasileira de Ocupações – CBO. 
 
Esperamos que este material didático desperte sua criatividade, estimule seu gosto pela 
pesquisa, aumente suas habilidades e fortaleça suas atitudes, requisitos fundamentais para 
alcançar os resultados pretendidos em um determinado contexto profissional. 
 
 
 
 
7 | P á g i n a 
 
 
INFORMAÇÕES GERAIS 
 
 
- Objetivo do Material Didático: 
Visa proporcionar o desenvolvimento de capacidades referente à processamento de sinais, 
bem como, capacidades sociais, organizativas e metodológicas, de acordo com a atuação do 
profissional no mundo do trabalho. 
 
 
- Área Tecnológica: 
Automação 
 
- Eixo Tecnológico: 
Controle e Processos Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ÍCONES DE ESTUDOS 
 
Durante a leitura deste material você encontrará alguns ícones para chamar sua atenção 
sobre um assunto destacado. Para contribuir com a eficácia destas reflexões, recomendamos 
que realize seus estudos e registre suas conclusões, possibilitando sua auto-avaliação e 
reforço do aprendizado. Veja o significado dos ícones: 
 
 
 
Proposição de trabalhos de pesquisa ou leitura de outros referenciais sobre o 
tema. 
 
 
 Traz dicas importantes sobre um assunto 
 
 
 Indicação de site para pesquisa e maior aprofundamento sobre o tema 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 | P á g i n a 
 
SUMÁRIO 
CAPITULO I ........................................................................................................................... 11 
1. ELETRÔNICA ANALÓGICA ........................................................................ 11 
1.1. Diodos retificadores ............................................................................................. 11 
1.1.1. Aproximações do diodo ................................................................................... 14 
1.2. Diodo zener ......................................................................................................... 26 
1.3. Led ...................................................................................................................... 29 
1.4. Fontes de alimentação ........................................................................................ 33 
1.5. Transistores ......................................................................................................... 35 
1.5.1. Classificação ................................................................................................... 35 
1.5.2. Transistor bipolar ............................................................................................. 36 
1.5.2.1. Circuito para caracterização do transistor bipolar NPN .................................... 41 
1.6. Transistor de efeito de campo ............................................................................. 46 
1.8. Transistores CMOS ............................................................................................. 51 
1.9. Comparação entre o transistor bipolar e o mosfet ............................................... 53 
1.10. Amplificadores operacionais ................................................................................ 54 
1.10.1. Uso no projeto de sistemas eletrônicos ........................................................... 55 
1.10.2. Comportamento em corrente contínua ............................................................. 56 
1.10.3. Comportamento em corrente alternada ........................................................... 56 
1.10.4. O circuito básico do amp op ............................................................................ 56 
1.10.5. Circuito interno do 741 ..................................................................................... 59 
1.10.6. Fontes de corrente ........................................................................................... 59 
1.10.7. Estágio de entrada diferencial ......................................................................... 60 
1.10.8. Estágio de ganho classe A .............................................................................. 61 
1.10.9. Estágio anterior da saída ................................................................................. 61 
1.10.10. Estágio da saída .............................................................................................. 61 
1.11. Tiristores ............................................................................................................. 62 
1.11.1.Princípio de funcionamento ............................................................................. 62 
1.11.2. Maneiras de disparar um tiristor ....................................................................... 64 
1.11.3. Circuitos para comando de disparo e desligamento de tiristores ..................... 68 
1.11.4. Redes amaciadoras (snubbers) ....................................................................... 71 
1.11.5. Circuito de disparo ........................................................................................... 72 
1.11.6. O SCR - retificador controlado de silício .......................................................... 73 
1.11.7. OS TRIACS ..................................................................................................... 76 
CAPITULO II .......................................................................................................................... 79 
2. SISTEMAS DIGITAIS .................................................................................. 79 
2.1. Portas lógicas ...................................................................................................... 79 
2.1.1. Função lógica .................................................................................................. 79 
2.1.2. Operação lógicA .............................................................................................. 79 
2.1.3. Tipos de portas lógicas .................................................................................... 80 
2.2. FLIP FLOP .......................................................................................................... 87 
2.3. Conversores a/d e d/a ......................................................................................... 94 
2.4. Multiplexadores ................................................................................................. 101 
CAPITULO III ....................................................................................................................... 103 
3. MICROCONTROLADORES ............................................................................. 103 
3.1. Unidade central de processamentO (CPU) ........................................................ 103 
CAPITULO IV ....................................................................................................................... 110 
4. PRINCÍPIOS E FUNCIONAMENTO DE SENSORES E ATUADORES ...... 110 
4.1. Atuadores .......................................................................................................... 110 
4.2. Sensores ........................................................................................................... 110 
4.2.1. Áreas de aplicação ........................................................................................ 111 
 
 
10 | P á g i n a 
 
4.3. Sensores para aplicações industriais ................................................................. 111 
4.3.1. Sensor de proximidade .................................................................................. 111 
4.3.2. Sensor indutivo .............................................................................................. 112 
4.3.2.1. Princípio de funcionamento ........................................................................... 112 
4.3.2.2. Caracteríticas dos sensores .......................................................................... 112 
4.3.2.3. Distância nominal de comutação ................................................................... 113 
4.3.2.4. Fixação do sensor ......................................................................................... 113 
4.3.2.5. aplicações ..................................................................................................... 114 
4.4. Sensor capacitivo .............................................................................................. 115 
4.4.2. Circuito oscilador ........................................................................................... 115 
4.5. Sensores ópticos ............................................................................................... 116 
4.6. Sensores ultra-sônicos ...................................................................................... 117 
4.7. Sensores de pressão ......................................................................................... 118 
4.8. Sensores de vazão ............................................................................................ 119 
4.9. Sensores industriais no controle de processos .................................................. 119 
4.10. sensores de temperatura ................................................................................... 119 
4.11. Termistores ....................................................................................................... 120 
4.11.1. Aplicações típicas dos termistores ................................................................. 120 
4.12. Termoresistenciais ............................................................................................ 120 
4.13. SENSOR PIROELÉTRICO ................................................................................ 121 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................... 122 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 | P á g i n a 
 
CAPITULO I 
 
1. ELETRÔNICA ANALÓGICA 
 
1.1. DIODOS RETIFICADORES 
 
É um componente formado por dois blocos semicondutores, com dopagens opostas. 
 
 
Diodos Retificadores 
 
O símbolo Esquemático. 
 
Diferente dos resistores os diodos não apresentam um comportamento linear, ou seja, a 
corrente não é diretamente proporcional à tensão aplicada. Este fato é devido à barreira de 
potencial existente nos diodos. Se desenharmos uma curva de tensão versus corrente, 
teremos uma curva não linear. 
 
A figura abaixo mostra o símbolo esquemático de um diodo retificador. O lado P é chamado 
anodo e o lado N de catodo. A simbologia do diodo lembra uma seta, que indica o sentido de 
fluxo de corrente que circula do lado P para o lado N. 
 
 
12 | P á g i n a 
 
 
Curva do Diodo. 
 
Uma das aplicações dos diodos é converter a corrente alternada em corrente continua, usadas 
nas fontes de alimentação. A esses diodos dá-se o nome de diodos retificadores. No circuito 
abaixo a primeira coisa a ser feita é identificar se o diodo esta polarizado diretamente (PD) ou 
reversamente (PR). Isso nem sempre é fácil. Uma dica é a seguinte: responda a seguinte 
pergunta com sim ou não: a corrente convencional no circuito esta na mesma direção da seta 
do diodo? Se sim, temos PD se não, temos PR. 
 
Polarização direta do diodo 
 
Após identificarmos se o diodo esta polarizado diretamente ou reversamente, podemos obter a 
curva deste diodo conforme a figura abaixo. 
 
 
 
 
13 | P á g i n a 
 
Região Direta. 
 
No circuito acima, facilmente montado em laboratório, pode-se medir a tensão no diodo e a 
corrente que circula por ele, e com esses dados podemos plotar um gráfico de corrente versus 
tensão. 
 
Tensão de Joelho. 
 
O gráfico acima mostra a curva para um diodo de silício. O que vemos neste gráfico? 
Inicialmente, a corrente é praticamente zero nos primeiro décimos de tensão. Quando 
atingimos 0,7 V, os elétrons começam a cruzar a junção PN em grande quantidade (a corrente 
começa a aumentar). Acima de 0,7 V, o mais leve aumento na tensão produz um grande 
aumento na corrente. 
 
O valor da tensão no qual a corrente começa a aumentar rapidamente é chamada tensão de 
joelho do diodo. Este valor depende do tipo de cristal que é formado o diodo. No caso do 
silício temos 0,7 V. já para o germânio temos uma tensão de joelho 0,3 V. 
 
Resistência de Corpo. 
 
Acima da tensão de joelho, a corrente no diodo aumenta rapidamente. Isso significa que 
pequenos aumentos na tensão do diodo implicam grandes aumentos na corrente do diodo.Isto é devido ao seguinte fato: uma vez vencida a barreira de potencial, o que impede a 
corrente de fluir é a própria resistência do cristal, chamada resistência de corpo do diodo. Ela 
é dada pela soma da resistência do lado N com a resistência do lado P, ou seja, 
 
B P Nr r r= + 
 
Esta resistência depende do nível de dopagem e das dimensões das regiões P e N. Ela é, 
tipicamente, menor a 1Ω . 
 
