0 MA Elemento Textual - Eletrônica Aplicada

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ELETRÔNICA APLICADA 
Vinicius Puglia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA E DIGITAL ........................... 3 
2. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE AQUISIÇÃO DE DADOS .... 24 
3. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE PROCESSAMENTO DE SINAIS
 ..............................................................................................................43 
4. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE ACIONAMENTO E 
ALIMENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS ............................................................. 63 
5. PLATAFORMA ARDUINO .................................................................... 81 
6. PROJETO DE PLACAS EM CIRCUITO IMPRESSO ................................. 101 
 
 
 
 
 
 
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1. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA E DIGITAL 
 
Apresentação 
Olá, caro estudante! Nesta disciplina de eletrônica aplicada, você verá a vasta área que 
cobre o tema voltado para as aplicações dos dispositivos da eletrônica analógica e digital 
em sistemas computacionais, assim como de controle, aquisição de dados e também 
acionamentos de dispositivos. Será assim possível analisar o funcionamento de circuitos 
eletrônicos complexos dentro de suas respectivas aplicações. 
Neste bloco, serão introduzidas as aplicações da eletrônica analógica e da eletrônica 
digital. Falaremos sobre suas aplicações tanto no âmbito industrial quanto no 
cotidiano, em que podem ser encontradas essas tecnologias. 
Veremos também a respeito das memórias, mais especificamente, as memórias RAM e 
ROM, elementos que são muito utilizados em microprocessadores e 
microcontroladores. Portanto, este é um bloco muito importante para o entendimento 
introdutório de toda a tecnologia que cerca a eletrônica. 
Vamos lá?! 
 
1.1 Aplicações da eletrônica analógica 
Ao falarmos de eletrônica, temos duas variantes em seus aspectos: a eletrônica digital 
e a analógica. A tecnologia eletrônica analógica é baseada na manipulação da tensão e 
da corrente no circuito para formar um circuito que pode amplificar o sinal, trocar a 
máquina e tornar possível a diversificação das telecomunicações, sendo que elas só 
podem funcionar com modulação de sinal no início. Os principais componentes do 
equipamento eletrônico analógico são chamados de transistores, capacitores, 
potenciômetros, resistores, bobinas, circuitos integrados, entre outros. 
 
 
 
 
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A eletrônica analógica é baseada na lei de Ohm, e os especialistas em eletrônica 
devem tentar entender essa lei para poderem realizar cálculos em circuitos. O 
surgimento dos produtos eletrônicos analógicos se manifestou com a chegada de 
novos circuitos de controle. Esses circuitos, trabalhando ou não com grandezas físicas 
variáveis, oscilam em baixas ou altas frequências e são utilizados em quase todos os 
tipos de equipamentos. Na eletrônica analógica, o número ou valor do sinal que 
processamos pode mudar continuamente de escala. O valor do sinal não precisa ser 
um número inteiro. Por exemplo, o sinal de áudio analógico muda suavemente entre 
os dois extremos, enquanto o sinal digital só pode mudar em um salto. Veja, a seguir, 
uma onda de determinado sinal analógico. 
 
Figura 1.1 - Sinal Analógico 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Dentre os componentes da eletrônica analógica, temos os amplificadores operacionais, 
como o próprio nome diz, responsáveis por aumentar o sinal de entrada. Esse 
dispositivo possui muitas aplicações como: controle industrial, instrumentação tanto 
industrial como médica, telecomunicação, sistema de aquisição de dados e até sistema 
de som. Por exemplo, temos um módulo amplificador de som, muito usado em carros 
 
 
 
 
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com o objetivo de potencializar o som, assim como caixa acústica para guitarra, como 
vemos na imagem a seguir: 
 
Figura 1.2 - Caixa Amplificadora com guitarra 
 
Fonte: SHUTTERSTOCK. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/amplifier-guitar-
electric-foot-control-buttons-355488569> 
 
Assim, o amplificador tem diversas aplicações na montagem de circuitos eletrônicos; 
dentre eles, podemos destacar: Amplificadores DC; Comparadores; Amplificadores 
Somadores; Mixers de Áudio; Integradores; Filtros Ativos; Buffers; Circuitos Clipper 
Inversores, entre outras aplicações. 
O amplificador operacional, como o nome já sugere, é um circuito integrado (CI) capaz 
de amplificar o sinal de entrada. Esse amplificador é capaz de realizar operações 
aritméticas, seja subtração, adição, multiplicação, e também operações de maior 
complexidade, como integral e derivada. Veja a ilustração a respeito de seu 
funcionamento: 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1.3 - Ligação em um Amplificador Operacional 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
Sendo: 
• V+: entrada não inversora 
• V−: entrada inversora 
• Vo: saída 
• Vcc+: alimentação positiva 
• Vcc−: alimentação negativa 
 
Em que o amplificador diferencial é um amplificador eletrônico que multiplica a 
diferença entre duas entradas por um valor constante, definido como ganho 
diferencial. O amplificador diferencial é o estágio de entrada da maioria dos 
amplificadores operacionais. Os amplificadores diferenciais são encontrados em 
muitos sistemas que usam feedback negativo, onde uma entrada é usada para o sinal 
de entrada e a outra entrada é usada para o sinal de feedback. As aplicações comuns 
são: o controle de motores ou servomecanismos; e aplicações com funções de 
amplificação de sinal. 
 
 
 
 
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Ao adentrarmos nos tipos de amplificadores operacionais, segundo suas aplicações, 
encontramos uma variedade delas. Destacamos: Amplificador Inversor; Amplificador 
Não Inversor; Amplificador Somador; Amplificador Subtrator; Amplificador 
Diferenciador; Integrador, entre outros. 
Quanto à configuração do amplificador inversor, sua polaridade no sinal de saída é 
oposta em relação ao seu sinal de entrada. Veja na imagem a sua representação: 
 
 
Figura 1.4 - Ligação em um Amplificador Inversor 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Onde sua fórmula do ganho é dada em: 
 
 
 
Enquanto o amplificador não inversor tem sua configuração conforme a imagem a 
seguir: 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1.5 - Ligação em um Amplificador não Inversor 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
E sua fórmula é dada por: 
 
Temos também seu ganho de tensão que é: 
 
Onde, 
Uout - Tensão de saída 
Uin - Tensão de entrada 
 
Para os outros amplificadores, temos as seguintes fórmulas: 
• Amplificador somador: 
 
 
Onde, 
Uout - Tensão de saída 
 
 
 
 
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U1, U2, U3... Um - São as respectivas tensões de entrada 
 
• Amplificador Subtrator: 
 
• Amplificador Diferenciador: 
 
Onde “C” é a capacitância do circuito, e a expressão entre parênteses é divisão da 
derivada da tensão de entrada entre a derivada do tempo. 
 
 
• Amplificador integrador: 
 
 
 
 
Temos também os comparadores de tensão. Apesar de suas similaridades com os 
amplificadores operacionais, eles se caracterizam por possuir um alto ganho capaz de 
operar de forma funcional com uma simples fonte de alimentação. Essa necessidade 
de comparação nos trouxe a importantes famílias lógicas: o LM339 e o LM311. Esses 
circuitos consistem em um comparador de tensão de quádruplo com características 
que permitem sua utilização também como conversores A/D, funções lógicas, 
geradores de formas de onda, entre outras. Veja seu esquema de ligação com as 
respectivas imagens: 
 
 
 
 
 
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Figura 1.6 - Comparador de tensão LM339 
 
Fonte: Pinterest. Link <https://br.pinterest.com/pin/697424692279777175/visual-search/>. 
 
Os Seguidores de Tensão também conhecidos como Buffer correspondem a um 
circuito do qual resulta em sua saída exatamente a entrada a qual foi 
aplicada. Entretanto, possui um alto ganho na potência devido à impedância de 
entrada ser alta e a impedância de saída muito baixa. 
O buffer pode ser feito a partir de um amplificador operacional,tornando-o, assim, 
amplificador não inversor. Pelo fato de ser um amplificador de ganho unitário, não 
oferece ganho na tensão. Ele pode fornecer corrente infinitamente, dentro de suas 
limitações, pelo fato de a impedância de saída ser nula. Ocasiona, dessa forma, o 
ganho de potência na carga alimentada pelo buffer. Por esse motivo, os seguidores de 
tensão costumam ser usados à exaustão em variados circuitos eletrônicos, como uma 
maneira simples e de baixo custo, a fim de garantir um acoplamento eficaz de 
impedâncias e ganho de potência estável, utilizando de sua alta capacidade à resposta 
sobre sua frequência. 
 
 
 
 
 
 
 
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1.2 Aplicações da eletrônica digital 
Os circuitos eletrônicos digitais funcionam convertendo informações em bits. Em 
circuitos eletrônicos analógicos, essas informações podem ser processadas sem 
conversão. 
Ao nos referirmos à eletrônica digital, seus dispositivos processam apenas dois níveis 
de sinal e combinam entradas e saídas de acordo com sua lógica. Eles usam sinais 
elétricos em duas tensões diferentes para representar valores binários. Veja a forma 
de se representar graficamente o sinal digital: 
 
Figura 1.7 - Sinal Digital 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Um exemplo é dado para um circuito operado por pulso. Só podemos processar um 
número inteiro de pulsos a qualquer momento no circuito. Não podemos encontrar 
“meio pulso” ou “quarto de pulso” em qualquer lugar. Quando nos referimos à palavra 
“digital”, associamos a um número, que está relacionado à representação geral. Não 
podemos usar nossos dedos para representar meio pulso ou um quarto de pulso. 
Assim, diferenciamos a eletrônica digital da analógica devido a algumas características 
que fazem com que a tecnologia digital se sobressaia por suas vantagens em relação 
aos circuitos eletrônicos analógicos. Assim, podemos citar: 
• Possibilidades quase infinitas de programação; 
 
 
 
 
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• Alta resistência a ruídos elétricos; 
• Transmissão de sinais a longas distâncias sem interferências; 
• Alta capacidade no armazenamento de dados; 
• Alta estabilidade e confiabilidade; 
• Bom custo-benefício devido à eficiência. 
 
