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1 Goiânia / 2016 APOSTILA DE MANUTENÇÃO E CONFIGURAÇÃO DE COMPUTADORES Professor: José Carlos Cordeiro e Silva 2 Sumário Cuidados iniciais ................................................................................................................................ 5 Eletricidade estática ....................................................................................................................... 5 Aterramento ....................................................................................................................................... 6 Formato AT e ATX .......................................................................................................................... 10 Gabinetes........................................................................................................................................... 13 Eletricidade básica ........................................................................................................................... 15 Sistema Elétrico básico ................................................................................................................ 15 Baterias ......................................................................................................................................... 16 Tipos de Bateria ........................................................................................................................... 16 Componentes Eletrônicos ................................................................................................................ 21 Bateria ........................................................................................................................................... 21 Resistores ...................................................................................................................................... 21 Capacitores ................................................................................................................................... 21 Transformador ............................................................................................................................. 24 Diodo ............................................................................................................................................. 24 Display numérico.......................................................................................................................... 24 Transistor ...................................................................................................................................... 28 Regulador de voltagem ................................................................................................................ 29 Cristal ............................................................................................................................................ 30 PWM ............................................................................................................................................. 30 Gerador de clock .......................................................................................................................... 30 Componentes SMD .................................................................................................................. 30 Barramentos ..................................................................................................................................... 31 Barramento do processador ........................................................................................................ 31 Barramento de cache ................................................................................................................... 31 Barramento de memória ............................................................................................................. 31 Barramento de entrada e saída ................................................................................................... 31 Barramento de dados ................................................................................................................... 32 ISA ................................................................................................................................................. 32 MCA e EISA ................................................................................................................................. 34 PCI (Peripheral Component Interconnect) ............................................................................... 35 PC Card (PCMCIA) .................................................................................................................... 37 AGP ............................................................................................................................................... 39 ........................................................................................................................................................ 43 Para recordamos .......................................................................................................................... 43 PCI Express .................................................................................................................................. 44 PCI Express 2.0 ............................................................................................................................ 51 PCI Express 3.0 ............................................................................................................................ 52 PCI Express 4.0 ............................................................................................................................ 52 Interfaces....................................................................................................................................... 54 U S B (Universal Serial Bus) ....................................................................................................... 54 USB 3.0 ...................................................................................................................................... 57 Firewire (IEEE 1394) ........................................................................................................ 64 Interfaces seriais ................................................................................................................ 69 Interfaces paralelas ...................................................................................................................... 69 Interfaces PS/2 .............................................................................................................................. 69 Thunderbolt .................................................................................................................................. 71 Thunderbolt 1 ............................................................................................................................. 72 3 Thunderbolt 2 ............................................................................................................................. 73 Futuro do Thunderbolt ............................................................................................................... 73 HDs (HARD DISK – Disco rígido) ................................................................................................. 78 RAID ............................................................................................................................................... 132 História .......................................................................................................................................132 Vantagens ................................................................................................................................... 132 Arquiteturas ............................................................................................................................... 133 Implementação Via software ................................................................................................... 133 Implementação Via hardware .................................................................................................. 