Como calcular a resistência de corpo? Nem sempre você possui condições de ler nas folhas 
de dados os valores das resistências de corpo dos diodos, ma vez que elas não estão 
fornecidas separadamente. Por isso podemos usar a expressão abaixo para calcular este 
valor: 
2 1
2 1
B
V V
r
I I
−
=
−
 
onde V1 e I1 são a tensão e a corrente no joelho e V2 e I2 são a tensão e a corrente em algum 
ponto acima do joelho na curva do diodo. 
 
Por exemplo, a folha do 1N4001, fornece uma tensão direta de 0,93 V para uma corrente de 
1ª. Como é um diodo de silício, sabemos que no joelho temos uma tensão de 0,7 V e uma 
corrente de aproximadamente 0 A. Com isso temos: 
 
 
 
14 | P á g i n a 
 
2 1
2 1
0,93 0,7 0, 23
0, 23
1 0 1
B
V V
r
I I
−−
= = = = Ω
− −
 
 
Máxima Corrente cc direta. 
 
Aumentando demais a corrente teremos um aumento de temperatura que irá destruir o diodo. 
Por isso todo diodo possui uma corrente máxima no qual ele funciona normalmente. Por essa 
razão, as folhas de dados dos fabricantes especificam a corrente máxima na qual um diodo 
pode funcionar com segurança sem diminuir sua vida ou destruí-lo. Por exemplo, para o 
1N456 temos uma valor nominal máximo igual à Io=135 mA. 
 
Para garantir que não iremos ultrapassar a corrente máxima, devemos colocar um resistor 
para limitar a corrente no diodo, chamamos este resistor de limitador de corrente. Quanto 
maior o valor desse resistor, menor a corrente no diodo. Essa resistência vai garantir que não 
nos aproximemos da corrente máxima. 
 
A corrente no diodo é dada por 
s DV Vi
R
−
= 
onde, Vs é a tensão da fonte e VD a tensão do diodo (0,7 V ou 0,3 V dependendo se é de 
silício ou germânio). 
 
Região Reversa. 
 
Quando se polariza reversamente um diodo, obtém-se apenas uma pequena corrente, 
chamada de corrente de fuga. Fazendo medições de corrente e tensão do diodo, você pode 
plotar a curva reversa (lado esquerdo da curva do diodo). A corrente reversa é extremamente 
pequena, menos na região de ruptura, onde a corrente aumenta muito destruindo o diodo. 
 
1.1.1. APROXIMAÇÕES DO DIODO 
 
Diodo Ideal. 
 
O diodo retificador conduz na PD e é um mal condutor na PR. Na aproximação ideal o diodo 
funciona como um condutor perfeito (resistência nula) quando diretamente polarizado e como 
um perfeito isolante (resistência infinita) quando reversamente polarizado. 
 
A figura abaixo mostra um diodo ideal 
 
 
 
 
15 | P á g i n a 
 
Na figura observamos que na polarização reversa a corrente é nula, enquanto na polarização 
direta temos corrente alta. Existe algum dispositivo que funcione como um diodo ideal? Uma 
chave tem resistência zero quando fechada e resistência infinita quando aberta. 
 
Segunda Aproximação 
 
Na segunda aproximação vemos que não há corrente na polarização reversa e também não 
há corrente enquanto a tensão no diodo não chegar a 0,7 V. Nesse ponto, o diodo conduz. A 
partir daí, apenas 0,7 V aparece no diodo, não importando o valor da corrente. Desta vez 
podemos pensar nos seguinte dispositivo: uma chave em série com uma barreira de potencial 
de 0,7 V. se a tensão da fonte for de pelo menos 0,7 V, a chave se fecha e temos corrente. 
 
 
Terceira aproximação. 
 
Na terceira aproximação de um diodo, incluímos a resistência do corpo rB. Nesta aproximação 
temos o efeito que a resistência do corpo sobre a curva do diodo 
 
Neste caso temos a chave em série com uma bateria e mais uma resistência em série. 
Quando a tensão da fonte for maior que 0,7 V, o diodo conduz. A tensão total no diodo é igual 
a: 
0,7D D BV I r= + 
 
Escolha da melhor Aproximação 
 
A escolha depende da utilidade que você irá fazer. Se for para manutenção ou início de 
projeto a primeira aproximação é válida. Para projetos em fase final o melhor é a terceira 
aproximação. Na maioria dos casos pode se fazer o uso da segunda aproximação. 
 
Reta de Carga 
 
 
 
16 | P á g i n a 
 
Aqui aprenderemos a calcular o valor exato da corrente e da tensão do diodo. Voltaremos a 
ver essas tetas no estudo dos transistores. 
 
Equação para a Reta de Carga. 
 
No circuito abaixo a corrente no diodo é dada por 
S DV VI
R
−
= 
 
Onde R é a resistência da fonte e vale 100 Ω, VS = 2V e VD é a tensão no diodo. Como esse é 
um circuito em série, sua corrente é a mesma em qualquer ponto do circuito. 
 
Usaremos um exemplo simples para entender a construção da reta de carta e do ponto de 
operação de um diodo em um circuito para se determinar a corrente e a tensão no diodo. A 
equação fica da seguinte forma 
2
100
DVI
−
= 
Esta equação é uma relação linear entre a corrente e a tensão. Tomemos o valor de VD=0, ou 
seja, 
2 0
20
100
I mA
−
= = 
 
Portanto plotamos esse ponto (I=20 mA e VD=0 V). Esse ponto é conhecido como ponto de 
saturação, porque ele representa a corrente máxima. 
 
Tomemos agora o valor de VD=2 V, ou seja, 
2 2
0
100
I mA
−
= = 
 
Portanto plotamos esse ponto (I=0 mA e VD=2V). Esse ponto é conhecido como ponto de 
corte, porque ele representa a corrente mínima. Podemos agora traçar a reta de carga ligando 
esses dois pontos. 
 
 
17 | P á g i n a 
 
 
 
Reta de carga e ponto de operação 
 
Para encontrarmos os valores de operação do diodo (ponto Q) traçamos a reta de carga junto 
com a curva do diodo. As coordenadas desse ponto nos dão a resolução simultânea da 
corrente e da tensão de operação do diodo em questão. Para o nosso exemplo teremos os 
valores de 0,78 V e 12 mA. 
 
Circuitos com Diodos. 
 
Um diodo retificador é idealmente uma chave fechada quando diretamente polarizado e uma 
chave aberta quando reversamente polarizado. Por isso, ele é muito usado na conversão de 
corrente alternada em corrente contínua. Aqui veremos os três tipos básicos de circuitos 
retificadores. 
 
O Transformador Ideal. 
 
As tensões fornecidas aqui no Brasil são de 127 V ou 220 V rms, dependendo da região, com 
frequências de 60Hz. Como esses valores são médios, temos na realidade valores indo de 
139,7 V a 114,3 V rms para 127 V e variando de 242 V a 198 V rms para 220 V. podemos 
encontrar os valores de pico utilizando a seguinte expressão: 
 
0,707rms PV V= 
 
Onde VP é a tensão de pico. 
Para equipamentos eletrônicos as tensões de linha são muito altas, e por esse motivo 
devemos fazer o uso de transformadores para baixar a tensão Ca á níveis mais compatíveis 
com os dispositivos em uso. 
 
A figura abaixo mostra um exemplo de transformador. Onde Np e Ns são os números de 
enrolamentos das espiras primária e secundária to transformador, e Vp e Vs são as tensões 
 
 
18 | P á g i n a 
 
de entrada e de saída. As linhas verticais mostram que o transformador possui um núcleo de 
ferro. 
 
A equação que mostra a transformação de tensão é dada por 
 
s
s p
p
N
V V
N
= 
 
Se Ns>Np teremos o transformador elevador, se Ns<Np teremos o transformador abaixador. 
 
O retificador de Meia Onda. 
 
O circuito mais simples capaz de converter uma corrente alternada em corrente contínua é o 
retificador de meia onda (figura abaixo). Na figura podemos observar dois pontos sobre o 
núcleo de ferro que mostra que os terminais de entrada e de saída estão em fase, ou seja, se 
o primário está no semi-ciclo positivo, o segundo também estará no mesmo semi-ciclo. 
 
 
 
Retificador de meia onda. 
 
Vamos observar o que ocorre neste circuito. Como sabemos a corrente alternada (ca) possui 
dois ciclos: um positivo e outro negativo. Vimos anteriormente que o diodo só deixará passar 
corrente se for polarizado diretamente. No primeiro semi-ciclo, positivo, teremos entãoo diodo 
polarizado diretamente e então corrente circulando por ele. Já no semi-ciclo negativo o diodo 
fica polarizado reversamente, e com isso não haverá corrente passando presente no circuito. 
Tomemos por convenção, o sentido horário no semi-ciclo positivo e o sentido anti-horário 
para o negativo. 
 
 
19 | P á g i n a 
 
Tomemos o seguinte exemplo: a relação de espiras é de 10:1, o diodo é o 1N4001 e a fonte é 
de 115 V a 60 Hz. A primeira coisa a fazer é descobrir o valor de pico, e com isso teremos: 
 
1
115
162,66
0,707
PV V= = 
A tensão no secundário será: 
2
1
162,66 16,27
10
PV V= = 
 
Na figura abaixo podemos observar o sinal de onda na saída do retificador. Esse tipo de onda 
é chamado sinal de meia onda, porque o semi-ciclo negativo foi ceifado ou retirado. 
 