1.2.1 Máquinas de estados finitos 
Dessa forma, nos circuitos digitais, temos as máquinas de estados finitos, 
representados por um modelo matemático usado para representar programas de 
computador ou circuitos lógicos. Assim, podemos tratar tais máquinas como abstratas 
e devem estar em um número finito de estados. A máquina está em apenas um estado 
por vez, e esse estado é chamado de estado atual. O estado armazena dados sobre o 
estado anterior, ou seja, reflete as mudanças ocorridas desde a entrada no estado (do 
início do sistema até o momento atual). Uma transição indica uma mudança no estado 
e é descrita pelas condições que precisam ser atendidas para que a transição ocorra. 
Uma ação é a descrição de uma atividade que deve ser realizada em um determinado 
momento. 
As máquinas de estado finito podem modelar muitos problemas algébricos, incluindo 
automação de projeto eletrônico, projeto de protocolo de comunicação, análise e, 
assim, como outras aplicações voltadas para engenharia. Na pesquisa biológica e 
inteligência artificial, essas máquinas de estado são utilizadas, às vezes, também para 
descrever o sistema nervoso, enquanto na linguística, essas máquinas são usadas para 
descrever a gramática da linguagem natural. 
Tal estado armazena informações sobre o passo anterior. Assim uma transição indica 
uma mudança de estado e é descrita por uma condição que necessita ser realizada 
para que essa comutação ocorra. Essa ação é a descrição de determinada atividade a 
ser executada em determinado momento. Assim, chegamos a esse diagrama de 
blocos: 
 
 
 
 
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Figura 1.8 - Diagrama de blocos de máquinas de estado finito 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Exercício de aplicação: 
Para melhor compreendermos as máquinas de estado, iremos apresentar o sistema de 
um semáforo. O passo inicial será montar o diagrama de transição para ver o 
funcionamento das luzes: 
 
Figura 1.9 - Diagrama de transição das luzes do semáforo 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
 
 
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Uma vez definido seu esquema de transição das luzes, faremos uma tabela com as 
variáveis de entrada de acordo com a designação de valores para cada luz. Veja: 
 
Estado Entrada Q1 Entrada Q0 Verde Amarelo Vermelho 
Verde 0 0 1 0 0 
Amarelo 0 1 0 1 0 
Vermelho 1 0 0 0 1 
Inválido 1 1 0 0 0 
 
Perceba que a última linha se torna inválida pelo fato de haver apenas 3 luzes, não 
existindo um quarto estado onde as duas entradas sejam 1. Na tabela a seguir, está 
representada a tabela de transição de estados de acordo com o estado atual e o 
seguinte. Veja: 
 
Estado Próximo estado 
Q1 Q0 Q1’ Q0’ 
0 0 0 1 
0 1 1 0 
1 0 0 0 
1 1 0 0 
 
Repare que essa tabela não é nada mais que uma tabela verdade; então, 
consequentemente, o próximo passo é o Mapa de Karnaugh. Faremos 5 mapas de 
acordo com as entradas e as luzes do semáforo e, respectivamente, suas expressões 
booleanas. Acompanhe: 
 
 
 
 
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Fonte: Autor, 2021. 
 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
 
 
 
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Fonte: Autor, 2021. 
 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Uma vez definido o valor das luzes, tabela de transição, mapa de Karnaugh e 
expressões booleanas, podemos montar o circuito do semáforo a partir de flip-flops 
tipo D. Veja a ligação: 
 
 
 
 
 
 
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Fonte: EPUSP. Link 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4203397/mod_resource/content/0/ExemploMEF.pdf>. 
 
 
 
1.2.1 PLDs 
Encontramos, também, na eletrônica digital, os dispositivos lógicos programáveis, 
conhecidos como PLD. São circuitos integrados (CIs) que são capazes de conter grande 
quantidade de circuitos lógicos, a partir de uma estrutura que não é fixa. Um PLD é 
composto por circuitos lógicos e chaves programáveis, cujas funções são definidas por 
meio de operador. Sua lógica interna pode ser configurada e, até mesmo, modificada 
por um processo de programação. Veja a seguir o seu organograma de acordo com os 
tipos de PLD: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1.10 - Organograma do PLD 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
1.3 Memórias: ROM e RAM 
A memória é um dos principais componentes do equipamento eletrônico digital 
sequencial e dos circuitos de microprocessamento ou microcontrole. O sistema 
armazena as instruções direcionadas pelo computador ou microcontrolador na 
memória e também armazena informações codificadas digitalmente na memória. As 
informações nada mais são do que informações relacionadas ao processamento com 
resultados de operações matemáticas, variáveis de processo, comandos de operação, 
endereços e muitas outras informações relativas ao processo. 
Dessa forma, lidamos na eletrônica basicamente com dois tipos de memórias: a 
memória RAM (Memória de Acesso Aleatório/Random Access Memory) e a ROM 
(Memória Somente Leitura/Ready Only Memory). 
A memória RAM é uma tecnologia que permite o acesso aos arquivos armazenados no 
dispositivo. Ao contrário da memória HD, a RAM não armazena conteúdo 
permanentemente. Ela é responsável pela leitura do conteúdo quando necessário, 
perdendo as informações no corte da energia. Ela é conhecida como espaço 
temporário de trabalho, pois, quando o trabalho é finalizado, ela remove os itens 
PLD
Arranjos lógicos 
programáveis
PROM
PLA
PAL
Arranjos de 
portas 
programáveis
FPGA
CPLD
 
 
 
 
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anteriormente armazenados. Essa tecnologia RAM é encontrada em computadores, 
impressoras, celulares. 
RAM é um chip semelhante a um microprocessador, composto por transistores e 
capacitores. Após o carregamento, o sistema lerá de acordo com o famoso código 
binário “zero e um”. Cada vez que esse valor é lido como zero ou um, isso significa um 
pouco de informação. Essa leitura é muito rápida e pode ser concluída em algunsmilissegundos. É assim que a memória RAM lida com todas as operações realizadas 
pelo operador. 
 
Figura 1.11 - Memória RAM 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/photo-ddr-ram-memory-
module-isolated-110320136>. 
 
Já a memória ROM transmite a função de que a memória só pode ser lida, 
possibilitando a gravação de dados de forma única, não sendo possível, assim, apagar 
ou mesmo editar informações. Com o desenvolvimento da tecnologia, variantes desse 
tipo de memória foram desenvolvidas, tornando possível armazenar mais itens e 
modificar itens existentes (por exemplo, atualizações do sistema). Assim, nos dias de 
hoje a memória ROM é utilizada praticamente como sinônimo de memória interna. 
Essa tecnologia ROM é encontrada no BIOS, chip que armazena as configurações mais 
básicas do sistema antes de inicializá-lo: acessando dados como data e hora, se o 
ventilador do processador está funcionando, se vários periféricos e controladores 
estão recebendo tensão e se a memória RAM está pronta, para que, enfim, introduza o 
HD na inicialização do sistema operacional de um computador, por exemplo. Essas 
instruções e configurações são escritas no software e, em última análise, são a própria 
 
 
 
 
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ROM. É a analogia do software embutido no dispositivo que estende o conceito de 
ROM a vários outros dispositivos e sistemas. Veja, a seguir, a imagem de uma memória 
ROM: 
 
Figura 1.12 - Memória ROM de cerâmica 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/ceramic-rom-memory-chip-
high-quality-1925237624>. 
 
Esses circuitos integrados eram originalmente na forma de silício, geralmente extraído 
da areia. A conversão de silício em chips de memória é um processo muito detalhado 
que envolve engenheiros, metalúrgicos, químicos e físicos. Os chips de memória 
semicondutores são fabricados em uma sala limpa porque os circuitos são tão 
pequenos que uma pequena poeira pode danificá-los. O primeiro passo para converter 
o silício em um circuito integrado é criar um cilindro ou lingote de cristal único de 
silício puro, que tenha um diâmetro de 330 mm. 
Após esse passo, vem uma série de etapas de aplicações de camadas de alumínio e 
passivação para que assim chegue no encapsulamento e galvanização. Processo esse 
que sua estrutura encapsulada de chumbo é carregada quando imersa em uma 
solução de estanho e chumbo. Aqui, os íons de estanho e chumbo são atraídos pela 
estrutura de chumbo carregada, que formará uma pilha de chapeamento uniforme, 
aumentará a condutividade do chip e fornecerá uma superfície limpa para o chip ser 
montado. 
 
 
 
 
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Em suas etapas finais de acabamento e formato, a estrutura de chumbo é inserida na 
máquina de acabamento e conformação, onde os contatos são formados e o cavaco é 
separado da estrutura. Em seguida, o chip isolado é colocado em um tubo antiestático 
para processamento e transportado para a área de teste para o teste final. 
Já com os chips de memória produzidos, é hora de dar a eles uma forma de se conectar 
à placa-mãe do dispositivo eletrônico. As PCBs vêm ao encontro dessa etapa, de modo 
que são acoplados e instalados na placa, onde suas matrizes são separadas em 
módulos. Assim, temos os chips de memórias em PCBs prontas paras etapas de 
serigrafia que envolve soldagem e fixação, além de um processo que leva o material ao 
forno para derretimento da pasta de solda. A partir do resfriamento da solda, é gerada 
uma solidificação, a qual cria uma cola permanente entre os chips de memória e a PCB. 
Agora, temos nossa memória pronta para ser testada e inspecionada, tanto 
visualmente quanto equipamentos que medem sua qualidade e desempenho para que 
assim tenhamos uma placa livre de defeitos e totalmente funcional. 
 
Conclusão 
Caro estudante, neste bloco, você pôde observar as duas aplicações distintas que 
ocorrem na eletrônica. Tanto na eletrônica digital quanto na analógica, o seu uso é 
amplo e vasto, não limitado apenas às áreas industriais, mas também muito 
encontrado no nosso dia a dia e em elementos comuns de nosso uso. 
Por fim, você viu duas memórias muito usadas em dispositivos eletrônicos, sendo a 
memória RAM aquela que não armazena conteúdo permanente e é responsável pela 
leitura quando necessário. O outro tipo de memória é a ROM, que possibilita a 
gravação de dados de forma única, não tornando possível editar ou excluir 
informações nela armazenadas. Bons estudos e até a próxima! 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências 
 
1. SHUTTERSTOCK. Caixa Amplificadora. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/amplifier-guitar-electric-foot-
control-buttons-355488569. Acesso em: 9 mar. 2021 
2. EPUSP. Controle de semáforos para cruzamento. Laboratório Digital UPUSP-PCS 
versão 2013. Site E-disciplinas. Disponível em: 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4203397/mod_resource/content/0/Exe
mploMEF.pdf. Acesso em: 7 maio 2021. 
3. SHUTTERSTOCK. Memória RAM. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/photo-ddr-ram-memory-module-
isolated-110320136. Acesso em: 9 mar. 2021. 
4. SHUTTERSTOCK. Memória ROM de cerâmica. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/ceramic-rom-memory-chip-high-
quality-1925237624. Acesso em: 9 mar. 2021. 
5. PINTEREST. Comprador de tensão LM339. Disponível em: 
https://br.pinterest.com/pin/697424692279777175/visual-search. Acesso em: 7 
maio 2021. 
 