133 Falso RAID .............................................................................................................................. 133 Comparação entre as arquiteturas ............................................................................................ 134 Níveis de RAID .......................................................................................................................... 134 RAID ........................................................................................................................................ 134 RAID 1 (Mirror)....................................................................................................................... 136 RAID 2 ..................................................................................................................................... 137 RAID 3 ..................................................................................................................................... 137 RAID 4 ..................................................................................................................................... 138 RAID 5 ..................................................................................................................................... 139 RAID 6 ..................................................................................................................................... 140 RAID 01 ou RAID 0 (zero) + 1 ............................................................................................... 140 RAID 1+0 ................................................................................................................................. 141 RAID 50 ................................................................................................................................... 142 RAID 100 ................................................................................................................................. 142 Chipset............................................................................................................................................. 187 Memórias ........................................................................................................................................ 189 RAM ............................................................................................................................................ 189 ...................................................................................................................................................... 192 ...................................................................................................................................................... 192 DIMM .......................................................................................................................................... 192 SO-DIMM ................................................................................................................................... 193 SDR SDRAM .............................................................................................................................. 193 DDR SDRAM ............................................................................................................................. 193 DDR-II......................................................................................................................................... 194 DDR-III ....................................................................................................................................... 196 DDR-IV ....................................................................................................................................... 197 Cache em Níveis ......................................................................................................................... 209 Cache L1 ................................................................................................................................. 209 Cache L2 ................................................................................................................................. 209 Cache L3 ................................................................................................................................. 209 Tamanho do cachê ................................................................................................................. 209 Memória ROM ............................................................................................................................... 210 Arquitetura da ROM ................................................................................................................. 210 Memória Flash............................................................................................................................ 210 Tipos de Memória GDDR .......................................................................................................... 212 GDDR1:................................................................................................................................... 212 GDDR2:................................................................................................................................... 212 GDDR3:................................................................................................................................... 212 GDDR4:................................................................................................................................... 212 GDDR5:................................................................................................................................... 212 Memória de bolha ...................................................................................................................... 224 Processador ..................................................................................................................................... 224 Como Funciona .......................................................................................................................... 226 4 Alguns dos novos processadores ............................................................................................... 227 Modelos de Core i7 ..................................................................................................................... 230 Modelos do Phenom ................................................................................................................... 231 Coolers ou microventiladores ................................................................................................... 232 Coolers e Radiadores ................................................................................................................. 233 Fonte de alimentação chaveada .................................................................................................... 234 ...................................................................................................................................................... 255 ...................................................................................................................................................... 256 ......................................................................................................................................................256 Calculando a Potência Real de uma Fonte .............................................................................. 257 Etapas de software ......................................................................................................................... 257 ERROS MAIS COMUNS APRESENTADAS PELO POST ................................................. 259 FISIONOMIA DO SETUP ........................................................................................................ 290 Menu Principal ....................................................................................................................... 290 PROBLEMA COM A SENHA ................................................................................................. 291 IRQ .................................................................................................................................................. 