Como a tensão na carga tem apenas os semi-ciclos positivos, a corrente na carga é continua 
e pulsante. Ela começa em zero, depois aumenta até o valor máximo no pico positivo, e em 
seguida diminui até zero e fica com esse valor durante o sentido negativo total. 
 
A tensão na carga na primeira aproximação é dado por 
 
2
16,27L PV V V= = 
Já para a segunda aproximação temos: 
2
0,7 15,57L PV V V= − = 
 
 
20 | P á g i n a 
 
Período. 
 
A frequência do sinal de meia onda é igual á frequência de linha, ou seja, 60 Hz. Isso significa 
que o intervalo de tempo entre o inicio de um semi-ciclo positivo e o início do próximo semi-
ciclo positivo, é exatamente igual ao tempo de se completar um ciclo na corrente alternada. 
 
Valor cc ou Valor Médio. 
 
Se você ligar um voltímetro cc no resistor de carga do retificador de meia onda, ele indica uma 
tensão de /PV π , que pode ser escrito como: 
0,318cc LV V= 
 
Onde VL é o sinal de pico do sinal de meia onda no resistor de carga (ou seja, tensão de 
carga). Se a tensão de pico for de 34 V, teremos uma tensão média de 10,8 V. o fator π vem 
da decorrência de você ter apenas metade de um ciclo completo, lembrando que um ciclo 
completo possui um comprimento de 2π . 
 
O retificador de Onda Completa com Tomada Central (centertrap) 
 
A figura abaixo mostra um retificador de onda completa. Esse tipo de retificador é a união de 
dois retificadores de meia onda (veja a tomada central). No circuito superior teremos a 
retificação no semiciclo positivo, enquanto o circuito inferior a retificação será no semiciclo 
negativo. Com isso podemos ver que D1 conduz no semiciclo positivo enquanto D2 está 
aberto, já no semiciclo negativo, D1 fica em aberto enquanto D2 conduz corrente. 
 
 
 
Retificador de onda completa - centertrap 
 
O valor da tensão no primário e no secundário são iguais aos valores encontrados no 
retificador de meia onda. Entretanto, devido a tomada central aterrada, cada semiciclo do 
secundário tem uma tensão com um valor apenas metade de seu valor de pico. Isso deve-se 
ao fato da tensão ser dividida entre os dois enrolamentos que formam o enrolamento 
secundário. 
 
 
21 | P á g i n a 
 
 
Com isso podemos escrever, na segunda aproximação, que a tensão na carga é igual a: 
2 0,7
2
P
L
V
V = − 
O sinal de onda completa é dado pela figura abaixo. Ele é equivalente ao inverso dos 
semiciclos negativos da onda senoidal para obtermos semiciclo positivos. Para acharmos a 
corrente de pico na carga, usando a lei de Ohm, teremos: 
L
P
L
V
I
R
= 
 
 
A Frequência de Saída. 
 
Como agora temos Inal nos dois semiciclos com condução, a frequência do sinal de onda 
completa é o dobro da entrada. Por quê? A forma da onda retificada começa a repetir após um 
semiciclo da tensão do primário. Com isso podemos afirmar que: 
 
2out inf f= 
O Valor cc ou Médio. 
 
 
 
22 | P á g i n a 
 
Ligando o voltímetro cc na carga teremos um valor médio de 2 /PV π , que seria equivalente a 
0,636cc LV V= 
 
Onde VL é a tensão na carga. Essa tensão cc é o valor do sinal de onda completa porque 
lemos a tensão média de um ciclo completo (duas vezes de leitura). 
 
Retificador de Onda Completa em Ponte. 
 
A figura abaixo mostra um retificador de onda completa. Usando quatro diodos em vez de 
dois, podemos eliminar a necessidade de uma tomada central aterrada. 
 
 
 
Durante o semiciclo positivo os diodos 2 e 3 estão conduzindo enquanto 1 e 4 estão em corte. 
Já no semiciclo negativo temos a inversão do processo, 1 e 4 passam a conduzir enquanto 2 e 
3 estão em corte. Cada par de diodos em condução produz um semiciclo positivo na 
retificação, somando dois semiciclos positivos. 
 
 
23 | P á g i n a 
 
 
Aqui, novamente, teremos os mesmos valores para as tensões de pico no transformador (VP1 
e VP2). Como agora não teremos a tomada central para a divisão da tensão, teremos a tensão 
de pico na carga exatamente igual a tensão de pico do secundário(aproximação do diodo 
ideal), já na segunda aproximação teremos a seguinte relação: 
1,4L PV V= − 
 
O valor 1,4 aparece pelas duas quedas de tensão nos dois diodos que estão conduzindo em 
cada semiciclo. 
 
Essa é uma das vantagens em relação ao retificador de meia ponte. Outra vantagem é a não 
utilização da tomada central no transformador (redução de gastos). A única desvantagem é a 
queda adicional do segundo diodo. Os valores médios e de frequência do retificador em ponte 
são os mesmos do retificador de meia onda. 
 
Filtrando o Sinal Retificado. 
 
Uma forma de se realizar a filtragem de sinais pulsantes, obtidos pelos circuitos de retificação, 
em sinais aproximadamente contínuos, se dá através da utilização de um capacitor. Esse 
capacitor é ligado em paralelo com a carga. Enquanto a tensão no capacitor for menor que a 
tensão no secundário do transformador, o capacitor é carregado. A partir do momento em que 
a tensão no secundário começa a diminuir em direção do semiciclo negativo, a tensão do 
capacitor torna-se maior que a tensão no secundário, fazendo com que o diodo corte a 
 
 
24 | P á g i n a 
 
corrente descarregando o capacitor através da carga. O circuito para um retificador de meia 
onda pode ser visto na figura abaixo: 
 
 
 
Funcionamento: 
 
1. Inicialmente o capacitor está descarregado. 
2. Durante o primeiro meio ciclo da tensão do secundário, o diodo está conduzindo, permitindo 
que o secundário carregue o capacitor até a tensão de pico. 
3. Logo após, no ciclo negativo, o diodo para de conduzir, o que significa uma chave aberta. 
Neste estágio, o capacitor, como tem uma tensão Vp polariza inversamente o diodo e começa 
a descarregar-se na carga (RL). 
4. O que devemos pensar é em torno da constante de tempo de descarga do capacitor, que é 
função de RL e de C. Esta constante deve ser bem maior que o período T do sinal de entrada. 
Assim, o capacitor só de descarregará um pouco até o próximo ciclo. 
 
 
 
A tensão na carga é agora uma tensão cc quase perfeita (praticamente constante). O único 
desvio de tensão cc pura são apenas ondulações causadas pelas cargas e descargas do 
capacitor. Quanto menor a ondulação (Vond) melhor é a retificação. Existem duas maneiras de 
se melhorar a ondulação, ou seja, diminuir o valor de (Vond): aumentar a constante de tempo 
de descarga ou então trabalhar na retificação de onda completa. 
 
 
25 | P á g i n a 
 
 
Podemos agora calcular o valor desta ondulação da seguinte maneira: a capacitância é 
definida por: 
Q
C
V
= 
Suponha que a descarga do capacitor comece quanto t = T1. Então, a tensão inicial pode ser 
escrita na forma: 
1
1
Q
V
C
= 
E se a descarga terminar em t = T2, temos: 
2
2
Q
V
C
= 
Como sabemos que a ondulação é a diferença entre as tensões de carga e descarga, 
podemos escrever: 
1 2 1 2
1 2ond
Q Q Q Q
V V V
C C C
−
= − = − = 
 
Dividindo essa equação pela constante de tempo (
1 2
T Tτ = − ), temos: 
( )
1 1 2
1 2 1 2
V V Q Q
T T C T T
− −
=
− −
 
 
Quando a constante de tempo for muito maior que o período da ondulação, o tempo de 
descarga é aproximadamente igual ao período T, ou seja, 
 
1 1 2
V V Q Q
T CT
− −= 
Como a tensão na carga é praticamente constante, a corrente de carga é aproximadamente 
constante ( 1 2
Q Q
I
T
−
= ), e a equação anterior se reduz a: 
1
V V I
T C
−
= 
Fazendo 
1 2 ondV V V− = , temos 
ond
I
V
fC
= 
 
Finalmente chegamos a uma equação que você irá utilizar quando estiver verificando defeitos. 
 
 
26 | P á g i n a 
 
Tensão cc. 
 
Como vamos permitir até 10% de ondulação, podemos usar uma fórmula para melhorar nossa 
tensão média: 
2
ond
cc L
V
V V= − 
Fazendo isso nós melhoramos nosso valor médio em cerca de 5%. 
 
 
SITES: 
http://www.sel.eesc.sc.usp.br/hcbasso/FundSem/p02301.htm 
www.professor.ucg.br/SiteDocente/admin/.../6741/.../Capítulo%204.doc 
 
 
1.2. DIODO ZENER 
 
Observando-se a curva característica do diodo, verifica-se que, quando o diodo está 
reversamente polarizado, existe um ponto chamado ruptura. Neste ponto, a versão reversa 
permanece constante a corrente cresce muito rapidamente. 
 