 
Referências Complementares 
1. CRUZ, E. C. A.; CHOUERI, S. Eletrônica aplicada. 2. ed. São Paulo: Érica, 2013. 
(e-book Minha Biblioteca). 
2. DACHI, E. P. Eletrônica digital. 1. ed. São Paulo: Blucher, 2018. (e-book 
Pearson). 
3. SZAJNBERG, M. Eletrônica digital: teoria, componentes e aplicações. 1. ed. Rio 
de Janeiro: GEN/LTC, 2014. (e-book Minha Biblioteca). 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/amplifier-guitar-electric-foot-control-buttons-355488569
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/amplifier-guitar-electric-foot-control-buttons-355488569
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4203397/mod_resource/content/0/ExemploMEF.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4203397/mod_resource/content/0/ExemploMEF.pdf
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/photo-ddr-ram-memory-module-isolated-110320136
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/photo-ddr-ram-memory-module-isolated-110320136
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/ceramic-rom-memory-chip-high-quality-1925237624
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/ceramic-rom-memory-chip-high-quality-1925237624
https://br.pinterest.com/pin/697424692279777175/visual-search
 
 
 
 
23 
 
 
4. FILHO, E. S. D. da S. et al. Eletrônica. Porto Alegre: SAGAH, 2018. (e-book Minha 
Biblioteca). 
5. FLOYD, T. L. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: 
Bookman, 2007. (e-book Minha Biblioteca). 
6. TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas digitais: princípios e 
aplicações. 11. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011. (e-book 
Pearson). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE AQUISIÇÃO DE DADOS 
 
Apresentação 
Caro estudante, neste bloco, você aprenderá sobre condicionadores de sinais, seu uso 
e aplicações, como, por exemplo: amplificadores operacionais, capazes de realizar 
operações aritméticas; e amplificadores diferenciais, muito utilizados em feedbacks 
negativos. Além disso, veremos pontes que podem realizar esse processo. 
Você verá, também, uma breve introdução sobre sensores, desde o de temperatura 
até o de posição, pressão e nível. Por fim, este bloco fará uma ligação dos 
condicionadores de sinal, relacionando-os aos sensores, a fim de criar um 
conhecimento prático quanto ao uso da eletrônica na aquisição de dados. Vamos lá?! 
 
2.1 Condicionadores de sinal 
Um condicionador de sinal é um dispositivo responsável por converterum sinal 
eletrônico em outro sinal. Sua principal função é converter sinais de difícil leitura por 
instrumentos convencionais em um formato mais fácil de ler. Ao realizar essa 
conversão, várias funções são usadas, como amplificação de sinais, conversão de 
corrente para tensões, isolamento elétrico, linearização de sinais, entre outras 
aplicações. 
O tipo mais comum de condicionamento de sinal é a amplificação. Sinais de baixa 
intensidade devem ser amplificados para melhorar a resolução e reduzir o ruído. Para 
obter maior precisão, o sinal deve ser amplificado de forma que a tensão máxima do 
sinal a ser ajustado seja consistente com a tensão máxima de entrada do conversor A / 
D. 
Quando falamos da conversão de corrente para tensão, tratamos de um dispositivo, o 
qual possibilita a conexão entre sensores e atuadores industriais. O sistema de 
 
 
 
 
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automação de diferentes indústrias depende da aplicação do conversor, de forma que 
a corrente liberada pelo dispositivo pode ser convertida em tensão, para que os dados 
possam ser recebidos por outros dispositivos do mesmo sistema. Esse conversor de 
corrente para tensão recebe o sinal de corrente, tendo seu valor variando entre 4 mA 
ao máximo de 20 mA. Após receber essas correntes, o conversor converte esses 
valores em sinais de tensão variando de 0 a 10 V. Veja a seguir a imagem de um 
dispositivo que converte tensão para corrente: 
 
Figura 2.1 - Conversor de tensão para corrente 
 
Fonte: Easytronics. Link <https://www.easytronics.com.br/conversor-de-tensao-para-corrente-4-a-
20ma>. 
 
Os choppers, conhecidos como Conversores CC-CC, são capazes de converter tensão 
contínua em propriamente outra tensão contínua com variáveis em sua amplitude. 
Podem ser monofásicos, trifásicos ou mesmo n-fásicos, além de serem unidirecionais 
ou bidirecionais. Operam com comandos em alta frequência e podem apresentar 
correção em seu fator de potência, ou até mesmo, não apresentar essa correção. 
Encontramos os choppers em controle de velocidade de motores CC, energias 
 
 
 
 
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alternativas, fontes chaveadas, correção de fator de potência, aplicações veiculares, 
carregadores de bateria, adaptação de tensão contínua, entre outras aplicações. 
Os choppers variam sua classificação e tipos de acordo com seus níveis de tensão. Veja: 
- Step-down (Buck): sua tensão de saída será menor que a de entrada, tendo como 
objetivo reduzir sua tensão com eficiência. Com sua fórmula deduzida assim: 
 
- Step-up (Boost): sua tensão de saída será maior que a de entrada, tendo como 
objetivo aumentar sua tensão com eficiência, como se fosse um transformador. Com 
sua fórmula deduzida assim: 
 
Onde “D” é o valor do diodo. 
 
- Buck-boost: a tensão de saída pode ser menor, igual ou maior. Com sua fórmula 
deduzida assim: 
 
 
Ainda tratando de condicionadores de sinal, temos também a ponte de Wheatstone, 
circuito usado para medir resistência desconhecida e seu valor geralmente está 
próximo das outras resistências no circuito. Também pode ser usada para medir duas 
resistências que mudam de modo espelhado. No momento em que uma resistência 
aumenta seu valor, a outra resistência diminui de maneira diretamente proporcional. 
Veja a seguir o esquema de ligação dessa ponte: 
 
 
 
 
 
27 
 
 
Figura 2.2 - Esquema de ligação da Ponte de Wheatstone 
 
Fonte: Autor, 2020. 
 
Para fim de cálculo do valor de suas saídas, obtemos na tensão do ponto B e do ponto 
C a partir das resistências e entrada do circuito. Veja: 
 
Enquanto a tensão de saída será a diferença do VB em relação ao ponto VC. 
Como sabemos, o extensômetro (strain gauge) é um sensor que usa variantes da 
resistência para medir deformações de determinado corpo. A fim de obter a leitura 
das deformações, o strain gauge é submetido a um circuito elétrico da Ponte de 
Wheatstone, que lê a variação da resistência, causada pela deformação da grade que 
compõe o corpo do sensor. A variação da tensão na saída da ponte é processada para 
definir a força ativa da peça, obtida por uma calibração direta. 
 
 
 
 
28 
 
 
Com a ponte em equilíbrio, podemos substituir um dos resistores do circuito pelo 
extensômetro, assim toda variável de tensão será originada pela extensão do strain 
gauge. Dessa forma, encontramos a seguinte fórmula para cálculo: 
 
Onde, 
V0 - Tensão de saída 
Vex - Tensão de excitação 
GF - Fator quantitativo definido pela mudança fracional da resistência elétrica pela 
deformação. 
ɛ - deformação 
 
E quando utilizarmos os 4 resistores com o strain gauge, temos o circuito de ponte 
completa, com esta equação: 
 
 
Por meio da ponte de Wheatstone, podemos realizar a medição de capacitores. 
Também temos a ponte de Schering, que pode realizar tanto medição de capacitância 
quanto de indutância, e sua entrada é um gerador de sinais cuja frequência é 
selecionada em virtude do valor da capacitância, ou, propriamente, da indutância 
mensurada. Outra ponte a ser mencionada é a ponte de Maxwell, considerada uma 
forma avançada da ponte de Wheatstone. Ela trabalha de acordo com o princípio de 
comparação, ou seja, o valor da indutância desconhecida é determinado comparando-
o com um valor conhecido ou um valor padrão. Podendo realizar essa medição por 
meio da variação de resistências e capacitores do circuito. 
Alguns sensores ou mesmo transdutores requerem sinais de corrente de tensão 
externa ou excitação. Tais módulos de condicionamento de sinal para esses sensores 
 
 
 
 
29 
 
 
costumam gerar tais sinais. Por exemplo, em medições usando o RTDS, uma fonte 
atual normalmente é utilizada na conversão dessa variação de resistência em relação à 
tensão mensurável. A ponte de Wheatstone pode ter também conectado em seus 
terminais o amplificador diferencial, gerando, assim, determinado ganho em sua saída, 
como vemos na imagem a seguir: 
 
 
Figura 2.3 - Esquema de ligação da Ponte de Wheatstone com amplificador diferencial 
 
Fonte: Agusti, 2017. 
 
A partir deste amplificador instalado nesse circuito, calculamos sua tensão de saída de 
acordo com as fórmulas a seguir: 
 
 
Concluímos que se a ponte estiver equilibrada, não resultará em uma amplificação de 
sinal. 
 
 
 
 
 
30 
 
 
 
2.2 Sensores 
Sensor é o dispositivo capaz de realizar a detecção de determinada grandeza física, 
respondendo com eficiência a algumas entradas provenientes do ambiente envolvido. 
Dessa forma, ao receber esse estímulo de entrada, ele nos fornecerá um sinal de saída 
dependendo diretamente do processo em que está contido, seja em um transdutor ou 
transmissor, ou simplesmente gerando o valor mensurado, como, por exemplo, em um 
termômetro de mercúrio. 
 