292 DMA ................................................................................................................................................ 293 5 Cuidados iniciais Um dos mais sérios problemas em danificar componentes eletrônicos é que os técnicos não tomam cuidados iniciais como pegar e armazenar estes. Eletricidade estática Quando estamos com o corpo carregado de cargas elétricas e tocamos uma peça metálica, uma parte da nossa carga é transferida para esta peça. Durante essa transferência surge uma pequena corrente elétrica. Se o corpo metálico a ser tocado for um pino de um chip, o mesmo será submetido a uma corrente instantânea acima da qual foi projetado para funcionar. Muitos chips podem ser danificados com essa descarga, principalmente as memórias, processadores e chips VLSI. Devemos então evitar tocar nesses componentes e também evitar que nosso corpo acumule cargas elétricas excessivas. O corpo humano acumula cargas elétricas nas seguintes situações: Em ambientes muito secos. Locais como Brasília, onde a umidade relativa do ar é muito baixa dificultam a dissipação das cargas elétricas existentes nos objetos. Uma sala com ar condicionado também tem o mesmo problema. Em salas com piso de material plástico, carpete ou piso suspenso. O chão, quando feito de um material de melhor condutividade, como cerâmica ou mármore, facilita a dissipação de cargas elétricas. Por essa razão, um bom laboratório de eletrônica deve possuir piso de cerâmica, mármore, granito ou algum material similar. Existem ainda tintas e revestimentos antiestáticos para essas aplicações. Quando sentamos em uma cadeira forrada de plástico, recebemos parte da carga elétrica acumulada na cadeira. Para manusear placas e chips deve-se, antes de qualquer coisa, realizar a descarga eletrostática. Pode ser feita de maneira muito simples. Basta tocar com as duas mãos, as partes metálicas do gabinete do computador. Esta descarga pode ser feita também pelo toque em uma janela de alumínio, não pintada. Outra forma segura de trabalhar com material eletrônico é usar a pulseira antiestática. Dessa maneira o técnico fica permanentemente aterrado e seu corpo não acumula nenhuma carga estática. A outra ponta do fio pode ser presa à chapa metálica do gabinete do PC. Componente com defeito, atenção nos furos, são os danos causados pela eletricidade estática. Figura 1 Pulseira Anti estática Figura 3 - Circuito Integrado danificado Figura 2 Outra maneira de “descarregar” a eletricidade estática observe que a fonte está desligada 6 Em qualquer tipo de placa de circuito impresso, devem ser tomados os seguintes cuidados: Não tocar nas partes metálicas dos chips; Não tocar nos conectores; Segurar a placa sempre por suas bordas laterais; Não flexionar a placa. Aterramento Um sistema de aterramento é um conjunto de condutores enterrados, cujo objetivo é realizar o contato entre o circuito e o solo com a menor impedância possível. Os sistemas mais comuns são hastes cravadas verticalmente, condutores horizontais ou um conjunto de ambos. A forma de aterramento mais completa é a malha de terra, composta de condutores horizontais formando um quadriculado, com hastes cravadas em pontos estratégicos. As malhas são amplamente usadas em subestações. Além das funções descritas anteriormente, as malhas de terra devem assegurar que os níveis de tensão de toque e de passo sejam inferiores ao risco de morte por choque. O copperweld é um material típico em sistemas de aterramento, consistindo em uma alma de aço revestida por uma camada de cobre. Como formas de conexão são usadas conexões mecânicas e soldas de campo, estas sendo as mais recomendadas. Um aterramento bem projetado possui uma impedância típica entre 01 e 10 Ω, encontrando-se em grandes subestações valores bem abaixo de 01 Ω. Em certas locações, como em solos muito secos ou rochosos, é praticamente impossível alcançar estes valores, no qual o projetista deve conviver e traçar alternativas. A resistência de aterramento é muito dependente da constituição do solo, sua umidade e temperatura, portanto pode apresentar grandes variações ao longo do ano. Ainda, pressões devido a equipamentos pesados e até abalos sísmicos podem romper os cabos do sistema de aterramento, sendo necessárias inspeções regulares. Figura 4 - Manuseio dos componentes 7 A resistência de aterramento também pode apresentar variações de acordo com a freqüência e intensidade das correntes injetadas, como por exemplo, para correntes de corrente contínua, a freqüência industrial ou a alta freqüência, comumente presentes em descargas atmosféricas. Níveis elevados de energia em um aterramento podem provocar fenômenos de ionização do solo (efeito corona - pode gerar ruído audível e de radio freqüência e perda de energia), além do aquecimento natural dos cabos e das juntas. Figura 6 Haste copperweld Placa-mãe: Componentes e Formatos. No início, as placas-mãe serviam simplesmente como uma interface entre os demais componentes, uma placa de circuito sem vida própria. Com o passar do tempo, mais e mais componentes passaram a ser integrados à placa mãe, dando origem às placas atuais, que incluem vídeo, som, rede e outros periféricos onboard. Inicialmente, as placas "tudo onboard" enfrentaram preconceito, mas no final acabaram virando norma. Naturalmente, componentes offboard de boa qualidade sempre superam os componentes onboard em desempenho, mas eles ganham na questão do custo, que acaba sendo o fator mais importante para a maioria. Com exceção de poucos, ninguém compra "o computador do sonho", mas simplesmente procura a melhor configuração dentro de um determinado orçamento. Para quem não pode gastar muito (a grande maioria), acaba fazendo mais sentido procurar uma placa mãe de boa qualidade, aproveitando os componentes onboard e investindo o restante em mais memória, um HD de maior capacidade, uma placa de vídeo 3D offboard, ou mesmo um processador um pouco mais rápido, de acordo com o perfil de uso. O componente básico da placa mãe é o PCB, a placa de circuito impresso onde são soldados os demais componentes. Embora apenas duas faces sejam visíveis, o PCB da placa mãe é composta por um total de 4 a 10 placas (totalizando de 08 a 20 faces!). Cada uma das placas possui parte das trilhas necessárias e elas são unidas através de pontos de solda estrategicamente posicionados. Ou seja, embora depois de unidas elas aparentem ser uma única placa, temos na verdade um sanduíche de várias placas. Figura 5 Aterramentodomiciliar Figura 7 Terrômetro - Medidor de Resistência de Aterramento Digital 8 Figura 9 A placa de circuito impresso Na figura 8 temos uma placa mãe com os seguintes componentes onboard: Vídeo; Rede; Áudio. Como o PCB é um dos componentes de mais baixa tecnologia, é comum que a produção seja terceirizada para países como a China, onde a mão de obra é mais barata. É por isso que muitas placas mãe possuem um "made in China” decalcada em algum lugar da placa, mesmo que as demais etapas de produção tenham sido realizadas em outro lugar. A maior parte dos componentes da placa, incluindo os resistores, MOSFETs e chips em geral utilizam solda de superfície, por isso é muito difícil substituí-los manualmente, mesmo que você saiba quais são os componentes defeituosos. Os menores componentes da placa são os resistores e capacitores de estado sólido. Eles são muito pequenos, medindo pouco menos de um milímetro quadrado e por isso são instalados de forma automatizada (e com grande precisão). As máquinas que fazem a instalação utilizam um conjunto de braços mecânicos e, por causa da velocidade, faz um barulho muito similar ao de uma metralhadora. A "munição" (os componentes) também é fornecida na forma de rolos, onde os componentes são pré posicionados entre duas folhas plásticas. Figura 10 Câmata de vapor Depois que todos os componentes são encaixados, a placa passa por um uma câmara de vapor, que faz com que os pontos de solda derretam e os componentes sejam fixados, todos de uma vez. Outros componentes, como os slots, capacitores e a maior parte dos conectores utilizam o sistema tradicional, onde os contatos são encaixados em perfurações feitas na placa e a solta é feita na parte inferior. Na maioria dos casos, eles são instalados manualmente, por operários. É por isso