Um grupo de diodos é projetado e fabricado para trabalhar com estas características. São 
chamados diodo de ruptura ou zener. 
 
Na fabricação do Zener, os fabricantes dopam os diodos de forma que forneçam uma grande 
quantidade de portadores minoritários. 
 
 
 
27 | P á g i n a 
 
O diodo zener é útil porque tem a capacidade de manter a tensão de ruptura ou zener (fixa) 
sobre uma faixa ampla de correntes. Esta propriedade permite ao zener funcionar como fonte 
de tensão constante ou de referência. 
 
As mudanças de temperatura ou corrente podem afetar a função zener. A variação da tensão 
zener pode ser: 20%, 10% ou 5%. A potência para uma dada Vz pode ser: 400mW, 1W, 10W 
e 50W. A corrente máxima é definida por: 
 
 
A impedância zener é a inclinação da curva (joelho) para a corrente de teste: Zz = Vz/IT. 
 
A regulação de tensão para aplicações de nível baixo requer um joelho agudo. 
 
 
 
A principal aplicação do diodo zener, está relacionado a regulação da tensão, pois possuem a 
característica de manter a tensão constante independente da variação da tensão. O diodo 
zener geralmente é especificado pelo fabricante por ter tensões de ruptura entre 2volts e 
200volts. 
 
Pelo fato deste diodo possuir propriedades de um diodo comum, porém otimizado, ele também 
pode operar como um diodo comum, ou seja, nas três regiões direta de fuga e reversa ou 
ruptura, com característica de manter a tensão quase constante na região de ruptura para 
variações de corrente. 
 
 
 
28 | P á g i n a 
 
O diodo zener pode também ser usado em circuito ceifador. No entanto, nesse caso a análise 
deve ser feita por três situações diferentes: 
 
 
 
Como um diodo pode operar com um regulador de tensão e o que significa regulador de 
tensão? 
 
Muitas aplicações eletrônicas industriais requerem uma fonte de alimentação com uma tensão 
de saída que permaneça constante mesmo se a tensão de entrada ou carga variar. O diodo 
zener possui características desejáveis para uma boa regulação de tensão. 
 
Com o valor especificado da impedância zener, pode-se determinar o pior caso de mudança 
na tensão e fazer compensação para operar o diodo zener acima ou acima ou abaixo do valor 
especificado da corrente de teste. 
 
 
Aplicando a lei das tensões de Kirchhoff tem-se: 
 
 
 
notamos ainda que pela lei das correntes de Kirchhoff: 
 
 
29 | P á g i n a 
 
 
 
E aplicando o divisor de tensão encontramos que: 
 
 
Neste caso,Vo = Vz. 
 
Pode haver casos em que seja preciso usar três zener de 10V em série. A análise do circuito 
em zener é feita de forma semelhante ao circuito com relação as três possibilidades do zener 
(descritas acima). 
 
SITE: 
http://www.dee.ufcg.edu.br/~gutemb/Apostila%20Diodo%20Zener.pdf 
 
 
1.3. LED 
 
O diodo emissor de luz também é conhecido pela sigla em inglês LED (Light Emitting Diode). 
Sua funcionalidade básica é a emissão de luz em locais e instrumentos onde se torna mais 
conveniente a sua utilização no lugar de uma lâmpada. Especialmente utilizado em produtos 
de microeletrônica como sinalizador de avisos, também pode ser encontrado em tamanho 
maior, como em alguns modelos de semáforos. Também é muito utilizado em painéis de led, 
cortinas de led e pistas de led. 
 
Característica 
 
O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando é energizado emite luz visível por 
isso LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é monocromática (como em um laser), mas 
consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas interações 
energéticas do electrão (português europeu)/elétron (português brasileiro). O processo de 
emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado 
eletroluminescência. 
 
Em qualquer junção P-N polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, 
ocorrem recombinações de lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia 
possuída elétrons, que até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou 
fótons de luz . 
 
 
 
30 | P á g i n a 
 
No silício e no germânio, que são os elementos básicos dos diodos e transistores, entre outros 
componentes electrônicos, a maior parte da energia é liberada na forma de calor, sendo 
insignificante a luz emitida (devido a opacidade do material), e os componentes que trabalham 
com maior capacidade de corrente chegam a precisar de irradiadores de calor (dissipadores) 
para ajudar na manutenção dessa temperatura em um patamar tolerável. 
 
Já em outros materiais, como o arsenieto de gálio (GaAs) ou o fosfeto de gálio (GaP), o 
número de fotons de luz emitido é suficiente para constituir fontes de luz bastante eficientes. 
A forma simplificada de uma junção P-N de um led demonstra seu processo de 
eletroluminescência. O material dopante de uma área do semicondutor contém átomos com 
um elétron a menos na banda de valência em relação ao material semicondutor. Na ligação, 
os íons desse material dopante (íons "aceitadores") removem elétrons de valência do 
semicondutor, deixando "lacunas" (ou buracos), portanto, o semicondutor torna-se do tipo P. 
Na outra área do semicondutor, o material dopante contém átomos com um elétron a mais do 
que o semicondutor puro em sua faixa de valência. Portanto, na ligação esse elétron fica 
disponível sob a forma de elétron livre, formando o semicondutor do tipo N. 
 
Os semicondutores também podem ser do tipo compensados, isto é, possuem ambos os 
dopantes (P e N). Neste caso, o dopante em maior concentração determinará a que tipo 
pertence o semicondutor. Por exemplo, se existem mais dopantes que levariam ao P do que 
do tipo N, o semicondutor será do tipo P. Isso implicará, contudo, na redução da Mobilidade 
dos Portadores. 
 
A Mobilidade dos Portadores é a facilidade com que cargas n e p (elétrons e buracos) 
atravessam a estrutura cristalina do material sem colidir com a vibração da estrutura. Quanto 
maior a mobilidade dos portadores, menor será a perda de energia, portanto mais baixa será a 
resistividade. 
 
Na região de contato das áreas, elétrons e lacunas se recombinam, criando uma fina camada 
praticamente isenta de portadores de carga, a chamada barreira de potencial, onde temos 
apenas os íons "doadores" da região N e os íons "aceitadores" da região P, que por não 
apresentarem portadores de carga "isolam" as demais lacunas do material P dos outros 
elétrons livres do material N. 
 
Um elétron livre ou uma lacuna só pode atravessar a barreira de potencial mediante a 
aplicação de energia externa (polarização direta da junção). Aqui é preciso ressaltar um fato 
físico do semicondutor: nesses materiais, os elétrons só podem assumir determinados níveis 
de energia (níveis discretos), sendo as bandas de valência e de condução as de maiores 
níveis energéticos para os elétrons ocuparem. 
 
A região compreendida entre o topo da de valência e a parte inferior da de condução é a 
chamada "banda proibida". Se o material semicondutor for puro, não terá elétrons nessa 
banda (daí ser chamada "proibida"). A recombinação entreelétrons e lacunas, que ocorre 
depois de vencida a barreira de potencial, pode acontecer na banda de valência ou na 
proibida. A possibilidade dessa recombinação ocorrer na banda proibida se deve à criação de 
estados eletrônicos de energia nessa área pela introdução de outras impurezas no material. 
 
 
31 | P á g i n a 
 
Como a recombinação ocorre mais facilmente no nível de energia mais próximo da banda de 
condução, pode-se escolher adequadamente as impurezas para a confecção dos LEDs, de 
modo a exibirem bandas adequadas para a emissão da cor de luz desejada (comprimento de 
onda específico). 
 
Funcionamento 
 
A luz emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente estreita. A cor, 
portanto, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é 
fabricado. O led que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações infra-vermelhas. Dopando-se 
com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. 
Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou 
amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais, consegue-se fabricar leds que emitem 
luz azul, violeta e até ultra-violeta. Existem também os leds brancos, mas esses são 
geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo 
usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca. Com o 
barateamento do preço, seu alto rendimento e sua grande durabilidade, esses leds tornam-se 
ótimos substitutos para as lâmpadas comuns, e devem substituí-las a médio ou longo prazo. 
Existem também os leds brancos chamados RGB (mais caros), e que são formados por três 
"chips", um vermelho (R de red), um verde (G de green) e um azul (B de blue). Uma variação 
dos leds RGB são leds com um microcontrolador integrado, o que permite que se obtenha um 
verdadeiro show de luzes utilizando apenas um led. 
 
Encontra-se o aspecto físico de alguns leds e o seu símbolo elétrico. 
 
Em geral, os leds operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V, sendo compatíveis com os 
circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da 
 
 
32 | P á g i n a 
 
onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os 
vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto 
os leds azuis, violeta e ultra-violeta geralmente precisam de mais de 3V. A potência 
necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou 
mais horas. 
 
 
Semáforo de LED com contador regressivo. 
 
Como o led é um dispositivo de junção P-N, sua característica de polarização direta é 
semelhante à de um diodo semicondutor. 
Sendo polarizado, a maioria dos fabricantes adota um "código" de identificação para a 
determinação externa dos terminais A (anodo) e K (catodo) dos leds. 
 
Nos leds redondos, duas codificações são comuns: identifica-se o terminal K como sendo 
aquele junto a um pequeno chanfro na lateral da base circular do seu invólucro ("corpo"), ou 
por ser o terminal mais curto dos dois. Existem fabricantes que adotam simultaneamente as 
duas formas de identificação. 
 