 
2.2.1 Sensores de posição 
Os sensores de posição são dispositivos usados para obter medições precisas ou 
medições de posição próxima, como, por exemplo, os sensores responsáveis por 
detectar variações de inclinação em eixos que necessitam de um alinhamento preciso 
e constante. Esse tipo de sensor inclui sensores, codificadores e potenciômetros. 
Dependendo do tipo específico de sensor de posição envolvido, a medição pode ser 
linear ou angular por natureza e pode ser classificada como relativa ou absoluta. 
Os sensores de proximidade são os comuns da área, são responsáveis por determinar a 
distância ou mesmo identificar a presença de um corpo em relação a determinado 
ponto. Dentre os sensores de proximidades existentes, podemos citar: os sensores 
capacitivos, sensores indutivos, sensores infravermelhos, sensores ultrassônicos, 
ópticos, fotoelétricos, entre outros. Veja um exemplo de um sensor de proximidade 
indutivo, muito usado indústria na linha de produção: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 
 
Figura 2.4 - Exemplo de sensor de proximidade indutivo 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/inductive-proximity-sensor-
switch-installed-on-1106133311>. 
Amaioria dos sensores de proximidade são de um estado sólido, nomenclatura esta 
relacionada ao tipo de componentes utilizados no sensor. No caso dos transistores, são 
usados para alterar a saída do sensor após detectar a presença de um corpo. 
Encontramos 2 tipos de sensores de 3 fios. São eles: o NPN e PNP. O que os difere é o 
seu circuito interno, assim como o tipo de transistor usado. Veja o esquema de ligação 
de um sensor de proximidade com os 2 tipos de ligação ao relé: 
Figura 2.5 - Ligação do sensor de proximidade NPN e PNP 
 
Fonte: Jefferson. Link <https://www.jefferson.ind.br/conteudo/qual-e-a-diferenca-entre-pnp-e-npn-ao-
descrever-a-conexao-de-3-fios-de-um-sensor.html> 
 
 
 
 
32 
 
 
Dessa forma, se o sensor possuir característica PNP, o potencial positivo será ligado. 
Agora, se o transistor for NPN, a ligação será realizada pelo fio de potencial negativo. 
 
2.2.2 Sensores de velocidade 
Quanto aos dispositivos responsáveis por medir velocidade ou mesmo movimentos, 
podemos mencionar o Tacômetro. É um sensor capaz de medir rotações de um motor 
pela unidade RPM, que significa Rotações Por Minuto. Seu funcionamento inclui a 
medição de fenômenos repetitivos, medindo a oscilação e vibração de peças 
mecânicas. Podemos exemplificar sua utilização em operações de embalagem, com 
intuito de controlar a velocidade de cada motor, utilizando múltiplos tacômetros na 
máquina, onde cabe ao controlador a função de manter tacômetros e motores em 
sincronia. Num tacômetro digital, a leitura é mostrada em um visor LCD com memória 
para armazenamento. Esses aparelhos trabalham com microprocessadores, sendo 
adequados para medição precisa e monitoramento de rotação, linearidade, velocidade 
de superfície e comprimento total. Os tacômetros digitais são mais comuns hoje em 
dia e fornecem leituras digitais em vez de mostradores e ponteiros. Veja a imagem a 
seguir: 
Figura 2.6 - Exemplo de um Tacômetro Digital 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/digital-photo-tachometer-
new-device-1381048331> 
 
 
 
 
33 
 
 
 
Já o encoder é um tipo de sensor que é capaz de fornecer um retorno no motor de 
rotação e na posição de um equipamento específico, como parte que gira ou se move 
linearmente. Isso significa que o encoder transforma uma posição física no espaço em 
um sinal digital. Seu funcionamento se dá por meio de um disco com marcações, 
receptor e emissor, de forma que o disco gira e suas marcações vão sendo contadas. 
Assim, o sinal enviado é proporcional em relação ao número de giros. 
Podemos classificá-lo de duas maneiras: Incremental e Absoluto. O encoder absoluto 
envia um valor codificado para a posição, gerando um código binário para cada 
unidade de deslocamento, indicando, assim, sua posição absoluta. 
Por sua vez, o incremental é um tipo de codificação que converte um movimento 
angular ou sua posição do eixo, em código analógico ou digital, a fim de identificar sua 
posição ou movimento. 
O encoder incremental tem um sistema eletrônico externo para interpretar a posição 
com base na contagem de eventos que ocorreram nesse dispositivo. Ele fornece uma 
quantidade especificada de pulsos a cada rotação completa do eixo. Essa leitura é 
realizada por meio de emissores infravermelhos com sensores do lado oposto. O sinal 
de saída pode ter uma única linha de pulsos, ou, até mesmo, duas linhas de pulso que 
são compensados para determinar sua rotação. Dessa forma, apontamos sua posição, 
velocidade, e, até mesmo, sua velocidade angular. É conhecida como quadratura essa 
fase entre os dois sinais. 
 
2.2.3 Sensores de temperatura 
O sensor de temperatura é um dispositivo de medição capaz de detectar a 
temperatura a partir das características físicas correspondentes do dispositivo, seja a 
resistência, campo eletromagnético, ou até mesmo, radiação térmica. O método de 
trabalho do sensor de temperatura depende de suas características e constitui a 
mesma física. 
 
 
 
 
34 
 
 
Como exemplo, usaremos os Termopar, pois, além de preciso, é muito sensível a 
menores variações de temperatura e pode responder rapidamente a mudanças 
ambientais. Podemos citar sua aplicação em prensas de pneus, onde monitora a 
qualificação térmica da prensa, ou mesmo, de qualquer evolução relacionada à troca 
de calor. Seus resultados possibilitam a definição da duração de cada fase do 
cozimento. 
É conectado por um par de fios de metal com características diferentes. O par de metal 
cria uma diferença de tensão térmica entre suas duas extremidades, que reflete a 
diferença de temperatura entre elas. A seguir, vemos um exemplo de um termopar: 
 
Figura 2.7 - Exemplo de termopar 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/thermocouple-heater-
isolated-on-white-background-1385688572> 
 
2.2.4 Sensores de pressão 
Um sensor de pressão é um componente que converte a pressão exercida por um gás 
ou líquido em sua superfície em dados de saída, e esses dados de saída tornam-se 
informações relevantes para a indústria. Seu uso está voltado a diversas aplicações, 
como, por exemplo, na detecção de vazamentos em canos, tubos ou silos por meio de 
 
 
 
 
35 
 
 
queda de pressão. É de grande ajuda todos os dias, pois há conversão desses dados em 
sinais elétricos para ajudar no envio para a base de controle. 
Dentre os sensores de pressão comumente usados no mercado hoje, podemos citar os 
potenciômetros, ressonantes, piezo-resistivos, capacitivos, entre outros. 
Temos, como exemplo, o manômetro de tubo Bourdon, também muito usado em 
equipamentos industriais, tais como compressores, bombas, equipamentos hidráulicos 
e pneumáticos. Seu elemento de medição é frequentemente chamado de tubo de 
Bourdon. O engenheiro francês Eugène Bourdon utilizou esse princípio operacional em 
meados do século XIX. O conceito é baseado em uma mola elástica e um tubo C9 curvo 
com uma seção transversal elíptica. Vemos a seguir um exemplo de um tubo de 
Bourdon: 
 
Figura 2.8 - Exemplo de tubo de Bourdon 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/pressure-gauge-range-060-
bar-size-405387529> 
 
 
2.2.5 Sensores de nível 
O sensor de nível é um dispositivo usado para controlar sólidos, líquidos ou elementos 
granulares armazenados em tanques de armazenamento, sejam abertos ou 
pressurizados, e também silos. Um dos sensores mais conhecidos é o sensor tipo Boia. 
 
 
 
 
36 
 
 
Quando o nível aumenta ou diminui, o flutuador se move junto e ativa 
magneticamente os contatos por meio de uma haste, comunicando o nível do 
elemento medido. A seguir, vemos um sensor tipo boia: 
 
Figura 2.9 - Exemplo de um sensor tipo boia 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/search/water+tank+float+sensor>. 
 
2.3 Aplicações em sistemas sensores 
Uma característica comum do condicionamento de sinal é isolar o sinal do sensor em 
relação à entrada do conversor para garantir a segurança. O sistema a ser monitorado 
pode conter sinais de alta tensão, que podem danificar o inversor. Outra razão para o 
isolamento é garantir que as leituras do dispositivo de aquisição não sejam afetadas 
por diferenças no potencial de terra ou tensão de modo comum. 
Quando o potencial de referência da entrada do sinal obtido pelo dispositivo é 
aterrado, podem ocorrer problemas se houver diferença de potencial entre os dois 
pontos de aterramento, conhecida como corrente de loop. Essa discrepância pode 
levar a um chamado curto-circuito de aterramento, que pode levar a uma 
representação imprecisa do sinal adquirido. Ou a diferença pode ser tão grande que 
todo o sistema de medição acaba, até mesmo, sendo danificado. Assim sendo, o uso 
de módulos de condicionamento de sinal isolados pode eliminar curtos-circuitos de 
aterramento e garantir a aquisição precisa do sinal. 
 
 
 
 
37 
 
 
A excitação também pode ser aplicadaem sistemas sensores, mais precisamente em 
transdutores. Alguns sensores (transdutores) requerem tensão externa ou sinais de 
corrente de excitação. O módulo de condicionamento de sinal desses transdutores 
geralmente cria esses sinais. Por exemplo, na medição usando RTD, uma fonte de 
corrente é geralmente usada, que pode converter a mudança de resistência em uma 
tensão mensurável. Veja o esquema de ligação de um circuito de excitação: 
 
Figura 2.10 - Circuito de excitação 
 
Fonte: Instrumatic. Link <https://www.instrumatic.com.br/artigo/condicionamento-de-sinais-
analogicos-sensores>. 
 
Tomando como exemplo um termopar, apesar de simples, esse sensor requer um 
condicionador de sinal de alta qualidade para funcionar. Embora o T / C seja passivo e 
não exija excitação ou potência do sensor, ele deve isolar, amplificar e linearizar o 
minúsculo potencial que gera no lado do conector do sensor. Além disso, ele precisa 
fornecer uma referência para leituras de temperatura absoluta ̶ caso contrário, ele só 
pode produzir leituras de temperatura relativa, o que não é muito útil. 
 