que a maioria das fábricas de placas são instaladas em países da Ásia, onde a mão de obra é barata. No final da produção, a placa mãe Figura 8 Placa mãe onboard 9 passa por mais uma máquina de solda, que fixa todos os componentes com contatos na parte inferior de uma só vez. Figura 11 Fábrica na China Outros componentes importantes como os reguladores de tensão, também chamados de MOSFETs. Uma fonte ATX fornece tensões de 12 v, 05 v e 3.3v, sendo que a maioria dos componentes num PC atual utilizam tensões mais baixas, como os 1.5 ou 0.8v das placas AGP, 1.8v dos pentes de memória DDR 2 assim por diante. Os reguladores são os responsáveis por reduzir e estabilizar as tensões fornecidas pela fonte aos níveis corretos para os diversos componentes. Parte da energia é transformada em calor, de forma que os reguladores estão entre os componentes que mais esquentam numa placa atual. Em muitas placas, eles recebem dissipadores de alumínio e, em alguns casos, até mesmo coolers ativos. O volume e a capacidade dos reguladores de tensão são um quesito importante nas placas "premium", destinadas a suportarem grandes overclocks: Figura 12 Reguladores de tensões A fim de diferenciar seus produtos, cada vez mais fabricantes adotam cores alternativas no PCB das placas, como preto, azul, ou até mesmo vermelho, fugindo do verde tradicional. A cor tem apenas efeito decorativo, não é um indicador da qualidade da placa. Em muitos casos, o acabamento colorido acaba encarecendo o custo de produção. Figura 13 Placa mãe ECS (cor roxa) e Placa mãe ASUS (marron) Da mesma forma como a cor da placa, a cor dos slots pode variar. Os slots PCI, que são originalmente brancos, podem ser azuis numa placa da ECS ou vermelha numa PCChips ou MSI por exemplo. As placas coloridas podem ser usadas para criar um visual diferente ao fazer um casemod. Continuando, existe uma regra geral de que, quanto mais baixa for temperatura de funcionamento, mais tempo os componentes dos computadores tendem a durar. De uma forma geral, um PC onde a temperatura dentro do gabinete seja de 35°C tente a apresentar menos defeitos e problemas de instabilidade e durar mais do que um onde a temperatura seja de 45°C, por exemplo. Naturalmente, existem excessões, já que no mundo real entram em cena os imprevistos do dia a dia e até 10 mesmo falhas na produção dos componentes que abreviem sua vida útil. Mas, se você fizer um teste de maior escala, monitorando o funcionamento de 100 computadores de configuração similar ao longo de 5 anos, por exemplo, vai ver que uma diferença de 10 graus na temperatura influencia de forma significativa a vida útil. Formato AT e ATX AT é a sigla para (Advanced Technology), Os computadores do tipo AT surgiram com o microprocessador INTEL 80286 e a criação de um barramento de dados de 16 bits, que aumentou em muito o desempenho dos microcomputadores em relação aos originais do tipo XT que usavam o microprocessador INTEL 8088 e um barramento de 8 bits. O IBM Personal Computer/AT (IBM 5170), mais conhecido como IBM AT e também chamado às vezes de PC AT ou PC/AT, foi o computador de segunda geração da IBM, construído com o microprocessador 80286 da Intel a funcionar a 6 MHz. Seu uso foi constante de 1983 até 1996. Um dos fatores que contribuíram para que o padrão AT deixasse de ser usado (e o ATX fosse criado), é o espaço interno reduzido, que com a instalação dos vários cabos do computador (flat cable, alimentação), dificultavam a circulação de ar, acarretando, em alguns casos danos permanentes à máquina devido ao super aquecimento. O formato da placa-mãe AT media nada menos que 36 x 32 cm. Placas tão grande acabam sendo caras de se produzir, de forma que pouco depois, em 1986, foi introduzido o formato Baby-AT, onde a placa mede apenas 24 x 33 cm. O formato Baby-AT teve uma sobrevida surpreendente. Além de ser utilizado nas placas para micros 286, 386, 486 e Pentium, ele também foi utilizado nas placas Super 7, usadas nos micros K6-2 e K6-3, que foram produzidas até o final de 2002. A principal característica das placas Baby-AT é que, com exceção do teclado, todos os conectores são presos no gabinete e ligados à placa mãe através de cabos flat, o que tornava a montagem dos micros um pouco mais trabalhosa e contribuía para o amontoamento de cabos dentro do gabinete, prejudicando a ventilação. Elas também utilizavam, tipicamente, conectores DIN para o teclado, ao invés dos conectores mini-DIN usados atualmente. Para ligar um teclado atual, você precisa usar um adaptador. Figura 14 Placa mãe Baby-AT Existiram também placas Baby-AT de tamanho reduzido, com 24 x 24 ou mesmo 22 x 22 cm, geralmente chamadas de micro-AT ou 2/3-Baby. Este formato foi extremamente popular nas placas soquete 7. ATX é a sigla para (Advanced Technology Extended), criado pela Intel em 1995. Pelo nome, é possível notar que se trata do padrão AT aperfeiçoado. Um dos principais desenvolvedores do ATX foi a Intel, e introduzido juntamente com os primeiros micros Pentium II. O objetivo do ATX foi de solucionar os problemas do padrão AT (citados anteriormente), o padrão apresenta uma série de melhorias em relação ao anterior. Atualmente as maiorias dos computadores novos vêm baseadas neste padrão. Entre as principais características do ATX, estão: O maior espaço interno, proporcionando uma ventilação adequada; Conectores de teclado e mouse no formato mini-DIN PS/2 (conectores menores); Conectores seriais e paralelos ligados diretamente na placa-mãe, sem a necessidade de cabos; 11 Melhor posicionamento do processador, evitando que o mesmo impeça a instalação de placas de expansão por falta de espaço. Figura 15 Parteposterior de uma placa mãe ATX Junto com o formato ATX, foi introduzido um novo padrão de fontes de alimentação, onde a fonte passou a fornecer também a tensão de 3.3V, utilizada por diversos componentes e não mais apenas os 12V e 5V das fontes AT. O formato do conector foi alterado e as fontes ATX incorporaram contatos adicionais, que permitem que a fonte seja ligada e desligada via software. Figura 16 Conectores de Alimentação ATX 24 pinos Uma curiosidade é que o padrão ATX original previa o uso de um design de pressão positiva, onde o exaustor da fonte soprava o ar para dentro do gabinete e não para fora, como nos micros atuais. A idéia era reduzir o acúmulo de poeira dentro do gabinete, já que o ar sairia (ao invés de entrar) pelas aberturas do gabinete. O problema era que este design prejudicava a ventilação, já que o ar era aquecido pelos circuitos da fonte. Funcionou bem em conjunto com os primeiros processadores Pentium II, que trabalhavam a frequências relativamente baixas, mas passou a causar problemas de superaquecimento conforme o clock dos processadores foi aumentando. Existem três tamanhos de placas ATX. As placas ATX tradicionais, também chamadas de "full ATX" medem 30.5 x 24.4 cm. Este formato é relativamente raro e reservado às placas mais caras, que trazem 6 ou 7 slots de expansão. Em seguida temos o formato Mini ATX, onde a placa é mais "fina", medindo apenas 28.4 x 20.8 cm. Finalmente, temos o Micro ATX, o formato mais comum, usado nas placas de baixo custo, onde temos apenas 24.4 x 24.4 cm. Os três formatos são intercompatíveis, de forma que você pode perfeitamente instalar uma placa Micro ATX em um gabinete Full ATX. A grande maioria dos gabinetes suporta o uso de qualquer um dos três formatos de placas, mas os gabinetes mais compactos geralmente oferecem uma ventilação ruim. Todos os tamanhos especificados são medidas máximas, que asseguram que as placas funcionem em qualquer gabinete. Nada impede que os fabricantes desenvolvam placas menores (o que é muito comum), dede que a furação da placa continue compatível. É muito comum ver placas Micro ATX com apenas 20.8, ou mesmo 19.8 cm de largura. Produzir placas menores permite reduzir os custos de produção das placas mais simples. Existe ainda o formato Flex ATX, um formato miniaturizado, onde a placa mede apenas 22.9 x 19.1 cm. Este formato foi introduzido pela Intel em 1999, para o desenvolvimento de PCs compactos e de baixo custo. A Via fabrica placas miniaturizadas, que utilizam três formatos proprietários, chamados de Mini-ITX, Nano- ITX e Pico-ITX. Estas placas utilizam processadores Via C7 de baixo consumo e são extremamente econômicas do ponto de vista