Nos leds retangulares, alguns fabricantes marcam o terminal K com um pequeno 
"alargamento" do terminal junto à base do componente, ou então deixam esse terminal mais 
curto. Mas, pode acontecer do componente não trazer qualquer referência externa de 
identificação dos terminais. Nesse caso, se o invólucro for semi-transparente, pode-se 
identificar o catodo (K) como sendo o terminal que contém o eletrodo interno mais largo do 
que o eletrodo do outro terminal (anodo). Além de mais largo, às vezes o catodo é mais baixo 
do que o anodo. 
 
Os diodos emissores de luz são empregados também na construção dos displays alfa-
numéricos. Há também leds bi-colores, que são constituídos por duas junções de materiais 
diferentes em um mesmo invólucro, de modo que uma inversão na polarização muda a cor da 
luz emitida de verde para vermelho, e vice-versa. Existem ainda leds bicolores com três 
terminais, sendo um para acionar a junção dopada com material para produzir luz verde, outro 
para acionar a junção dopada com material para gerar a luz vermelha, e o terceiro comum às 
duas junções. O terminal comum pode corresponder à interligação dos anodos das junções 
(leds bicolores em anodo comum) ou dos seus catodos (leds bi-colores em catodo comum). 
 
Embora normalmente seja tratado por led bicolor (vermelho+verde), esse tipo de led é na 
realidade um "tricolor", já que além das duas cores independentes, cada qual gerada em uma 
 
 
33 | P á g i n a 
 
junção, essas duas junções podem ser simultaneamente polarizadas, resultando na emissão 
de luz alaranjada. 
 
Geralmente, os leds são utilizados em substituição às lâmpadas de sinalização ou lâmpadas 
pilotos nos painéis dos instrumentos e aparelhos diversos. Para fixação nesses painéis, é 
comum o uso de suportes plásticos com rosca. 
 
Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que 
a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada. Assim, o uso de um 
resistor limitador em série com o Led é comum nos circuitos que o utilizam. Para calcular o 
valor do resistor usa-se a seguinte fórmula: R = (Vfonte-VLED)/ILED, onde Vfonte é a tensão 
disponível, VLED é a tensão correta para o LED em questão e ILED é a corrente que ele pode 
suportar com segurança. 
 
Tipicamente, os LEDs grandes (de aproximadamente 5 mm de diâmetro, quando redondos) 
trabalham com correntes da ordem de 12 a 30 mA e os pequenos (com aproximadamente 3 
mm de diâmetro) operam com a metade desse valor. 
 
Assim: 
Adotamos I1 = 15 mA e I2 = 8 mA, Vfonte = 12 V, VLED = 2 V: 
R1 = (12 - 2)/0,015 = 10/0,015 = 680* 
R2 = (12 - 2)/0,008 = 10/0,008 = 1K2* 
 
Aproximamos os resultados para os valores comerciais mais próximos. 
 
Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los 
com apenas 5V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado por tensão C.A., o LED 
costuma ser acompanhado de um diodo retificador em antiparalelo (polaridade invertida em 
relação ao LED), com a finalidade de conduzir os semi-ciclos nos quais ele - o LED - fica no 
corte, limitando essa tensão reversa em torno de 0,7V (tensão direta máxima do diodo), um 
valor suficientemente baixo para que sua junção não se danifique. Pode-se adotar também 
uma ligação em série entre o diodo de proteção e o LED. 
 
SITE: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emissor_de_luz 
 
 
1.4. FONTES DE ALIMENTAÇÃO 
 
Uma fonte de alimentação é um aparelho ou dispositivo eletrônico constituído por 4 blocos 
de componentes elétricos: um transformador de força (que aumenta ou reduz a tensão), um 
circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou indutivo e um regulador de tensão. Uma fonte de 
alimentação é usada para transformar a energia elétrica sob a forma de corrente alternada 
 
 
34 | P á g i n a 
 
(CA) da rede em uma energia elétrica de corrente contínua, mais adequada para alimentar 
cargas que precisem de energia CC. 
 
Numa fonte de alimentação do tipo linear, a tensão alternada da rede elétrica é aumentada ou 
reduzida por um transformador, retificada por diodos ou ponte de diodos retificadores para que 
somente os ciclos positivos ou os negativos possam ser usados, a seguir estes são filtrados 
para reduzir o ripple (ondulação) e finalmente regulados pelo circuito regulador de tensão. 
 
Um outro tipo de fonte de alimentação é a chamada fonte chaveada, onde se alimenta com 
tensão CA uma etapa retificadora (de alta ou baixa tensão), filtra-se através de capacitores e a 
tensão resultante é "chaveada" ou comutada (transformada em tensão CA de alta freqüência) 
utilizando-se transistores de potência. Essa energia "chaveada" é passada por um 
transformador (para elevar ou reduzir a tensão) e finalmente retificada e filtrada. 
 
A regulação ocorre devido aum circuito de controle com realimentação que de acordo com a 
tensão de saída altera o ciclo de condução do sinal de chaveamento, ajustando a tensão de 
saída para um valor desejado e pré definido. A vantagem é que o rendimento de potência é 
maior e a perda por geração de calor bem menor do que nas fontes lineares. Além disso 
necessita de transformadores menores e mais leves. A desvantagem é a emissão de ruídos e 
radiação de alta frequência devido à alta freqüência de chaveamento. 
 
 
 
 
35 | P á g i n a 
 
SITE 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fonte_de_alimenta%C3%A7%C3%A3o 
http://garc.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=71&Itemid=90 
 
1.5. TRANSISTORES 
 
 
O Transistor é basicamente constituído de três camadas de materiais semicondutores, 
formando as junções NPN ou PNP. Essas junções recebem um encapsulamento adequado, 
conforme o tipo de aplicação e a ligação de três terminais para conexões externas. 
 
A corrente de emissor (IE) é composta pela soma das correntes de base (IB) e de coletor (IC). 
Analogamente, observamos que, a tensão entre coletor-emissor (VCE) é composta pela soma 
das tensões base-emissor (VBE) e base – coletor (VCB). Portanto, podemos escrever. 
 
 
Esquema elétrico de corrente emissor e simbologia. 
Disponível: http://www.dee.ufcg.edu.br/~pet/downloads/eletronica.pdf 
1.5.1. CLASSIFICAÇÃO 
 
Os transistores podem ser classificados de acordo com o tipo de portador de carga utilizado 
para transporte de corrente. Sob esse ponto de vista, existem dois tipos de transistores: os 
bipolares e os unipolares. Enquanto os bipolares utilizam-se de elétrons livre E lacunas como 
portadores de carga, os transistores unipolares utilizam-se de elétrons livres OU lacunas como 
portadores de carga. A ilustração a seguir mostra os tipos de transistores bipolares e 
unipolares existentes. 
 
 
36 | P á g i n a 
 
 
1.5.2. TRANSISTOR BIPOLAR 
 
O termo Transístor resulta da aglutinação dos termos ingleses TRANsfer + reSISTOR 
(resistência de transferência). 
 
O termo bipolar refere-se ao fato dos portadores eletrões e lacunas participarem no processo 
do fluxo de corrente. 
 
 
Constituição 
 
Um transístor bipolar (com polaridade NPN ou PNP) é constituído por duas junções PN 
(junção base-emissor e junção base-coletor) de material semicondutor (silício ou germânio) e 
por três terminais designados por Emissor (E), Base (B) e Coletor (C). 
 
 
 
 
37 | P á g i n a 
 
 
 
N – Material semicondutor com excesso de electrões livres 
P – Material semicondutor com excesso de lacunas 
 
Junções PN internas e símbolos 
 
 
 
Principio de funcionamento 
 
Para que o transístor bipolar conduza é necessário que seja aplicada na Base uma corrente 
mínima (VBE ≥ 0,7 Volt), caso contrário não haverá passagem de corrente entre o Emissor e o 
Colector. 
 
Se aplicarmos uma pequena corrente na base o transístor conduz e pode amplificar a corrente 
que passa do emissor para o coletor. 
 
 
 
38 | P á g i n a 
 
 
Utilização 
 
O transístor bipolar pode ser utilizado: 
 
• como interruptor electrónico. 
• na amplificação de sinais. 
• como oscilador 
 
Polarização 
 
Para o transístor bipolar poder ser utilizado com interruptor, como amplificador ou como 
oscilador tem que estar devidamente polarizado através de uma fonte DC. 
 
Para o transístor estar correctamente polarizado a junção PN base – emissor deve ser 
polarizada directamente e a junção base – colector deve ser polarizada inversamente. 
 
Regra prática: 
 
• O Emissor é polarizado com a mesma polaridade que o semicondutor que o constitui. 
• A Base é polarizada com a mesma polaridade que o semicondutor que a constitui. 
• O Colector é polarizado com polaridade contrária à do semicondutor que o constitu 
 
 
Polarização 
 
 
39 | P á g i n a 
 
 
 
Representação de tensões e correntes 
 
 
Relação das correntes 
 
 
 
40 | P á g i n a 
 
 
 
Características técnicas 
 
Utilizando o código alfanumérico do transístor podem-se obter as suas características técnicas 
por consulta de um data book ou de um data sheet do fabricante. 
 