 
 
 
38 
 
 
Para simplificar a ilustração do condicionamento de sinal em relação a alguns tipos de 
sensores, temos a tabela a seguir relacionando os requisitos básicos do condicionador. 
Veja: 
 
Tabela - Condicionador de sinal em sensores 
SENSOR CONDICIONADOR REQUISITOS 
Termopar Tipo termopar 
Isolação, linearização, 
compensação de junção a 
frio 
RTD Tipo RTD 
Isolação, alimentação, 
ajuste na detecção, 
escalonamento na 
variedade de RTD 
Acelerômetro Tipo IEPE 
Isolação, múltiplas faixas, 
alimentação de sensor de 
corrente, filtragem 
selecionável 
Strain Gauge Tipo Strain Gauge 
Isolação, múltiplas faixas, 
alimentação, 
balanceamento da ponte, 
calibração de shunt, ajuste 
da linha de detecção, 
filtragem selecionável 
LVDT Tipo LVDT 
Isolação, múltiplas faixas, 
alimentação, ajuste de 
zero 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Vale ressaltar que os requisitos como isolação e alimentação devem ser feitos no 
hardware, enquanto a filtragem e a linearização serão feitas no software. 
Podemos relacionar o uso da ponte de Wheatstone a elementos sensores no caso de 
um extensômetro. Veja a aplicação a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
 
Aplicação 1: 
Dado o circuito a seguir, consideramos o resistor ajustável com um ajuste linear de 150 
Ohms. E temos apenas o valor da resistência do medidor de deformação de 50 Ohms. 
Devemos encontrar a porcentagem do cursor deslizante no momento em que a ponte 
está em equilíbrio. 
 
Com a ponte em equilíbrio, temos a seguinte equação: 
 
Com isso, podemos prever por meio dos valores de resistência a fração exata da 
extensão do strain gauge que no caso acima é de 17,36%. 
 
Aplicação 2: 
O circuito a seguir trata de um sensor termopar conectado a um AmOp não inversor a 
fim de amplificar o sinal de saída. Temos os dados da tensão de saída (34 V) e as 
 
 
 
 
40 
 
 
resistências informadas (R1 - 2KΩ e R2 - 1,2kΩ), porém, não conhecemos o valor da 
medição do termopar. Dessa forma, devemos saber qual foi o sinal de tensão 
detectado pelo sensor. 
 
A partir dessa fórmula, podemos calcular tanto o ganho quanto o valor da tensão de 
entrada: 
 
 
 
Com isso, concluímos que a tensão de entrada emitida pela detecção do termopar foi 
de 21,25 V e foi amplificada por meio do AmOp para 34 V. 
 
Conclusão 
Caro estudante, neste bloco você viu o sistema de aquisição de dados eletrônicos por 
meio dos condicionadores de sinal. Mostramos a operação no sistema de amplificação, 
além das pontes que também são importantes nesse processo: tanto a ponte de 
Wheatstone quanto a ponte de Maxwell. 
Em seguida, você teve uma breve introdução a respeito dos sensores capazes de medir 
diversas grandezas. E, por fim, foi apresentada uma aplicação do condicionador de 
sinal funcionando como um isolador ligado à entrada do conversor de determinado 
 
 
 
 
41 
 
 
sensor para garantir a sua segurança. Além disso, você viu a tabela que mostra o 
condicionador de sinal em sensores caracterizados pelo meio condicionador e, 
também, os seus requisitos nesse processo. Bons estudos e até a próxima! 
 
Referências 
1. EASYTRONICS. Conversor de tensão para corrente. Disponível em: 
https://www.easytronics.com.br/conversor-de-tensao-para-corrente-4-a-20ma. 
Acesso em: 28 mar. 2021. 
2. AGUSTI, C. A. B.; CORRÊA, L. S. Instrumentação A – Relatório de Termometria. 
UFRGS, 2017. 
3. SHUTTERSTOCK. Sensor de proximidade indutivo. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/inductive-proximity-sensor-
switch-installed-on-1106133311. Acesso em: 28 mar. 2021. 
4. JEFFERSON, Engenharia de Processos Industriais. Qual é a diferença entre PNP e 
NPN ao descrever a conexão de 3 fios de um sensor?, 11 fez. 2019. Disponível 
em: https://www.jefferson.ind.br/conteudo/qual-e-a-diferenca-entre-pnp-e-npn-
ao-descrever-a-conexao-de-3-fios-de-um-sensor.html. Acesso em: 28 mar. 2021. 
5. SHUTTERSTOCK. Tacômetro digital. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/digital-photo-tachometer-new-
device-1381048331. Acesso em: 28 mar. 2021. 
6. SHUTTERSTOCK. Termopar. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/thermocouple-heater-isolated-
on-white-background-1385688572. Acesso em: 28 mar. 2021 
7. SHUTTERSTOCK. Tubo de Bourdon. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/pressure-gauge-range-060-bar-
size-405387529. Acesso em: 28 mar. 2021. 
https://www.easytronics.com.br/conversor-de-tensao-para-corrente-4-a-20ma
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/inductive-proximity-sensor-switch-installed-on-1106133311
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/inductive-proximity-sensor-switch-installed-on-1106133311
https://www.jefferson.ind.br/conteudo/qual-e-a-diferenca-entre-pnp-e-npn-ao-descrever-a-conexao-de-3-fios-de-um-sensor.html
https://www.jefferson.ind.br/conteudo/qual-e-a-diferenca-entre-pnp-e-npn-ao-descrever-a-conexao-de-3-fios-de-um-sensor.html
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/digital-photo-tachometer-new-device-1381048331
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/digital-photo-tachometer-new-device-1381048331
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/thermocouple-heater-isolated-on-white-background-1385688572
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/thermocouple-heater-isolated-on-white-background-1385688572
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/pressure-gauge-range-060-bar-size-405387529
https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/pressure-gauge-range-060-bar-size-405387529
 
 
 
 
42 
 
 
8. SHUTTERSTOCK. Sensor tipo boia. Disponível em: 
https://www.shutterstock.com/pt/search/water+tank+float+sensor. Acesso em: 
28 mar. 2021. 
9. INSTRUMATIC. Circuito de excitação. Disponível em: 
https://www.instrumatic.com.br/artigo/condicionamento-de-sinais-analogicos-
sensores. Acesso em: 1 abr. 2021. 
 
Referências Complementares 
7. CRUZ, E. C. A.; CHOUERI, S. Eletrônica aplicada. 2. ed. São Paulo: Érica, 2013. 
(e-book Minha Biblioteca). 
8. ALBUQUERQUE, R. de O.; SEABRA, A. C. Utilizando eletrônica com AO, SCR, 
TRIAC, UJT, PUT, CI 555, LDR, LED, IGBT e FET de potência. 2. ed. São Paulo: 
Érica, 2012. (e-book Minha Biblioteca). 
9. DACHI, E. P. Eletrônica digital. 1. ed. São Paulo: Blucher, 2018. (e-book 
Pearson). 
10. SZAJNBERG, M. Eletrônica digital: teoria, componentes e aplicações. 1. ed. Rio 
de Janeiro: GEN/LTC, 2014. (e-book Minha Biblioteca). 
11. FILHO, E. S. D. da S. et al. Eletrônica. Porto Alegre: SAGAH, 2018. (e-book Minha 
Biblioteca). 
 
 
 
 
 
 
https://www.shutterstock.com/pt/search/water+tank+float+sensor
https://www.instrumatic.com.br/artigo/condicionamento-de-sinais-analogicos-sensores
https://www.instrumatic.com.br/artigo/condicionamento-de-sinais-analogicos-sensores
 
 
 
 
43 
 
 
 
3. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE PROCESSAMENTO DE 
SINAIS 
 
Apresentação 
Caroestudante, chegou a hora de falar sobre aplicação da eletrônica na área de 
processamento de dados. Para isso, serão abordados os multivibradores e as suas três 
classificações. Em seguida, abordaremos o processamento de sinal analógico, falando 
especificamente a respeito dos osciladores. 
Por fim, você verá sobre filtros eletrônicos e suas respectivas funções e aplicações: 
tanto os filtros analógicos quanto os filtros digitais com suas formas na abordagem de 
sinais eletrônicos, além de seus processos passo a passo para uma filtragem. Vamos 
lá?! 
 
3.1 Multivibradores: Astáveis, Monoestáveis e Biestáveis 
Conhecemos como multivibrador um circuito eletrônico utilizado para programar uma 
série de dispositivos como timers, osciladores de relaxamentos e flip-flops. É composto 
por dois dispositivos amplificadores, com transistores, tubos de vácuo ou outros 
dispositivos, ligado por meio de capacitores ou resistores. Podemos dividir os 
multivibradores em 3 classificações. São eles: 
• Multivibrador astável: circuito que não possui um estado estável de saída 
definido. Esse circuito pode ser usado, por exemplo, na composição de um pisca-
pisca ou mesmo um contador (cronômetro). Assim sendo, a saída oscila 
inconstantemente entre seus dois níveis de tensão. O circuito é implementado por 
meio de um biestável inversor realimentado por um circuito RC. Ele é formado por 
dois transistores bipolares. Por meio desse circuito, chegamos a um sinal 
 
 
 
 
44 
 
 
retangular com frequência e ciclo ativo, dependendo diretamente do tempo de 
condução de cada transistor. 
 
Figura 3.1 - Circuito de um Multivibrador Astável 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
• Multivibrador Monoestável: como o próprio nome já sugere, um circuito 
monoestável tem apenas um estado estável. Comumente usado na construção de 
circuitos de acionamento temporário, é normalmente encontrado em lâmpadas 
de halls ou escadas de condomínios. Assim que os multivibradores dessa 
classificação forem acionados, eles se deslocarão, entrarão em um estado instável 
e permanecerão por um determinado período de tempo. Ao final desse período, 
eles retornarão automaticamente ao estado estável inicial. Em outras palavras, 
uma vez acionado o interruptor, o circuito dará um pulso de disparo de curta 
duração, para que o ambiente permaneça aceso no período em que a pessoa 
estiver no local. Em circuitos digitais, os multivibradores monoestáveis são muito 
importantes, pois, em alguns casos, podem gerar pulsos de largura constante 
independente da duração do sinal de entrada ou mesmo de sua forma de onda. 
 