do consumo elétrico. As placas Pico-ITX (o menor dos três formatos) medem apenas 10 x 7.2 cm! Apesar disso elas são extremamente incomuns, pois são caras e o desempenho é ruim. Em 2003 a Intel tentou introduzir um novo formato, o BTX. Nele, tanto a placa mãe quanto o gabinete são maiores e o fluxo de ar dentro do gabinete é otimizado, de forma a melhorar a ventilação sobre o processador. Um módulo de retenção preso ao gabinete melhorava a fixação da placa-mãe e permitia o uso 12 de dissipadores maiores e mais pesados. Na época, a Intel estava empenhada em lançar versões mais rápidas do Pentium 4, de forma que o padrão BTX foi desenvolvido tendo em mente processadores beberrões, que consumissem acima de 150 watts de corrente e utilizassem coolers gigantescos. Com o lançamento da plataforma Core e a ênfase em processadores eficientes, de baixo consumo, a plataforma BTX foi silenciosamente abandonada. Alguns formatos e suas medidas: Tabela 1 - Formatos de Placas mãe Formato Largura máxima Comprimento máximo Full AT 12” (305 mm) 13” (330 mm) Baby AT 8,5” (216 mm) 13” (330 mm) Full ATX 12” (305 mm) 9,6” (244 mm) Mini-ATX 11,2” (288 mm) 8,2” (208 mm) Micro ATX 9,6” (244 mm) 9,6”(244 mm) Flex ATX 9” (229 mm) 7,5” (191 mm) Figura 17 Placa mãe BTX 13 Gabinetes O gabinete, torre de computador ou caixa de computador (não confundir com CPU), é uma caixa, normalmente de metal, que aloja o computador. Existem vários padrões de gabinete no mercado, sendo que os mais comuns são AT e ATX. O formato do gabinete deve ser escolhido de acordo com o tipo de placa- mãe do micro. Classificação Quanto ao tipo, o gabinete pode ser Desktop AT e Desktop ATX,Gabinete AT e Gabinete ATX. Gabinete "deitado" É usado na posição horizontal (como o vídeo cassete). Sua característica é que ocupa pouco espaço em uma mesa, pois pode ser colocado sob o monitor. Uma desvantagem é que normalmente possui pouco espaço para a colocação de novas placas e periféricos. Outra desvantagem é a dificuldade na manutenção deste tipo de equipamento, mas em alguns casos os ganhos de espaço podem ser mais importantes que outras considerações. Mini-torre É usado na posição vertical (torre). É o modelo mais usado. Uma das desvantagens é o espaço ocupado em sua mesa, a outra é que tem pouco espaço para colocar outras placas e periféricos. Utiliza fonte de alimentação padrão ATX. Torre Possui as mesmas características do mini-torre, mas tem uma altura maior e mais espaço para instalação de novos periféricos. Muito usado em servidores de rede e com placas que requerem uma melhor refrigeração. Utiliza fonte de alimentação padrão ATX. SFF É o acronimo de Small Form Factor, ou seja um gabinete de tamanho reduzido que pode ser utilizado na horizontal e na vertical mas não pode ser considerado um mini torre nem gabinete(deitado). Utiliza fonte de alimentação padrão SFX. Jordan Refrigeração Figura 18 Medidas e furos de Placas ATX, Micro ATX e Flex ATX 14 Com a expansão da capacidade de processamento dos novos processadores, um problema surgiu: o super aquecimento; dando ao gabinete uma nova e importante função que é a refrigeração interna. Utilizam-se diversos artigos para proporcionar a saída do ar quente dos gabinetes, incluindo exaustores, que por padrão utilizam-se estes ventiladores fixados na direção do cooler (ventilador) do processador, removendo o ar quente do mesmo para fora. Em gabinetes mais novos, são instalados dutos laterais como condutores do ar quente dos ventiladores de processadores para fora do computador. Nos gabinetes atuais, a fonte sopra o ar para fora e existe espaço para adicionar três exaustores adicionais. Um atrás, logo abaixo da fonte de alimentação (que também deve soprar o ar para fora), um na parte frontal do gabinete e outro na lateral (sobre o processador), que devem soprar o ar para dentro. Na maioria dos gabinetes novos é utilizado um tubo plástico na abertura sobre o processador, que canaliza o ar externo até o cooler do processador, fazendo com que o ar seja "puxado" para dentro do gabinete. Este design melhora a circulação de ar, sem a necessidade de instalar um cooler adicional. Casemod Casemod é a modificação do gabinete de um computador. O termo é originado da língua inglesa, formado pela junção de "Case" (que significa caixa, gabinete) e "Mod" (significa a contração de modificação). Muitas pessoas, particularmente entusiastas em hardware usam o casemod para ilustrar o poder do computador(mostrando o hardware interno), e também por propósitos estéticos. Gabinetes também são modificados para melhorar a performance do computador. Modificações mais comuns: Window mods: Consiste em colocar uma janela em um dos painéis do gabinete. Lighting mods: Consiste em iluminar o gabinete por dentro ou por fora. É normalmente feito com LEDs e lâmpadas cold cathode (CCLs). Cooling mods: Muitas modificações podem estar relacionadas a esta categoria. A mais comum é simplesmente furar um buraco para uma nova ventoinha, ou simplesmente instalar uma. Pintura em spray: Pintar o gabinete é outro método de distinguir o seu trabalho dos outros. A pintura em spray é o método mais comum, preferido pelos casemodders amadores. Tipos de Casemods Peripheal mods: Periféricos como teclado, mouse, e caixas de som as vezes são pintados ou até modificados para combinar com o gabinete. Alguns casemodders, querendo fazer o computador mais portátil e conveniente, instalam auto-falantes e pequenas telas de LCD no gabinete. Figura 19 Gabinete ATX Figura 20 Casemod com tampa de acrílico (esq.) e uma modificação na Campus Party Brasil (dir.) 15 Case building: Algumas pessoas também constroem seus gabinetes do zero. Alguns fazem disso um trabalho de arte, outros fazem o gabinete parecer algo diferente, como uma caixa de madeira, um galão de gasolina ou até montam ele na parede. Component modding: Consiste em modificar os componentes do computador. Um exemplo é a recolocação de botões de drives óticos. Também é frequente a combinação com "stealthing", que esconde a visibilidade do drive de cd, com uma placa ou uma baia. Uma modificação de risco envolve instalar janelas no disco rígido. Isto é feito em uma sala limpa, onde a poeira é pouca. Poucas pessoas já fizeram, e o resultado varia. Alguns disco rígidos, incluindo o WD Raptor, agora vêm com uma janela padrão. Laptop modding: Laptops podem ser modificados tanto quanto um gabinete comum. A maioria dos laptop mods consiste em uma nova pintura ou outros acabamentos. Alguns também preferem gravar ou cortar desenhos no atrás da tela do laptop. Para evitar violação de garantias, adesivos podem ser comprados, e também são fáceis de remover. Eletricidade básica Sistema Elétrico básico Embora o Wi-Fi e o Bluetooth tenham tornado possível à criação de redes sem fio, ninguém ainda conseguiu Figura 21 gabinetes modificados (casemod) 16 Baterias Embora o Wi-Fi e o Bluetooth tenham tornado possível à criação de redes sem fio, ninguém ainda conseguiu criar uma forma prática de transmitir energia elétrica sem usar os mesmos. Ou seja, ficamos (até certo ponto) livres dos cabos de rede, mas não das baterias. Elas são tão onipresentes que seria difícil imaginar como seria o mundo sem elas. Infelizmente, não existe nenhuma lei de Moore para baterias: elas não dobram de capacidade a cada 18 meses como os processadores. Os avanços na área das baterias são muito mais lentos e incrementais, de forma que qualquer nova tecnologia é comemorada. Tipos de Bateria Chumbo Ácido Tudo começa com as baterias de chumbo ácido (lead acid), que são compostas por um conjunto de placas de chumbo e óxido de chumbo, mergulhadas numa solução de ácido sulfúrico e água. Quando a bateria é descarregada, o ácido "rouba" elétrons dos átomos da placa de chumbo, transformando-o em óxido de chumbo. Ao carregar a bateria, a reação é revertida e os átomos de chumbo são devolvidos às placas. Este é o tipo menos eficiente de bateria, com a pior relação peso/energia, mas em compensação é a tecnologia mais barata, já que o chumbo é um dos metais mais baratos e o processo de fabricação é simples. Outro ponto positivo é que elas são bastante duráveis e não possuem efeito memória, resistindo a um número muito grande de ciclos de carga e descarga. O uso mais comum para elas são os carros e outros veículos, mas mesmo dentro da área de