IC É a máxima corrente de colector que o transístor pode suportar. Se este parâmetro for 
excedido o componente poderá queimar. 
VCEO Tensão máxima colector – emissor com a base aberta. 
VCBO Tensão máxima colector – base com o emissor aberto. 
VEBO Tensão máxima emissor – base com o colector aberto. 
hFE ou β Ganho ou factor de amplificação do transístor. 
 hFE = IC : IB 
Pd Potência máxima de dissipação. 
fT Frequência de transição (frequência para a qual o ganho do transístor é 1 ou seja, o 
transístor não amplifica mais a corrente). 
 
Substituição de transístores por equivalentes 
 
• Num circuito não se pode substituir um transístor de silício por um de germânio ou vice 
– versa. 
• Também não se pode trocar directamente um transístor NPN por um PNP ou vice – 
versa. 
• A letra (A, B, Cf) que pode aparecer no fim do código alfanumérico indica sempre 
aperfeiçoamentos ou melhorias em pelo menos um dos parâmetros, limites ou 
características do transístor. 
 
Exemplo: O BC548A substitui o BC548. 
 O BC548A não substitui o BC548B 
 
 
 
41 | P á g i n a 
 
Dissipadores de calor 
 
O uso de dissipadores ou radiadores externos de calor são 
quase que obrigatórios nos transístores que trabalham com 
potências elevadas de modo a evitar o sobreaquecimento 
do componente e a sua possível destruição. 
 
 
1.5.2.1. CIRCUITO PARA CARACTERIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR 
NPN 
 
 
 Circuito para caracterização de transistor bipolar NPN 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
Circuito para caracterização de transistor bipolar NPN 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
 
 
42 | P á g i n a 
 
Transistor PNP 
 
O transistor bipolar PNP opera de maneira análoga ao transistor NPN, porém com 
fluxo de portadores majoritários de cargas sendo as lacunas. 
 
 
Esquema do funcionamento do transistor bipolar PNP. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
Estrutura, circuito equivalente e símbolo para o transistor bipolar PNP. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
43 | P á g i n a 
 
 
Tensão entre coletor e emissor. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
Veja a seguir a tabela de código de especificações de alguns transistores bipolares. 
 
 
 
 
Transistores bipolares de pequeno sinal: 
 
 
44 | P á g i n a 
 
 
• Família BC106 (obsoleto preferido) 
• BC182/BC212 (Uso geral) 
• 2SA1085/2SC2547 (Baixo ruído e alta tensão) 
 
 
 
CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO DE TRANSISTORES BIPOLARES 
 
Como visto na figuras 20 e 9, o transistor bipolar necessita de uma corrente de polarização da 
base para colocar o dispositivo na região de operação. Por outro lado, a corrente de base 
modula a corrente que flui entre o coletor e o emissor. 
 
 
45 | P á g i n a 
 
 
Circuito de polaridade de base. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
Esquema de curva característica para transistores bipolares reais. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
Relações corrente-tensão para o transistor bipolar NPN operando na região ativa: 
 
 
 
 
 
 
 
46 | P á g i n a 
 
 
APLICAÇÕES 
 
O transistor pode ser empregado de muitas maneiras, mas basicamente ele desempenha 
duas funções: amplificação e chaveamento. No caso da amplificação, podemos fazer uma 
analogia com uma torneira: girando a torneira, podemos controlar o fluxo de água, tornando-o 
mais forte ou mais fraco. No caso do chaveamento, podemos imaginar o transistor como um 
interruptor de luz: ligando o interruptor, a luz se acende; desligando o interruptor, a luz se 
apaga. Da mesma forma que a torneira controla o fluxo de água,o transistor controla o fluxo 
de corrente elétrica. E da mesma forma que o interruptor “chaveia” (liga ou desliga) a luz, o 
transistor pode chavear corrente elétrica. A grande diferença, contudo, da torneira e do 
interruptor para o transistor é que nos dois primeiros o controle é feito pelas nossas mãos. 
 
Já no transistor, o controle da amplificação e do chaveamento é feito por corrente elétrica. Ou 
seja, no transistor bipolar temos corrente elétrica controlando corrente elétrica. Isso é 
importante por diversos motivos: em primeiro lugar, com o controle sendo feito por corrente 
elétrica, consegue-se num transistor uma velocidade de operação milhares de vezes mais 
rápidas do que nossas mãos. Em segundo lugar, o transistor pode ser acoplado a outras 
fontes de sinal elétrico, como uma antena, um microfone, ou mesmo outro transistor. Por fim, 
sendo controlado por corrente, o transistor pode funcionar como uma “chave eletrônica”, sem 
partes móveis, muito mais rápidas e eficientes do que os antigos relés (chaves eletro-
mecânicas). 
 
SITE: 
www.esev.ipv.pt/tear/Recursos/28/Transístor%20bipolar.ppt 
 
 
1.6. TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO 
 
FET é o acrônimo em inglês de Field Effect Transistor, Transistor de Efeito de Campo, que, 
como o próprio nome diz, funciona através do efeito de um campo elétrico na junção. Este tipo 
 
 
47 | P á g i n a 
 
de transitor tem muitas aplicações na área de amplificadores (operando na area linear), em 
chaves (operando fora da área linear) ou em controle de corrente sobre uma carga. 
 
O nome do transistor de efeito de campo deriva da essência do seu princípio de 
funcionamento. De fato, mostraremos que o mecanismo de controlo da corrente é baseado 
num campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada no terminal de controlo. Também 
veremos que a corrente é conduzida por um único tipo de portadores (eletrões ou lacunas) 
dependendo do tipo de FET (canal n ou canal p), o que confere outro nome ao FET, o de 
transístor unipolar. 
 
Os FETs têm como principal característica uma elevada impedância de entrada o que permite 
seu uso como adaptador de impedâncias podendo substituir transformadores em 
determinadas situações, além disso são usados para amplificar frequências altas com ganho 
superior ao dos transistores bipolares. 
 
Composição 
 
Os FETs podem ser compostos por germânio ou sílicio combinados à pequenas quantidades 
de fósforo e boro,que são substâncias “dopantes” (isto é, que alteram as características 
elétricas). Os transistores de sílicio são os mais utilizados atualmente, sendo que transistores 
de germãnio são usados somente para o controle de grandes potências. 
 
Polarização 
 
Um FET para uso geral apresenta três terminais: porta (gate), fonte (source) e dreno 
(drain),que permitem seis formas de polarização, sendo três as mais usadas: fonte comum 
(fonte ligado à entrada e saída simultaneamente), porta comum (porta ligada à entrada e saida 
simultaneamente) e dreno comum (dreno ligado à entrada e saída simultaneamente). 
 
Categorias 
 
O FET pode ser dividido em duas categorias: JFETS e MOSFETS. Por sua vez, os MOSFETS 
se dividem em duas categorias: 
 
• MOSFET tipo Intensificação; 
• MOSFET tipo Depleção. 
 
 
Corte em seção de um MOSFET tipo-n 
 
 
 
48 | P á g i n a 
 
Os termos depleção e intensificação definem o seu modo básico de operação, enquanto o 
nome MOSFET designa o transistor Metal Óxido Semicondutor. 
 
Estrutura e princípio de funcionamento do MOSFET de enriquecimento 
 
O MOSFET de enriquecimento é o transistor de efeito de campo mais usado. Nesta secção, 
estudaremos a sua estrutura e princípio de funcionamento. Daqui derivam as características 
tensão-corrente do dispositivo. 
 
O transistor de efeito de campo de junção (JFET) 
 
JFET canal P: portadores são lacunas O JFET opera no modo de depleção, isto é, uma 
tensão aplicada no terminal porta pode remover os portadores de carga presentes no canal N. 
Por exemplo, o transistor mostrado na figura 18 conduzirá normalmente do terminal fonte para 
o terminal dreno. O canal N contém elétrons livres em quantidade suficiente para suportar o 
fluxo de corrente. Se a tensão da porta se tornar negativa, os elétrons livres serão empurrados 
para fora do canal N, pois cargas iguais se repelem. Isto deixa o canal com poucos elétrons 
livres e a sua resistência aumentará várias vezes, reduzindo assim a corrente entre dreno e 
fonte. Na realidade, se a tensão no terminal porta se tornar negativo, o dispositivo pode ser 
desligado e nenhuma corrente fluirá. Existem algumas diferenças importantes entre 
transistores bipolares e unipolares, a principal delas é que o transistor bipolar é controlado por 
corrente, e o transistor unipolar é controlado por tensão. 
 
O JFET é o mais simples tipo de transistor dentre todos eles e tem pequeno uso atualmente, 
em função das melhores características do MOSFET. Sua aplicação é restrita aos circuitos 
discretos, nos quais é utilizado tanto como amplificador como chave. Nos circuitos integrados 
as suas aplicações estão limitadas aos estágios de entrada diferencial de alguns 
amplificadores operacionais para os quais deseja-se uma alta impedância de entrada em 
comparação aos transistores bipolares. 
 