 
 
 
 
 
45 
 
 
Figura 3.2 - Circuito de um Multivibrador Monoestável 
 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
 
 
• Multivibrador Biestável: se o multivibrador tem dois estados estáveis, ele é 
chamado de estado biestável, e qualquer mudança de um estado para outro só 
pode ocorrer por ação externa, e pode permanecer em qualquer estado 
indefinidamente. Isso se nenhuma outra ação acontecer. O circuito de um flip-flop 
pode ser comparado a um circuito biestável, por isso, sua aplicação é semelhante 
ao circuito astável em ligações de lâmpadas alternadamente, por exemplo. É 
composto, essencialmente, por meio de dois transistores polarizados nos dois 
estados possíveis de chaveamento. Tal sistema é programado de um jeito que, 
quando um dos transistores está em saturação, o outro está em corte e, da 
mesma forma, na situação inversa. 
 
 
 
 
 
 
 
46 
 
 
Figura 3.3 - Circuito de um Multivibrador Biestável 
 
Fonte: Junior. Link 
<http://www.adjutojunior.com.br/eletronica_basica/69_Multivibrador_Biestavel.pdf> 
 
Com isso, temos o temporizador 555, sendo um circuito integrado amplamente 
utilizado em temporizadores, para gerar atrasos de tempo, ou mesmo em osciladores. 
Assim como nos multivibradores, esse CI atua nos 3 estados. 
No estado monoestável, funciona como um disparador: ele mantém seu estado estável 
até que um pulso externo seja introduzido. Nesse modelo, o CI funciona como 
um gerador de pulso one-shot, tendo sua aplicação voltada para a produção de atraso 
de tempo em sistemas. 
No modo biestável, onde o 555 opera como um flip-flop, possui 2 estados 
estáveis. Pode ser utilizado na armazenagem de 1 bit de dados. Assim não é 
recomendado na implementação de flip-flop. Esse circuito é capaz de produzir ondas 
quadradas estáveis em sua saída: saída em baixa e saída em alta, podendo mudar as 
larguras da saída desejada. 
No estado Astável, o 555 opera como um oscilador contínuo. Sua saída comutará 
constantemente entre os níveis alto e baixo, formando um trem de pulso, se tratando 
 
 
 
 
47 
 
 
de eficiente gerador de onda quadrada. Veja na figura a seguir o temporizador modelo 
LM555: 
 
Figura 3.4 - Temporizador LM555 
 
Fonte: Moura, 2017. Link 
<https://avant.grupont.com.br/dirVirtualLMS/arquivos/arquivosPorRange/0000000424/texto/c4da2f7b
aacf078f99637ada0cdf6bb8.pdf> 
 
Deduzimos sua fórmula em relação à frequência de oscilação desta forma: 
 
Podemos calcular também o ciclo de trabalho, variando esse valor de 0 a 1, dado em 
porcentagem. Esse valor equivale ao tempo em que o sinal de saída estará em nível 
baixo e o restante da porcentagem equivale ao tempo em que o sinal estará em nível 
alto. Veja a fórmula: 
 
 
 
 
 
 
48 
 
 
Exercício de aplicação 1: 
Vamos determinar a frequência de oscilação em um temporizador astável em um 
circuito no qual apresenta os seguintes dados: Ra - 1,2kΩ Rb - 2kΩ e seu capacitor de 
100 nF. 
Primeiramente, usaremos a fórmula da frequência dada por: 
 
Substituindo os valores, temos: 
 
Temos, então, uma frequência de oscilação de 2,7 kHertz. 
 
Exercício de aplicação 2: 
De acordo com o circuito da aplicação 1, vamos apresentar o ciclo de trabalho deste 
circuito: 
 
Ciclo de trabalho: 
Substituindo os valores, temos: 
 
O ciclo de trabalho é de 0,38. 
Com isso, podemos concluir que o circuito fica 38% do tempo em nível baixo e 62% em 
nível alto. 
 
 
 
 
49 
 
 
 
3.2 Processamento de sinais analógicos 
O processamento de sinal inclui o uso de teorias básicas, aplicações e algoritmos para 
analisar, ou até mesmo, modificar o sinal a fim de extrair informações do sinal e torná-
lo aplicável para determinadas situações específicas. Assim, é definido como todo e 
qualquer tipo de processamento de sinal realizado em sinais analógicos, usando 
respectivamente meios também analógicos. O valor analógico, geralmente, é 
representado pela tensão, corrente e carga nos componentes do dispositivo 
eletrônico. O processamento do sinal analógico é executado em sinais que ainda não 
foram digitalizados, como rádio, radar, telefone e outros sistemas. 
Ao tratarmos desse processamento, nos deparamos com dois tipos de sinais: Contínuo 
e Discreto. O último não pode ser trabalhado diretamente em sistemas analógicos; 
logo, sinal discreto só pode ser armazenado e processado em elementos digitais, 
enquanto sinais contínuos são diretamente ligados ao sistema analógico. 
 
3.2.1 Osciladores 
Nesse contexto de processamento de sinais analógicos, os osciladores são circuitos 
essenciais em inúmeras aplicações eletrônicas. Sempre que precisamos de um sinal de 
frequência e forma de onda específica, seja um simples injetor de sinal, uma sirene ou 
mesmo um rádio transmissor, recorremos a um circuito oscilador. Uma das 
características conhecidas de um sinal é a sua frequência, que, em outras palavras, é 
definida como a velocidade com que ele comuta seu sentido ou diversifica sua 
 
 
 
 
50 
 
 
intensidade. Tal velocidade é mensurada em termos de variações por segundo, 
apresentada com Hertz (Hz). 
O oscilador é, em sua essência, um sistema em que temos um elemento para 
complementar a energia perdida (perda esta inerente ao circuito) para gerar 
oscilações, e o circuito sintonizado determina a frequência do sinal que deve ser 
reproduzido, cabendo, até mesmo,a um amplificador, o elemento responsável pela 
reposição da energia em um sistema de realimentação positiva. Veja, a seguir, o 
circuito que o representa. Nesse esquema, é possível vermos o sistema oscilador 
realimentando a entrada do amplificador, causando, assim, a excitação no sistema: 
 
Figura 3.5 - Circuito oscilador com realimentação positiva 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Na imagem a acima, o oscilador opera a partir de uma realimentação. Assim, temos 
um Oscilador de Desvio de Fase com Realimentação Resistor/Capacitor. Tal desvio de 
fase se dá pela diferença entre dois sinais de mesma frequência (dado em graus 
angulares). Quando uma segunda onda está atrasada em relação à primeira forma de 
onda, temos a seguinte expressão a fim representarmos esse desvio angular: 
 
 
 
 
51 
 
 
 
 
A figura a seguir mostra as variáveis dessa expressão representada nas formas de onda 
em função do tempo. Veja: 
 
 
Figura 3.6 - Desvio de fase em função do tempo 
 
 
Fonte: Museu das Comunicações. Link 
<http://www.cmm.gov.mo/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_17_4_Oscillators.html> 
 
 
Com o objetivo de o Oscilador fornecer um bom desempenho dentro do circuito, seu 
desvio de fase deve ser de 360º. O Amplificador, por si só, fornece um desvio de 180º, 
enquanto cada circuito Resistor/Capacitor é projetado no circuito para fornecimento 
de um desvio de fase de 60º, como é demonstrado na figura a seguir: 
 
 
 
 
 
 
52 
 
 
Figura 3.7 - Circuito com diagrama de blocos do Oscilador com desvio de fase 
 
Fonte: Museu das Comunicações. Link 
<http://www.cmm.gov.mo/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_17_4_Oscillators.html> 
 
A fim de calcularmos a frequência dessa oscilação, temos a seguinte expressão: 
 
Onde “RC” é produto das resistências e capacitâncias do circuito. 
Assim, temos R=R1=R2=R3 e C=C1=C2=C3. 
 
Exercício de aplicação 1: 
Vamos calcular o desvio de fase angular de determinado circuito oscilador. 
Consideramos o tempo total do ciclo da onda de 4 segundos enquanto seu atraso se dá 
por 58 milissegundos. 
No cálculo do desvio de fase angular, usaremos a seguinte fórmula: 
 
 
 
 
53 
 
 
 
Substituindo temos: 
Com isso, temos um desvio de fase de 5,22° de uma onda em relação à outra. 
 
Exercício de aplicação 2: 
Dado determinado circuito oscilador, determine o valor da frequência de oscilação. 
 
A partir desta equação, calculamos a frequência: 
Lembrando que RC é a multiplicação das resistências do circuito pelas capacitâncias. 
 
 
 
 
 
 
 
54 
 
 
3.3 Filtros: Analógicos e Digitais 
Os filtros eletrônicos são dispositivos dentro de um circuito eletrônico capaz de 
realizar funções de processamento de sinal, especialmente para reduzir as 
características prejudiciais de frequência do sinal de entrada, ou até mesmo, destacar 
seus elementos necessários. Encontramos dois tipos de filtros eletrônicos: Analógicos 
e Digitais. 
Para podermos adentrar no campo do dimensionamento desses filtros, há necessidade 
de uma introdução a conceitos básicos como a reatância capacitiva que se dá pelo fato 
de uma oposição à passagem de corrente elétrica imposta por um campo elétrico por 
meio de um capacitor. E a reatância indutiva referente à mesma oposição à passagem 
de corrente elétrica devido a uma indutância no circuito elétrica. Veja as respectivas 
fórmulas: 
 
 
 
 
 
 
Podemos montar, por exemplo, um filtro passa-baixa a partir de um resistor e um 
capacitor ligado em série. Veja: 
 
 
 
 
 
 
 
55 
 
 
Figura 3.8 - Circuito de filtro passa-baixa RC 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
A partir do circuito acima, podemos identificar a tensão de saída do filtro por meio 
desta fórmula: 
 
Assim, também podemos calcular a frequência do filtro passa-baixa RC a partir de sua 
conhecida fórmula: 
 
 
Ao tratamos dos filtros passa-baixa RL com indutor ligado em série com a fonte de 
alimentação, temos o seguinte circuito: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
56 
 
 
Figura 3.9 - Circuito de filtro passa-baixa RL 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Assim, temos a sua respectiva fórmula da frequência, lembrando que Indutância (L) é 
dado em Henry (H): 
 
Encontramos também o filtro ativo passa-baixa com um Amplificador Operacional 
Inversor, dado a partir do circuito a seguir: 
 
Figura 3.10 - Circuito de filtro ativo passa-baixa com AmOp Inversor 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
 
 
 
57 
 
 
 
Assim, temos a sua respectiva fórmula da frequência, assim como a fórmula do ganho 
do amplificador AmOp. Veja: 
 
 
Para finalizar os filtros passa-baixa, veremos o circuito do filtro ativo passa-baixa com 
Amplificador Operacional Não Inversor. Veja: 
 
Figura 3.11 - Circuito de filtro ativo passa-baixa com AmOp Não Inversor 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Veremos agora suas respectivas fórmulas da frequência e do ganho do amplificador 
AmOp. Acompanhe: 
 
 
 
 
 
58 
 
 
 
Os filtros passa-alta possuem as mesmas fórmulas de acordo com os respectivos 
circuitos. Há mudanças nas fórmulas referentes aos filtros passa-banda (passa-faixa). 
As fórmulas a seguir estão de acordo com o filtro passivo passa-banda, filtro ativo 
passa-banda com Amplificador Operacional Inversor, e o filtro ativo passa-banda com 
Amplificador Operacional Não Inversor: 
 
 
E em relação aos ganhos: 
Filtro ativo passa-banda com Amplificador Operacional Inversor: 
 
E, por fim, o filtro ativo passa-banda com Amplificador Operacional Não Inversor: 
 
 
3.3.1 Filtros Analógicos 
Os filtros analógicos utilizam em seus circuitos eletrônicos elementos analógicos 
compostos de indutores, capacitores, resistores e entre outros componentes para 
produzir o efeito de filtragem desejado. Esse circuito de filtro é amplamente utilizado 
em aplicações como redução de ruído em sistemas de alta fidelidade e muitos outros 
campos, principalmente nas áreas de áudio e vídeo, como mixadores e equalizadores. 
 