informática elas são muito usadas nos nobreaks e em outros dispositivos onde o peso não é um grande problema. Neste caso, temos sempre baterias seladas, que não precisam de manutenção. Aqui temos um modelo típico, com 12V e 7.2 Ah: Por estranho que possa parecer, baterias como esta chegaram a ser utilizadas nos primeiros notebooks. Na época, "portátil" era qualquer coisa com menos de 12 Kg, de forma que o peso da bateria entrava no orçamento. Um dos últimos desta safra foi o Mac Portable, lançado pela Apple em 1990. Ele pesava 7 Kg, mas em compensação tinha até 10 horas de autonomia e sem efeito memória. Ni-Cad Em seguida, temos as baterias Níquel Cádmio, ou Ni-Cad. Elas ficam no meio do caminho entre a alta densidade energética das baterias Li-ion e a ineficiência das baterias de chumbo ácido. Por serem relativamente baratas, elas foram utilizadas em todo tipo de notebooks e aparelhos portáteis em geral ao longo da década de 1990. A principal característica das baterias Ni-Cad é o temível efeito memória, que ocorre quando a bateria recebe uma seqüência de cargas parciais: a bateria passa a armazenar cada vez menos energia, até que é virtualmente inutilizada. Isso acontece por que as baterias Ni-Cad são compostas por cristais microscópicos, desenvolvidos para proporcionar uma maior área de contato. Depois de algumas cargas parciais, os cristais começam a se juntar, formando cristais maiores. Quanto maiores os cristais, menor é a área de contato e Figura 22 Uma bateria de chumbo e Notebook com bateria de chumbo 17 menos energia a bateria é capaz de armazenar. É possível quebrar os cristais "exercitando" a bateria, através de uma série de ciclos de carga e descarga completa. Alguns carregadores utilizam pulsos de recarga, onde a tensão aplicada varia em ciclos de menos de um segundo. Estes pulsos ajudam a quebrar os cristais, acelerando o processo de recondicionamento. Outra técnica é fazer uma deep discharge, ou seja, uma "descarga profunda", onde a tensão das células é reduzida a um valor muito abaixo do normal, processo seguido por uma recarga completa. Uma bateria Ni-Cad bem conservada e exercitada periodicamente pode proporcionar de 1000 a 1500 ciclos de carga e descarga, o que é muito mais do que uma bateria Li-ion atual suporta. Porém, devido ao efeito memória, a maioria das baterias acaba sendo descartada muito antes. Um segundo problema é que o cádmio usado nas baterias é extremamente tóxico. Conforme as baterias Ni- Cad cresciam em popularidade, maiores eram os estragos, o que acelerou sua substituição pelas baterias Ni- MH e Li-ion. Ni-MH Desenvolvidas a partir da década de 1970 e aperfeiçoadas ao longo da década de 1980, a baterias Ni-MH são uma evolução direta das Ni-Cad. Elas também utilizam o níquel como matéria prima básica, mas o cádmio é substituído por uma liga de metais não tóxicos, amenizando a questão ambiental. Naturalmente, as Ni-MH também possuem seus méritos técnicos. Elas possuem uma densidade energética cerca de 40% superior à das baterias Ni-Cad. Ou seja, um notebook que tem 1:30 horas de autonomia utilizando uma bateria Ni-Cad, teria mais de 2:00 horas caso fosse utilizada uma bateria Ni-MH de dimensões similares. Outra vantagem é que elas são menos suscetíveis ao efeito memória. Realizar um ciclo completo de carga e descarga é normalmente suficiente para reverter os danos causados por algumas recargas parciais. Por outro lado, asbaterias Ni-MH são um pouco mais caras de se produzir e suportam bem menos ciclos de recarga. Enquanto uma bateria Ni-Cad suporta mais de 1000 ciclos, uma bateria Ni-NH já apresenta sinais de envelhecimento após menos de 300 ciclos completos, chegando ao final de sua vida útil depois de cerca de 400 ciclos. Neste ponto, não existe muito que fazer a não ser trocar as células. Originalmente, as baterias Ni-MH também demoravam mais para carregar, até o dobro do tempo que uma bateria Ni-Cad. Com o tempo, os fabricantes passaram a desenvolver carregadores rápidos "inteligentes", que interrompem a recarga quando a bateria atinge seu limite, evitando danos. Embora as Ni-Cad tenham entrado em desuso, sobrevivendo apenas em alguns nichos, as Ni-MH ainda são as mais utilizadas em pilhas recarregáveis, baterias para telefones sem fio e outras áreas "menos nobres". Nos notebooks, palmtops e celulares, elas foram quase que completamente substituídas pelas Li-ion e Li-poli, que são o próximo passo da cadeia evolutiva. Li-ion 18 As baterias Li-ion são o padrão atual. Elas são de longe mais complexas e temperamentais que as Ni-Cad e Ni-MH, mas em compensação possuem uma densidade energética de duas a três vezes maiores que as baterias Ni-MH (considerando duas baterias de mesmo peso), dependendo da técnica de fabricação utilizada. Outra vantagem é que elas não possuem efeito memória. Pelo contrário, descarregar a bateria completamente antes de carregar acaba servindo apenas para desperdiçar um ciclo de carga/descarga, tendo um efeito oposto do esperado. As baterias Li-Ion são uma tecnologia relativamente recente. Os primeiros testes foram feitos na década de 70, utilizando o lítio na forma de metal, com resultados quase sempre catastróficos. O lítio é um material muito instável e por isso as baterias explodiam, destruindo os equipamentos e até ferindo os operadores . Durante a década de 80, as pesquisas se concentraram no uso de íons de lítio, uma forma bem mais estável. Em 1991 a Sony lançou as primeiras baterias comercias. Como as baterias Li-Ion são bastante temperamentais. Em agosto de 2006 a Dell e a Apple anunciaram um mega-recall de baterias, substituindo 5.9 milhões de baterias com células de um lote defeituoso, fabricado pela Sony. Estas células foram acidentalmente produzidas com lítio impuro, contaminado com traços de outros metais. Esta foto, publicada pelo theinquirer.net mostra um dos principais riscos associados: Apesar de não parecer, esta é uma foto real, tirada durante uma conferência, onde um notebook com uma bateria defeituosa literalmente pegou fogo. Naturalmente, a possibilidade de isto acontecer com você é quase tão grande quanto a de ganhar na loteria, mas ela realmente existe. As células de baterias li-ion são bastante instáveis. A maior surpresa é como elas podem funcionar bem na maior parte do tempo, e não as unidades que explodem. As células podem vazar ou explodir se aquecidas a temperaturas superiores a 60 graus, ou caso sejam carregadas além de seu limite energético. E, como a foto mostra isto não é apenas mito. Outro problema é que as células oxidam rapidamente caso completamente descarregado, o que demanda uma grande atenção. Um circuito inteligente foi acrescentado a bateria, mas, o "circuito inteligente" não é tão inteligente assim, pois se limita a monitorar a tensão fornecida pela bateria. Para evitar explosões acidentais, os fabricantes precisam trabalhar dentro de uma margem de tolerância, de forma que normalmente é usada apenas 80 a 90% da capacidade real da bateria. Outra questão interessante, sobretudo nos notebooks, é que as baterias são compostas por de três a nove células independentes. O circuito não tem como monitorar a tensão individual de cada célula, mas apenas do conjunto. Isso faz com que, em situações onde as células fiquem fora de balanço ou em casos onde uma das cédulas apresenta algum defeito prematuro, o circuito interrompe o fornecimento de energia após pouco tempo de uso. Surgem então os numerosos casos onde uma bateria que originalmente durava 2 horas, passa a durar 15 minutos, por exemplo. Na maioria dos notebooks, o circuito da bateria trabalha em conjunto com o BIOS da placa mãe, o que abre margem para erros diversos. É comum que, depois de várias cargas parciais, o monitor do BIOS fique fora de balanço e passe a calcular a capacidade da bateria de forma errônea. Ele passa a sempre fazer recargas parciais, o que faz a bateria durar cada vez menos, muito embora as células continuem perfeitamente saudáveis. É por isso que muitos notebooks incluem utilitários para "calibrar" a bateria, disponíveis no setup. Eles realizam um ciclo de carga e descarga completa, atualizando as medições. Outro (mais um) problema é que as baterias Li-ion "envelhecem" rapidamente, mesmo que não sejam usadas, pois o lítio é um metal extremamente instável, que reage com outros elementos. Figura 23 