 (a) FET junção canal N e (b) símbolo do JFET canal N. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
49 | P á g i n a 
 
 
 Estrutura básica de um transistor de efeito de campo canal P. As polaridades normais das fontes de tensão VDD (dreno-fonte) e VGG (porta-fonte) estão mostradas. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 Circuito para caracterização de JFET canal N. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
 
 
50 | P á g i n a 
 
 
 (a) FET junção canal P e (b) símbolo do JFET canal P. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
Curvas V-I características de um JFET canal N. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
1.7. O TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO MOSFET 
 
 
Transistor de efeito de campo metal óxido semicondutor (MOSFET) ou FET de porta isolada (IGFET). 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
51 | P á g i n a 
 
 
 Princípio de funcionamento do MOSFET no modo enriquecimento. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
 
SITE: 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_efeito_de_campo 
 
 
1.8. TRANSISTORES CMOS 
 
 
 
52 | P á g i n a 
 
A utilização de FETs como dispositivos lógicos tem diversas vantagens sobre os dispositivos 
baseados em transistores bipolares, particularmente devido à alta resistência do terminal porta 
(G). Este fato acarreta em baixa dissipação de energia, da ordem de 1 mW/porta. 
 
Quando um FET canal p é utilizado complementarmente a um FET canal n, apenas uma fonte 
é necessária, daí o nome de semicondutores de óxido metálico complementar CMOS 
(Complementary Metal Oxide Semiconductor). 
 
Circuito CMOS de uma porta lógica inversora 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
 
 
 
A lógica CMOS oferece algumas vantagens substanciais, tais como: baixa dissipação de 
energia, excelente margem de ruído e elevada capacitância. Esta última característica, 
embora reduza a velocidade do dispositivo, por outro lado torna-o bastante insensível à fonte 
de potência utilizada. Ainda, pode-se aumentar a sua margem de ruído aumentando-se o valor 
de VDD. 
 
 
53 | P á g i n a 
 
 
 Esquema de uma memória de computador RAM utilizando CMOSFET. 
Disponível em: http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
1.9. COMPARAÇÃO ENTRE O TRANSISTOR BIPOLAR E O MOSFET 
 
Tendo em vista as características dos transistores bipolares e os FET estudados aqui, seria 
ilustrativo comparar os doistipos de transistores disponíveis comercialmente para a mesma 
faixa de operação. A Tabela 2, extraída do livro “The art of electronics” , apresenta um quadro 
comparativo entre diferentes tipos de transistores. Em geral, MOSFET de potência são 
alternativas mais atraentes do que os transistores bipolares. Embora eles custem mais caro, 
para a mesma capacidade, eles são mais simples de operar e possuem uma área de 
operação segura mais ampla do que os BJTs. Geralmente, os BJTs tem melhor desempenho 
em baixos sinais do que os MOSFETs. Em compensação, na faixa de 10-50 A/0-100 V, os 
MOSFETs tem melhor desempenho. 
 
Observe na tabela abaixo a enorme corrente de base necessária para trazer o BJT para 
saturação – 10% ou mais do valor da corrente do coletor. Comparativamente, o MOSFET 
requer apenas 10 V de polarização da porta (corrente zero). Naturalmente, os MOSFETs de 
potência têm capacitância maior do que os BJTs para a mesma corrente; em algumas 
aplicações (particularmente se o tempo de chaveamento for importante) é necessário 
considerar o produto da capacitância pela tensão de saturação como figura de mérito do 
dispositivo. 
 
 
 
54 | P á g i n a 
 
 
 
SITE: 
http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Transistor.pdf 
http://www.centelhas.com.br/biblioteca/transistores_como_chaves.pdf 
http://omnis.if.ufrj.br/~toni/aula04.pdf 
 
 
1.10. AMPLIFICADORES OPERACIONAIS 
 
Um amplificador operacional ou amp op é um amplificador com ganho muito elevado. Tem 
dois terminais de entrada: um terminal designado por terminal inversor(-) e o outro identificado 
por terminal não inversor(+). A tensão de saída é a diferença entre as entradas + e - , 
multiplicado pelo ganho em malha aberta: 
 
 
 
A saída do amplificador pode ser única ou diferencial, o que é menos comum. Os circuitos que 
utilizam amp ops frequentemente utilizam a realimentação negativa (negative feedback). 
Porque devido ao seu ganho elevado, o comportamento destes amplificadores é quase 
totalmente determinado pelos elementos de realimentação (feedback). 
 
O símbolo elétrico para o amplificador operacional é mostrado abaixo: 
 
 
 
 
55 | P á g i n a 
 
Os seus terminais são: 
 
• V+: entrada não-inversora 
• V−: entrada inversora 
• Vout: saída 
• VS+: alimentação positiva 
• VS−: alimentação negativa 
 
Os pinos de alimentação (VS+ e VS−) podem ser nomeados de diferentes formas. Ver pinos de 
alimentação dos CIs. Para amp ops baseados em tecnologia FET, o positivo, ou alimentação 
de dreno comum é chamada do VDD e o negativo, ou alimentação de fonte comum é chamado 
de VSS. Para amp ops baseados em TJB (BJT), o pino VS+ torna-se VCC e o pino VS− torna-se 
VEE. Eles são muitas vezes chamados VCC+ e VCC−, ou mesmo V+ e V−, no caso de as entradas 
serem nomeadas diferentemente, a função permanecerá a mesma. Muitas vezes estes pinos 
são retirados dos esquemas elétricos para uma maior clareza, e a configuração de 
alimentação é dada ou previsível através do circuito. 
 
A posição dos pinos de polaridade pode ser invertida em diagramas para uma maior clareza. 
Neste caso, os pinos de alimentação continuaram na mesma posição: o pino de alimentação 
mais positivo é sempre no topo, e o pino de alimentação mais negativo na parte inferior. O 
símbolo inteiro não é invertido, apenas as suas entradas de alimentação. 
 
1.10.1. USO NO PROJETO DE SISTEMAS ELETRÔNICOS 
 
A possibilidade de usar os modelos em blocos dos amplificadores operacionais durante o 
projeto de circuitos faz com que circuitos complicados se tornem mais simples para se 
trabalhar e compreender, especialmente em esquemas muito grandes. Os amp ops podem ser 
usados como se tivessem propriedades idealizadas (ganho infinito, dissipação de calor 
perfeita, resposta de frequência estável, impedância de entrada infinita, impedância de saída 
nula, e outras respostas ideais). 
 
Após o projeto inicial do circuito ter sido concluído (e muitas vezes modelado em computador), 
amp ops específicos são escolhidos de modo a serem o mais próximo possível dos critérios 
de projeto e de custo. Pode ocorrer que um amp op com todos os parâmetros desejados não 
possa ser encontrado e então procura-se o amplificador operacional que mais se aproxime da 
sua função pretendida no seu sub-circuito. 
 
O circuito projetado provavelmente precisará de modificações para aceitar as qualidades dos 
amplificadores operacionais reais (performance menos-que-perfeita em muitas áreas). O 
mesmo é feito para praticamente todas as partes eletrônicas durante do desenvolvimento do 
projeto (onde estas também são utilizadas como perfeitas), isto deve ser feito de modo a fazer 
com que os componentes reais ajam o mais próximo possível dos ideais. Este processo de 
desenvolver os circuitos com partes ideais e então ajusta-las de acordo com suas versões 
reais é comumente verdadeiro em todos os componentes eletrónicos incluindo capacitores, 
indutores, resistências, transistores, diodos, etc. 
 
 
 
56 | P á g i n a 
 
Após as modificações necessárias, o resultado é um circuito final utilizando amp ops ideais. O 
objetivo do projeto é que qualquer erro ou discrepância restante seja insignificante na prática. 
 
1.10.2. COMPORTAMENTO EM CORRENTE CONTÍNUA 
 
O ganho em malha aberta é definido como a amplificação da entrada para a saída sem 
nenhuma realimentação (feedback) aplicada. Para a maioria dos cálculos práticos, o ganho 
em malha aberta é definido como infinito; na realidade, entretanto, ele é limitado pela 
quantidade de tensão aplicada à alimentação do amplificador operacional, (terminais Vs+ e 
Vs- no diagrama acima). Os dispositivos típicos possuem um ganho de malha aberta em 
Corrente Contínua entre 100,000 e 1 milhão. Isto permite que o ganho da aplicação seja 
ajustado utilizando a realimentação negativa. Os amp ops possuem limites de performance 
que o projetista deve manter em mente e muitas vezes trabalhar em torno disto. 
 
 
1.10.3. COMPORTAMENTO EM CORRENTE ALTERNADA 
 
O ganho do amp op calculado em CC não se aplica a corrente alternada a frequências mais 
altas. Isto ocorre devido às limitações do componente, tais como sua largura de banda finita, e 
às características em CA do circuito ao qual é colocado. 
 
 O problema mais bem conhecido no desenvolvimento de projetos com amp ops é a tendência 
de estes ressonarem a Altas frequências, em que mudanças na realimentação negativa 
mudam para realimentação positiva devido à mudança de fase. 
 
Os amp ops típicos, de baixo custo possuem uma largura de banda de alguns MHz. Amp ops 
específicos e de alta velocidade podem atingir uma largura de banda de centenas de MHz. 
Para circuitos de frêquência muito alta, um tipo completamente diferente de amp op, chamado 
amplificador operacional de realimentação de corrente é frequentemente usado. 
 
1.10.4. O CIRCUITO BÁSICO DO amp op 
 
O amplificador operacional genérico possui duas entradas e uma saída. A tensão de saída é 
um múltiplo da diferença entre as duas entradas (alguns são feitos com saídas diferenciais 
flutuantes): 
 
 
G é o ganho em malha aberta do amp op. Assumimos que as entradas possuem impedância 
muito alta; uma corrente desprezível irá fluir para dentro e para fora das entradas. As saídas 
do amp op possuem uma impedância muito baixa. 
 