 
 
 
59 
 
 
Existem técnicas predeterminadas na projeção desses circuitos de filtro analógico para 
aplicações específicas. Assim sendo, em todas as fases do projeto, as características 
mais importantes no circuito do filtro são a tensão, corrente e a precisão de seus 
componentes. Ele é capaz de permitir a passagem de sinais em certas frequências 
enquanto modera sinais em outras frequências. 
Com isso, as propriedades funcionais dos circuitos de filtro analógico são afetadas por 
mudanças de temperatura, mudanças de valor causadas pela estrutura dos 
componentes usados no circuito e outros parâmetros que dependem do projeto e 
aplicação. 
Podemos dividir tais filtros entre ativos e passivos. Os filtros ativos utilizam alguns 
elementos passivos na sua construção relacionados a certos elementos ativos. Dessa 
forma que esses filtros podem atuar como fonte de energia, por exemplo, em 
transistores e amplificadores operacionais. 
Tais filtros possuem classificação de acordo com sua resposta em relação ao ganho da 
amplitude. A imagem a seguir traduz e ilustra as classificações em virtude da sua 
frequência. Veja: 
Figura 3.12 - Classificação de Amplitude/frequência 
 
Fonte: ARNDT. Link <https://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/d/d6/FiltroAnalogico2.pdf> 
 
 
 
 
60 
 
 
 
3.3.2 Filtros Digitais 
Filtros digitais são aqueles que usam processador digital para processar sinais digitais 
para realizar os cálculos necessários para a filtragem. Além de usar técnicas 
matemáticas como as transformadas de Fourier e Hilbert, o valor de entrada é 
multiplicado por uma constante, tendo o resultado da soma convertido para o valor 
amostrado do sinal de entrada. Essencialmente, suas funções estão voltadas para 
separação e restauração de sinais. 
Pelo fato de esses filtros serem programáveis, sua operação é determinada por um 
programa armazenado na memória do processador. Isso significa que o filtro digital 
pode ser facilmente substituído sem afetar seu circuito eletrônico (hardware).Podemos dizer que os filtros digitais, apesar de mais custosos, têm maior aplicação e 
benefícios em relação aos circuitos analógicos. Veja na imagem a seguir o diagrama de 
blocos representando o processo de filtragem: 
 
Figura 3.13 - Diagrama de filtragem digital 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
O primeiro bloco é conversor A/D, responsável por converter o sinal de tempo 
contínuo x(t) numa sequência x[n]. Em seguida, o filtro digital processará a sequência 
x[n], ocasionando numa outra sequência y[n], onde representa o sinal filtrado no seu 
aspecto digital. A partir daí, temos já um sinal digital y[n] que será convertido para um 
sinal de tempo contínuo por meio de um conversor D/A, reestruturado através de um 
filtro passa-baixa, cuja saída é o sinal y(t), representando, assim, a versão filtrada do 
sinal x(t). 
 
 
 
 
61 
 
 
Sua resposta apresenta a informação completa sobre o filtro, sendo que cada tipo de 
resposta é capaz de ser convertida em outra. Matematicamente falando, sua resposta 
ao degrau é a integral da resposta ao impulso, enquanto a resposta à frequência é a 
transformada de Fourier da resposta ao impulso. 
Assim como os filtros analógicos, os filtros digitais têm sua classificação voltada para 
sua resposta em relação à amplitude/frequência. E tem como padrão os filtros passa-
baixa, enquanto outros filtros como passa-alta, passa-faixa e corta-faixa provêm de 
derivações do filtro passa-baixa. 
 
Conclusão 
Caro estudante, neste bloco você aprendeu sobre os multivibradores e suas 
respectivas classificações, conhecidas como astável, monoestável e biestável. Em 
seguida, o processamento de sinal analógico foi definido com o uso de teorias básicas 
para aplicações de algoritmos, para fins de análise ou mesmo para modificação e 
determinação de sinais. Para isso, usamos os osciladores como base para fim de 
demonstração de dispositivos que realizam essa função. 
Por fim, foram apresentados os filtros eletrônicos, que definimos como dispositivos 
dentro de um circuito eletrônico capaz de realizar funções de processamento de sinal, 
especialmente para reduzir as características prejudiciais de frequência do sinal de 
entrada, ou, até mesmo, destacar seus elementos necessários, se diferenciando de 
acordo com o sinal eletrônico utilizado: Analógico ou Digital. Bons estudos e até a 
próxima! 
 
Referências 
1. JUNIOR, A. Série de Eletrônica. SENAI, p 12. Disponível em: 
http://www.adjutojunior.com.br/eletronica_basica/69_Multivibrador_Biestavel.p
df. Acesso em: 1 abr. 2021. 
http://www.adjutojunior.com.br/eletronica_basica/69_Multivibrador_Biestavel.pdf
http://www.adjutojunior.com.br/eletronica_basica/69_Multivibrador_Biestavel.pdf
 
 
 
 
62 
 
 
2. MOURA, A. F. Eletrônica II. Brasília: NT Editora, 2017. p. 15. Disponível em: 
https://avant.grupont.com.br/dirVirtualLMS/arquivos/arquivosPorRange/0000000
424/texto/c4da2f7baacf078f99637ada0cdf6bb8.pdf. Acesso em: 1 abr. 2021. 
3. MUSEU DAS COMUNICAÇÕES. Osciladores. Disponível em: 
http://www.cmm.gov.mo/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_17_4_Oscillato
rs.html. Acesso em: 1 abr. 2021. 
4. ARNDT, D. M. Filtragem analógica. Instituto Federal de Santa Catarina, 2016. 
Disponível em: https://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/d/d6/FiltroAnalogico2.pdf. 
Acesso em: 1 abr. 2021. 
 
Referências Complementares 
12. CRUZ, E. C. A.; CHOUERI, S. Eletrônica aplicada. 2. ed. São Paulo: Érica, 2013. 
(e-book Minha Biblioteca). 
13. DACHI, E. P. Eletrônica digital. 1. ed. São Paulo: Blucher, 2018. (e-book 
Pearson). 
14. SZAJNBERG, M. Eletrônica digital: teoria, componentes e aplicações. 1. ed. Rio 
de Janeiro: GEN/LTC, 2014. (e-book Minha Biblioteca). 
15. FILHO, E. S. D. da S. et al. Eletrônica. Porto Alegre: SAGAH, 2018. (e-book Minha 
Biblioteca). 
16. FLOYD, T. L. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: 
Bookman, 2007. (e-book Minha Biblioteca). 
17. TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas digitais: princípios e 
aplicações. 11. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2011. (e-book 
Pearson). 
 
 
 
https://avant.grupont.com.br/dirVirtualLMS/arquivos/arquivosPorRange/0000000424/texto/c4da2f7baacf078f99637ada0cdf6bb8.pdf
https://avant.grupont.com.br/dirVirtualLMS/arquivos/arquivosPorRange/0000000424/texto/c4da2f7baacf078f99637ada0cdf6bb8.pdf
http://www.cmm.gov.mo/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_17_4_Oscillators.html
http://www.cmm.gov.mo/por/exhibition/secondfloor/MoreInfo/2_17_4_Oscillators.html
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/d/d6/FiltroAnalogico2.pdf
 
 
 
 
63 
 
 
 
4. APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA NA ÁREA DE ACIONAMENTO E 
ALIMENTAÇÃO DE DISPOSITIVOS 
 
 
Apresentação 
Caro estudante, neste bloco serão introduzidos os amplificadores. Assim, faremos uma 
abordagem sobre os amplificadores valvulados, os transistorizados e os operacionais. 
Em seguida, falaremos sobre as fontes de alimentação, se dividindo entre linear e 
chaveada. Além disso, demonstraremos, por meio de uma tabela, sua eficiência, 
regulagem de tensão, complexibilidade, interferência, entre outros fatores. Por fim, 
abordaremos especificamente as fontes chaveadas, estudando mais a fundo o seu 
conceito, funcionabilidade e aplicação. Vamos lá?! 
 
4.1 Amplificadores 
O amplificador é um dispositivo eletrônico usado no controle de determinada 
quantidade de energia. Tal relação dada entre entrada e saída opera em função da 
frequência de entrada em que é gerada a função de transferência, assim como a 
magnitude de tal função, conhecida como ganho. 
Assim, consideramos que os amplificadores eletrônicos se tornaram cada vez mais 
comuns por seu uso em transmissores, receptores de rádio e televisão, dispositivos de 
alta definição, entre outros dispositivos digitais. Podemos classificar os amplificadores 
em três categorias: 
Amplificadores valvulados: utilizam tubos a vácuo, conhecidos como válvulas, para 
amplificar os sinais de instrumentos eletrônicos, principalmente, guitarras. Quando 
você aumenta o volume do amplificador, essas válvulas vão saturar, criando uma 
distorção natural. 
 