Explosão de um notebook 19 As baterias da década de 1990 normalmente duravam menos de 3 anos, quer a bateria fosse utilizada ou não. Depois do primeiro ano acontecia uma queda de 5 a 20% (dependendo das condições de armazenamento da bateria), no final do segundo ano a bateria segurava apenas metade da carga e no final do terceiro não segurava mais carga alguma. As baterias suportavam apenas 300 ciclos de carga e descarga, de forma que uma bateria muito exigida chegava a durar apenas alguns meses. Evite descarregar a bateria completamente quando isso não é necessário. O melhor é simplesmente usar e carregar a bateria seguindo seu ciclo de uso. Outra dica é que a durabilidade da bateria é menor quando submetida a descargas rápidas, por isso gravar DVDs no notebook usando a carga das baterias não é uma boa idéia :). A cada 20 ou 30 recargas, é interessante realizar um ciclo completo de carga e descarga, a fim de "calibrar" as medições do chip e do monitor do BIOS. A princípio, retirar a bateria de um notebook que fica ligado na tomada na maior parte do tempo seria uma boa idéia para aumentar sua (da bateria) vida útil. O problema é que a maioria dos notebooks usa a bateria como escape para picos de tensão provenientes da rede elétrica. Removendo a bateria, esta proteção é perdida, o que pode abreviar a vida útil do equipamento. Ao contrário das baterias Ni-Cad, que podem ser recuperadas de diversas maneiras caso vitimadas pelo efeito memória, não existe muito que fazer com relação às baterias Li-Ion. A única forma de ressuscitar uma bateria que chegou ao final de sua vida útil seria abrir e trocar as células, o que é complicado (já as baterias são seladas e as células não podem ser adquiridas separadamente) e perigoso, pois o lítio dentro das células reage com o ar e as células podem explodir (lembra da foto?) Caso a polaridade seja invertida. Esta página inclui dicas de como desmontar uma bateria e substituir as células: http://www.electronics-lab.com/articles/Li_Ion_reconstruct/index_1.html Obs.: Não faça se você não é habilitado em eletrônica, é perigosíssimo. Tentar recuperar uma bateria Li-ion através de uma descarga completa (como nas baterias Ni-Cad), é inútil. Só serviria para oxidar as células, acabando de vez com a bateria. Graças ao chip, as células de uma bateria Li-Ion nunca se descarregam completamente, pois o fornecimento é cortado quando a bateria ainda conserva de 10 a 20% da carga (de acordo com os parâmetros definidos pelo fabricante). Li-poly Ainda dentro da família do lítio, temos as baterias Li-poly, que são baterias "secas", que utilizam um tipo defilme plástico como eletrólito, ao invés de utilizar líquido. Isto simplifica o design da bateria, o que permite produzir células ultrafinas, com até 1 mm de espessura. A principal limitação é que o polímero não é bom condutor, fazendo com que a bateria seja incapaz de fornecer grandes cargas, como as necessárias para disparar o flash de uma câmera, por exemplo. Com o tempo, surgiram baterias Li-poly "híbridas", que utilizam um tipo de gel como eletrólito, eliminando a limitação, mas mantendo a espessura reduzida. Embora ainda caras estas baterias veem ganhando espaço nos celulares e palmtops: Figura 24 Bateria Li-poly Figura 25 Li-poly com filme plástico 20 Células de combustível Finalmente, têm as células de combustível, que produzem energia a partir da reação do hidrogênio com o oxigênio do ar, gerando apenas água, eletricidade e calor como subprodutos. A tecnologia de célula de combustível mais promissora para uso em portáteis é a DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), onde é utilizado metanol (um tipo de álcool combustível, produzido a partir do gás natural). O metanol é, neste caso, utilizado como um meio de armazenamento do hidrogênio, o que permite a construção de células muito mais compactas do que seria se fosse utilizado hidrogênio pressurizado. Ao invés de queimar o combustível, como faria um motor de combustão, a célula de combustível combina o hidrogênio do metanol com o ar, um processo bem mais seguro. Desde 2003, a NEC, IBM, Toshiba e outros fabricantes vêm demonstrando diversos protótipos de células de combustível destinadas a notebooks e palmtops. Na maioria dos casos, as células de combustível são utilizadas como uma bateria secundária, utilizada apenas quando a bateria interna se esgota. Num protótipo demonstrado pela IBM em 2003, uma carga de 130 ml com uma mistura de metanol e água era capaz de gerar 72 watts de energia, suficientes para manter um Thinkpad ligado por 8 horas. Entretanto, os cartuchos de metanol eram relativamente caros e a célula de combustível pesava tanto quanto o próprio Thinkpad. Este protótipo demonstrado pela Antig em Janeiro de 2006 já é bem mais compacto, desenvolvido para ser encaixado na baia do CD-ROM: Em 2005, a Toshiba anunciou o desenvolvimento de uma célula DMFC em miniatura, que poderia ser usada palmtops e outros aparelhos portáteis. Segundo o divulgado, ele poderia manter um MP3 Player ligado por 20 horas (algo similar ao que obtemos usando uma pilha AAA), com uma carga de 2 ml de uma solução de metanol diluído em água: Esta célula produz apenas 0.1 watt de energia, a uma tensão de 0.65v, por isso é utilizável apenas em aparelhos muito pequenos. As células para notebook precisam produzir 200 vezes mais energia, por isso são tão grandes. De qualquer forma, o principal atrativo das células de combustível é a boa autonomia, combinada com a rapidez da recarga. Ao invés de precisar ligar o aparelho no carregador, basta encher o reservatório periodicamente, o que resolve o problema da autonomia. A vida útil das células atuais é estimada em 3.000 horas de uso, mas ela tente a aumentar nas próximas gerações. Apesar disso, o futuro das células de combustível nos portáteis ainda é incerto. Atualmente, elas são muito mais caras que as baterias, o que elimina qualquer vantagem relaciona ao custo. Elas também são grandes, de Figura 26 Protótipo Célula de combustivel de 2003 Figura 27 Antig em Janeiro de 2006 Figura 28 célula DMFC em miniatura, 2005 pela Toshiba. Figura 29 Célula sendo carregada 21 forma que é mais simples utilizar uma bateria de maior capacidade quando o problema é aumentar a autonomia. De 2005 para cá, diversos fabricantes tem anunciado baterias Li-ion de carga ultra-rápida, que podem ser recarregadas em até 1 minuto (como num protótipo demonstrado pela Toshiba em 2005): http://www.dpreview.com/news/0503/05032903tosh1minbatt.asp). Esta nova geração de baterias elimina outro atrativo das células de combustível, que é a rapidez da recarga. Veja: http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_combust%C3%ADvel Componentes Eletrônicos Bateria Nenhum circuito elétrico ou eletrônico pode funcionar sem um gerador de corrente elétrica. Os geradores nada mais são que baterias, pilhas ou fontes de alimentação. Possuem dois terminais, sendo um positivo e um negativo. O terminal positivo é aquele por onde “sai” a corrente, e o negativo é aquele por onde “entra” a corrente. Resistores Este é o mais básico componente eletrônico. Muitos o chamam erradamente de resistência. Seu nome certo é resistor, e a resistência é a sua característica elétrica. Ainda assim o público leigo usa termos como “a resistência do chuveiro elétrico”, “resistência do aquecedor”, “resistência do ferro de passar”, “resistência da torradeira”. Esses dispositivos são resistores formados por fios metálicos com resistência baixa. Ao serem ligados em uma tensão elétrica, são atravessados por uma elevada corrente, resultando em grande dissipação de calor. Note que nas resistências desses aparelhos, o objetivo principal é a geração de calor. Já nos circuitos eletrônicos, suas funções são outras, e não gerar calor. Os resistores usados nesses circuitos devem ter valores tais que possam fazer o seu trabalho com a menor geração de calor possível. Você pode diferenciar os resistores dos capacitores que aparecem na foto pela cor. Os resistores são escuros e possuem números decalcados, enquanto os capacitores são de uma cor clara. Estes pequenos capacitores são sólidos, compostos de um tipo de cerâmica. Eles são muito diferentes dos capacitores eletrolíticos (que veremos em detalhes a seguir) e possuem uma capacitância muito mais baixa. Capacitores O capacitor é um