Se a saída é conectada à entrada inversora, após passar por um divisor de tensão, então: 
 
 
57 | P á g i n a 
 
 
 
 
logo: 
 
 
Definindo o ganho de realimentação de malha fechada como vemos que o resultado é 
um amplificador linear com ganho: 
 
 
Se é muito grande (em geral está na ordem de grandeza de 100.000), se aproxima de 
. 
Esta conexão de realimentação negativa, também chamada de configuração de amplificador 
não inversor, é o uso mais comum de um amp op, porém muitas configurações diferentes são 
possíveis, fazendo dele um dos mais versáteis blocos de construção em eletrônica. Quando 
conectado em uma configuração de realimentação negativa, o amp op irá tentar mudar a 
tensãode de modo a deixar as tensões de entrada iguais. Isto, aliado à alta impedância 
de entrada, são muitas vezes chamados de "as duas regras douradas" dos projetos com amp 
ops (para circuito que utilizam realimentação): 
 
1. Nenhuma corrente irá fluir nas entradas. 
2. As tensões, ou seja os potenciais em relação ao terra, nas duas entradas serão iguais 
(nos casos em que há realimentação da tensão da saída na entrada). 
 
 
 
58 | P á g i n a 
 
Uma exceção ocorre caso a tensão necessária para esta situação seja maior do que a 
alimentação do amp op, neste caso a tensão do sinal de saída se fixa perto dos extremos da 
alimentação, VS+ ou VS−. 
 
Limitações dos amp ops 
 
Apesar de a maioria dos circuitos com amplificadores operacionais se basearem nas "regras 
douradas" descritas acima, os projetistas também devem estar atentos ao fato de nenhum 
amp op real poder atingir estas carecterísticas exatamente. Abaixo são listadas algumas da 
limitações dos amp ops reais, assim como o modo como estas afetam o projeto dos circuitos. 
Imperfeições em CC: 
 
• Ganho finito - este efeito é mais evidente quando se tenta atingir um ganho próximo ao 
ganho inerente do amp op. 
• Impedância de entrada finita - isto limita superiormente as resistências no circuito de 
realimentação. 
• Impedância de saída maior que zero - importante para cargas de baixa resistência. 
Exceto para saídas de baixa voltagem, as considerações com consumo geralmente 
são mais importantes. 
• corrente de entrada - uma pequena quantia de corrente (tipicamente ~10 nA) fluindo 
nos pinos de entrada é necessária para o funcionamento apropriado. Este efeito é 
agravado pelo fato de a corrente se levemente diferente entre os pinos de entrada. 
Este efeito geralmente é so importante para circuito de potência muito baixa. 
• Tensão de offset de entrada - o amp op irá produzir uma tensão de saída mesmo que 
os pinos de entrada estejam com exatamente a mesma voltagem. Para circuitos que 
necessitam de uma operação precisa em corrente contínua, este efeito deve ser 
compensado. A maioria dos amp ops comerciais dispõe de um pino de offset para este 
propósito. 
 
Imperfeições em CA: 
 
• Largura de banda Finita - todos os amplificadores possuem uma largura de banda 
finita. Entretanto isto é mais evidente nos amp ops, que utilizam compensação de 
frequência interna para evita a produção não intencional de realimentação positiva. 
• Capacitância de entrada - o mais importante para a operação em alta frequência. 
Imperfeições não-lineares: 
• Saturação[desambiguação necessária] - a tensão de saída é limitada a um valor de pico 
levemente menor do que o valor da tensão de alimentação. 
• Taxa de renovação - a taxa de mudança da tensão de saída é limitada (geralmente 
pela compensação interna utilizada) 
 
Considerações em potência: 
 
• Potência elétrica limitada - se uma saída com um alto valor de potência é desejada, 
deve-se utilizar um amp op específicamente projetado para este propósito. A maioria 
 
 
59 | P á g i n a 
 
dos amp ops são desenvolvidos para operações de baixa potência e são tipicamente 
capazes de alimentar cargas de resistência com o valor mínimo de 2 kilohms. 
• Proteção contra curto-circuito - isto caracteriza mais uma capacidade do que uma 
limitação, apesar de impor limites nos projetos. A maioria dos amp ops comerciais 
limitam a corrente de saída quando ela excede um valor específico (cerca de 25 mA 
para o 741). 
 
1.10.5. CIRCUITO INTERNO DO 741 
 
 
Diagrama elétrico do ampop 741. 
Apesar de ser fácil e prático utilizar os amplificadores operacionais como blocos com 
características de entrada/saída perfeitas, é importante conhecer as funções internas, de 
modo a poder lidar com problemas que podem surgir devido a limitações de projeto internas. 
O circuito varia entre os produtores e fabricantes, porém todos os amp ops possuem 
basicamente a mesma estrutura interna, que consiste de três estágios: 
 
1. Amplificador diferencial 
o Estágio de entrada - provê amplificação com baixo ruído, alta impedância de 
entrada, geralmente com uma saída diferencial 
2. Amplificador de tensão 
o Provê um alto ganho de tensão,geralmente com uma única saída 
3. Amplificador de saída 
o Estágio de saída - provês a capacidade de fornecer alta corrente, baixa 
impedância de saída, limite de corrente e proteção contra curto-circuito. 
 
1.10.6. FONTES DE CORRENTE 
 
As seções tracejadas em vermelho são as fontes de corrente. A corrente primaria, da qual as 
outras correntes estáticas são geradas, é determinada pela alimentação do chip e pelo resistor 
 
 
60 | P á g i n a 
 
de 39 kΩ atuando (em conjunto com as duas junções de diodo dos transistores) como uma 
fonte de corrente. A corrente gerada é de aproximadamente (VS+ − VS− − 2Vbe) / 39 kΩ. 
 
As condições em CC do estágio de entrada são controladas pelas duas fontes de corrente à 
esquerda. A fonte formada por Q8/Q9 permite voltagens de modo-comum maiores nas 
entradas sem exceder a faixa ativa de nenhum transistor no circuito. A fonte de corrente 
formada por Q10/Q11 é usada, indiretamente, para determinar a corrente no estágio de 
entrada. A corrente é determinada pelo resistor de 5 kΩ. A controle do estágio de entrada 
ocorre da seguinte maneira: 
 
As saídas das fontes de corrente Q8/Q9 e Q10/Q11 juntas formar um circuito diferenciador de 
corrente com alta impedância. Se o estágio de entrada tende a desviar (como detectado por 
Q8) do valor definido por Q10, isto é refletido por Q9 e qualquer mudança do circuito é 
corrigida alterando a voltagem nas bases de Q3 e Q4. Desta maneira, as condições de CC do 
estágio de entrada são estabalecida por um sistema de realimentação negativa de alto ganho. 
 
A fonte de corrente no topo à direita, formada por Q12/Q13 provê uma carga de corrente 
constante para o estágio de ganho classe A, através do coletor de Q13, que é largamente 
independente da tensão de saída. 
 
1.10.7. ESTÁGIO DE ENTRADA DIFERENCIAL 
 
A seção trecejada em azul é o amplificador diferencial. Q1 e Q2 são seguidores de emissor e 
junto com o par base comum composto por Q3 e Q4, formam o estágio de entrada diferencial. 
Além disso, Q3 e Q4 funcionam também como registradores de nível e provêem ganho de 
tensão para alimentar o amplificador classe A. Eles também ajudam a aumentar a taxa de Vbe 
reverso nos transistores de entrada. 
 
O amplificador diferencial formado por Q1 - Q4 comanda uma fonte de corrente de carga ativa 
formadas pelos transistores Q5 - Q7. Q7 aumenta a precisão da fonte de corrente pela 
redução da quantia de corrente de sinal necessária para Q3 controlar as bases de Q5 e Q6. 
Esta fonte de corrente provê a conversão de estágio diferencial para saída única, como segue: 
 
A corrente de sinal de Q3 é a entrada para a fonte de corrente, enquanto a saída da fonte (o 
coletor do Q6) é conectada ao coletor de Q4. Ali, as correntes de sinal de Q3 e Q4 são 
somadas. Para sinais de entrada diferencial, os sinais de corrente de Q3 e Q4 são iguais e 
opostos. Desse modo, a soma é o dobro das correntes individuais. Isto complete a conversão 
para uma saída única. 
 
A tensão de sinal para um circuito aberto sobre este ponto é dada pelo produto das correntes 
de sinal somadas pelo valor da associação paralela entre as resistências dos coletores de Q4 
e Q6. Como os coletores de Q4 e Q6 aparecem como altas resistências à corrente de sinal, o 
ganho de tensão de circuito aberto é muito alto. 
 
Deve se notar que a corrente de base nas entradas não é zero, e que a impedância efetiva 
das entradas diferenciais do 741 é de cerca de 2 MΩ Os pinos de ajuste de offset (offset null) 
 
 
61 | P á g i n a 
 
podem ser usados em conjunto com um potenciômetro para remover qualquer voltagem de 
offset que iria existir na saída do amp op quando o sinal aplicado entre as entradas fosse igual 
a zero. 
 
1.10.8. ESTÁGIO DE GANHO CLASSE A 
 
A área tracejada em rosa é o estágio de ganho classe A. Ele consiste de dois