 
 
 
 
64 
 
 
Figura 4.1 - Amplificador Valvulado 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/small-electric-guitar-
amplifier-619898783> 
 
Amplificadores transistorizados: não usam válvulas, mas usam uma combinação de 
transistores para obter seu ganho. Assim como os de válvula, esses amplificadores 
também produzem distorção quando seu volume é aumentado, porém, tal distorção é 
muito mais leve em relação ao valvulado. 
Esses sistemas transistorizados, como o nome sugere, usam transistores e outros 
dispositivos não ativos, e sua saída é um sinal semelhante e amplificado do sinal 
aplicado à sua entrada. Esse tipo de amplificador foi projetado para substituir o 
amplificador valvulado e pode-se dizer que é uma substituição perfeita e vantajosa 
para o amplificador valvulado. Algumas de suas maiores aplicações são em sistemas de 
áudio, mp3, receptores de rádio, sistemas de comunicação, entre outros. Podemos, 
também, compor tais amplificadores por meio de transistores bipolares, MOSFETs ou 
mesmo circuitos integrados. Veja, na imagem, o exemplo de um transistor MOSFET: 
 
 
 
 
 
 
 
 
65 
 
 
Figura 4.2 - Transistor MOSFET 
 
 
 
 
Fonte: Shutterstock. Link <https://www.shutterstock.com/pt/image-illustration/isolated-220-mosfet-
electronic-package-3d-1177573819> 
 
 
 
Amplificador Operacional: além de amplificar o sinal de entrada, esse amplificador é 
capaz de realizar operações aritméticas, seja subtração, adição, multiplicação, e 
também operações de maior complexidade como integral e derivada. 
A funcionalidade do amplificador operacional é de fácil compreensão, podendo assim 
ser identificado por meio de dois terminais de entrada: o terminal inversor, 
identificado por um sinal negativo (-); o outro terminal é um não inversor, apontado 
por um sinalpositivo (+); há também um terminal de saída e os outros dois terminais 
se dividem em uma fonte de alimentação positiva (Vcc +) e uma fonte de alimentação 
negativa (Vcc -). Na imagem a seguir, está ilustrada sua funcionalidade: 
 
 
 
 
 
 
 
66 
 
 
Figura 4.3 - Ligação em um Amplificador Operacional 
 
Fonte: Autor, 2021. 
 
Ainda sobre os circuitos amplificadores, temos o circuito PWM, abreviatura em inglês 
para Modulação por Largura de Pulso. A tecnologia PWM pode substituir outras 
tecnologias de controle de energia, como a tecnologia liga/desliga, modulação de 
frequência, ou mesmo a tecnologia de uso de resistores variáveis em série. 
Para melhor exemplificar, imaginemos uma chave voltada para acionamento 
eletrônico: 100% da tensão e da potência são aplicados à carga; quando a chave está 
desligada, a tensão é zero, logicamente sua potência também. Já ao controlarmos o 
tempo de ativação da chave, assim como seu período desativado, podemos controlar a 
potência média entregue a ela. Em outras palavras, acompanhe o exemplo: o switch 
fica em 50% ativado e 50% desativado, o que significa que, em média, temos 50% do 
tempo com passagem de corrente e 50% do tempo sem a sua passagem. Desse modo, 
a potência média aplicada à carga é a própria tensão média, ou seja, 50%. Logo, 
quanto mais tempo na maior potência conectada à carga, menor será o tempo de 
operação. 
Enquanto isso, o SCR é um dos componentes mais importantes em aplicações que 
envolvem o controle de cargas elétricas de alto valor da rede. Sua principal aplicação 
está voltada para conversão e controle de grandes quantidades de potência em 
 
 
 
 
67 
 
 
sistemas CC/CA, fazendo o uso de uma pequena quantidade de potência para seu 
controle. Como uma chave eletrônica voltada para acionamento, pode facilmente 
exceder seu desempenho mecânico devido à sua velocidade, sensibilidade e 
capacidade de trabalhar sob alta tensão e alta corrente. Devido às suas características, 
os SCR possibilitam que o transistor seja utilizado como elemento amplificador de 
sinais, contando com uma pequena corrente aplicada em sua base, fazendo com que 
circule determinada corrente com maior intensidade em seu coletor. 
O SCR possui três terminais: ânodo, cátodo e gate (ou gatilho). Esse gatilho determina 
a corrente entre os terminais principais do tiristor (ou seja, entre o ânodo e o cátodo). 
Se o gatilho não for acionado, o tiristor não conduzirá. Quando ativado, se a corrente 
flui do ânodo para o cátodo, o SCR conduzirá. Em corrente alternada, com a 
alternância de cada meio ciclo de tensão, o SCR altera seu estado. Quando o tiristor 
para de conduzir, ele comuta e retorna ao estado de bloqueio atual até que seja 
acionado novamente. Em corrente contínua, o circuito deve ser bloqueado à força; 
caso contrário, o circuito deve ser interrompido. 
Se o tiristor estiver em um estado de corrente alternada, o pulso no gate deve durar 
um certo tempo ou repetido várias vezes. Nesse caso, atrasando ou avançando o pulso 
de disparo pode-se controlar a fase da corrente ao passar pela carga. Uma vez iniciada, 
a tensão da porta pode ser cancelada e o tiristor continuará a conduzir até que a 
corrente de carga seja inferior à corrente de manutenção e diminua. Isso ocorre na 
prática quando a onda senoidal atinge zero. 
Para dimensionamento dos SCR, temos a seguinte fórmula a fim de calcularmos sua 
corrente de disparo. Veja: 
 
Onde: 
Ico - Corrente de fuga (A) Valor fornecido pelo fabricante 
 
 
 
 
68 
 
 
α1 - Ganho do primeiro transistor 
α2 - Ganho do segundo transistor 
 
Dessa forma, encontramos o TRIAC, dispositivo de comutação bidirecional. 
Consideramos seu funcionamento semelhante aos SCRs, com grande diferença em sua 
condução de corrente em ambas as direções. Ele é considerado como um componente 
obtido pela conexão de dois SCRs opostos, que possuem um eletrodo de disparo em 
comum, conhecido como gate. Veja a seguir seu símbolo, estrutura e o componente 
físico: 
 
Figura 4.4 -Triac 
 
Fonte: Pereira. Link <https://docente.ifrn.edu.br/jonathanpereira/disciplinas/eletronica-aplicada/slide-
scr-triac> 
 
Dessa forma, cada SCR constituinte do TRIAC já tem sua função conhecida, podendo, 
então, atuar como uma espécie de interruptor bidirecional, conduzindo corrente nos 
dois sentidos, para que essa corrente possa ser aplicada aos seus componentes do 
tubo de pressão através do acionamento do sinal. 
Para dimensionamento do TRIAC, temos a seguinte fórmula a fim de calcularmos a 
dissipação da potência. Veja: 
 
 
 
 
69 
 
 
 
Onde: 
Us - Tensão de saturação (V) 
Id - Corrente direta (A) 
 
4.2 Fontes de Alimentação 
A fonte de alimentação é parte integrante de um equipamento eletrônico, que serve 
para converter a energia elétrica que chega à corrente alternada em uma corrente 
contínua. Exemplificando com números, a partir do recebimento de tensão 110 V ou 
220 V, há a conversão de voltagem adequada ao funcionamento do aparelho, seja 5 V, 
9 V, 12 V ou outras tensões relacionadas. 
Enquanto algumas fontes de alimentação podem aumentar ou diminuir o nível de 
tensão, outras podem apenas isolar o circuito da rede, sendo ainda um importante 
protetor contra picos de energia e instabilidade, o que é muito comum no Brasil. 
Encontramos dois tipos amplamente usados de fontes de alimentação em corrente 
contínua: as lineares e as fontes chaveadas. Os dois elementos usam tecnologias 
diferentes para alcançar o mesmo resultado que seria a conversão de CA em CC. 
A fonte de alimentação linear utiliza a voltagem alternada, seja 110 V ou 220 V, e 
reduz sua tensão especificada na fonte de alimentação por meio de um transformador, 
de 12 V, por exemplo. Essa tensão, ainda em corrente alternada, passa por um circuito 
retificador composto por uma série de iodo, que converte a tensão CA em uma tensão 
pulsante. Então, após a filtração, a tensão pulsante é convertida em um estado quase 
contínuo, e normalmente deve ser ajustada com a ajuda de um transistor de potência 
para torná-la estável. 
As fontes de alimentação lineares são muito adequadas para aplicações de baixa 
energia, como telefones sem fio. No entanto, as fontes de alimentação lineares 
costumam ser muito grandes quando mais energia se faz necessária. Isso ocorre 
 
 
 
 
70 
 
 
porque quanto menor a frequência da tensão CA, maior será o tamanho do 
componente. Assim, sua utilização não se torna viável para equipamentos portáteis 
devido a seu tamanho; a partir daí, surgiram as fontes chaveadas. 
Em uma fonte de alimentação chaveada, a tensão de entrada aumentará a frequência 
antes de entrar no transformador. Conforme a frequência aumenta, os 
transformadores e os capacitores eletrolíticos se tornam menores. Por esse motivo, 
tais fontes são comumente usadas em dispositivos eletrônicos de menor tamanho, 
como computador, celulares, notebooks, entre outros. Vale ressaltar que o termo 
“chaveado” está ligado a uma chave de alta frequência, e não a uma fonte com uma 
chave on/off como parece sua nomenclatura. Veja, na imagem a seguir, uma tabela de 
comparação entre os dois tipos de fontes: 
 
Tabela - Comparação entre fontes chaveadas e lineares 
Metros Fonte de alimentação 
linear 
Fonte de alimentação 
chaveada 
Eficiência Baixa Alta 
Regulação de tensão Regulação é feita pelo 
regulador 
Regulação é feita pelo 
feedback do circuito 
Ruído e interface 
eletromagnética 
Imune a ruídos e interface 
eletromagnética 
O efeito do ruído e da 
interferência 
eletromagnética é bastante 
significativo, portanto, são 
necessários os filtros de EMI 
Resposta à Transiente Rápida Lenta 
Interferência RF Sem interferência RF O chaveamento produz mais 
interferências RF 
Complexibilidade Menos complexa Mais complexa 
 
Fonte: adaptado de Getrotech. Link 
<https://www.getrotech.com.br/loja/Artigos/diferenca_fonte_de_alimentacao/> 
 
 
 
 
71 
 
 
 
4.2.1