componente eletrônico capaz de armazenar e fornecer cargas elétricas. Ele é formado por duas placas paralelas, separadas por um material isolante, chamado dielétrico. Quando o ligamos a uma Figura 30 Baterias e o seu símbolo Figura 31 Resistores e o seu símbolo Figura 32 Diferenciar os resistores dos capacitores 22 tensão fixa, momentaneamente passa por ele uma pequena corrente, até que suas placas paralelas fiquem carregadas. Uma fica com cargas negativas (elétrons) e outra com cargas positivas (falta de elétrons). Os capacitores têm várias aplicações nos circuitos eletrônicos. Um das principais é a filtragem. Eles podem acumular uma razoável quantidade de cargas quando estão ligados a uma tensão. Quando esta tensão é desligada, o capacitor é capaz de continuar fornecendo esta mesma tensão durante um pequeno período de tempo, funcionando, portanto como uma espécie de bateria de curta duração. Imagine uma situação onde o processador está em um estado de baixo consumo de energia e subitamente "acorda", passando a operar na frequência máxima. Temos então um aumento imediato e brutal no consumo, que demora algumas frações de segundo para ser compensado. Durante este período, são os capacitores que fornecem a maior parte da energia, utilizando a carga armazenada. Tanto o processador principal, quanto a GPU da placa de vídeo e controladores responsáveis por barramentos diversos (PCI Express, AGP, PCI, etc.) são suscetíveis a variações de tensão, que podem causar travamentos e até mesmo danos. Basicamente, é graças aos capacitores que um PC pode funcionar de forma estável. Existem diversostipos de capacitores. Os mais usados em placas-mãe e outros componentes são os capacitores eletrolíticos. Eles possuem uma boa capacidade e são muito baratos de se produzir, daí a sua enorme popularidade. O problema é que eles possuem uma vida útil relativamente curta, estimada em de 1 a 5 anos de uso contínuo, variando de acordo com a qualidade de produção e condições de uso. Entre os fatores "ambientais", o que mais pesa na conta é a temperatura de funcionamento. Uma redução de 10 graus na temperatura interna do gabinete pode resultar num aumento de até 100% no tempo de vida útil dos capacitores, daí a recomendação de caprichar na ventilação e, caso necessário, instalar exaustores adicionais. Durante a década de 1990 existiram muitos casos de placas mãe com capacitores de baixa qualidade (sobretudo em placas da PC-Chips, ECS e da Abit), que falhavam depois de apenas um ou dois anos de uso. Recentemente, as coisas melhoraram, com os fabricantes percebendo que usar capacitores de baixa qualidade acaba causando mais prejuízo do que ganho. Infelizmente, como temos uma grande predominância de equipamentos de baixa qualidade aqui no Brasil, ainda é preciso ter cuidado. Com o passar do tempo, os capacitores eletrolíticos perdem progressivamente a sua capacitância, deixando os componentes desprotegidos. O capacitor passa então a atuar como um condutor qualquer, perdendo sua função. Sem a proteção proporcionada por ele, os circuitos passam a receber diretamente as variações, o que, além de abreviar sua vida útil, torna o sistema como um todo mais e mais instável. Como o processo é muito gradual, você começa notando travamentos esporádicos nos momentos de atividade mais intensa, que passam a ser mais e mais freqüentes, até chegar ao ponto em que você acaba sendo obrigado a trocar de placa mãe, pois o micro simplesmente não consegue mais nem concluir o boot. Nestes casos, o defeito raramente é permanente, de forma que ao substituir os capacitores defeituosos, a placa volta a funcionar normalmente. É aí que entram os técnicos e empresas que fazem manutenção de placas mãe, substituindo capacitores e outros componentes defeituosos. Figura 34 Capacitores e seu símbolo Figura 33 Capacitores de desacoplamento, Figura 35 Capacitores eletrolíticos 23 Internamente, um capacitor eletrolítico é composto por duas folhas de alumínio, separadas por uma camada de óxido de alumínio, enroladas e embebidas em um eletrólito líquido (composto predominantemente de ácido bórico, ou borato de sódio), que acaba evaporando em pequenas quantidades durante o uso. Como o capacitor é hermeticamente selado, isto com o tempo gera uma pressão interna que faz com que ele fique estufado. Este é o sinal visível de que o capacitor está no final de sua vida útil. Em alguns casos, o eletrólito pode vazar, corroendo as trilhas e outros componentes próximos e assim causando uma falha prematura do equipamento. Ao contrário de chips BGA e outros componentes que usam solda de superfície, os contatos dos capacitores são soldados na parte inferior da placa. Embora trabalhoso, é possível substituir capacitores estufados ou em curto usando um simples ferro de solda, permitindo consertar, ou estender a vida útil da placa. Aqui temos um caso dramático, de uma placa com diversos capacitores estufados, três deles já apresentando sinais de vazamento: Atualmente, cada vez mais fabricantes estão passando a oferecer placas com capacitores de estado sólido, que, embora mais caros, são muito mais duráveis que os capacitores eletrolíticos. Como o uso deles aumenta em até US$ 10 o custo de produção da placa (o que acaba causando um aumento de 20% ou mais no preço final) eles são oferecidos apenas em placas "premium", desenvolvidas para o público entusiasta. Com o passar do tempo, entretanto, o uso tende a se tornar mais comum. Os capacitores de estado sólido podem ser diferenciados dos eletrolíticos facilmente, pois são mais compactos e possuem um encapsulamento inteiriço: Bobina A bobina é um componente elétrico construído por um fio enrolado em várias voltas. Seu valor é a indutância, e a unidade de medida é o henry (H). Esta unidade é muito elevada para medir as bobinas da vida real, portanto são mais utilizados o milihenry (mH) e o microhenry (mH). A bobina é atravessada facilmente pela corrente contínua. Corrente alternada de baixa freqüênica também tem facilidade para atravessar uma bobina, mas quanto maior é a freqüência, maior é a dificuldade. Esta característica é inversa à do capacitor. Por isso, associações de capacitores e bobinas são usadas para formar filtros de vários tipos, como por exemplo, os sintonizadores. Quando giramos o botão sintonizador de estações de um rádio Capacitores com defeitos Figura 36 Capacitores com defeitos Figura 37 Capacitores Sólidos Figura 38 Bobinas e seus símbolos 24 (DIAL), estamos na verdade atuando sobre um capacitor variável, associado a uma bobina, selecionado a freqüência desejada. Transformador Quando duas bobinas são enroladas sobre o mesmo núcleo, temos um componente derivado, chamado transformador. Cada uma das bobinas é chamada de enrolamento. Quando aplicamos uma tensão no primeiro enrolamento (chamado de primário), podemos retirar uma outra tensão, sendo gerada pelo segundo enrolamento (secundário). Isto pode ser usado para aumentar ou reduzir a tensão. Em uma fonte de alimentação convencional (não chaveada), o primeiro circuito é um transformador, que recebe a tensão da rede elétrica (110 ou 220 volts) e gera no secundário uma outra tensão alternada, porém de menor valor. Os transformadores têm muitas outras aplicações. São usados, por exemplo, como isoladores da linha telefônica em modems. Eles protegem (até certo ponto) o modem de eventuais sobre tensões na linha telefônica. Pelo fato de terem uma indutância, eles também atuam como filtros de ruídos. Diodo O diodo é um componente classificado como semicondutor. Ele é feito dos mesmos materiais que formam os transistores e chips. Este material é baseado no silício. Ao silício são adicionadas substâncias chamadas genericamente de dopagem ou impurezas. Temos assim trechos tipo N e tipo P. A diferença entre os dois tipos está na forma como os elétrons são conduzidos. Sem entrar em detalhes sobre microeletrônica, o importante aqui é saber que quando temos uma junção PN, a corrente elétrica trafega com facilidade do treho P para o trecho N, mas não consegue trafegar no sentido inverso. O diodo possui seus dois terminais ligados às partes de uma junção PN. A parte ligada ao P é chamada de anodo, e a parte ligada ao N é chamada de catodo. A corrente elétrica trafega livremente no sentido do anodo para o catodo, mas não pode trafegar no sentido inverso. Por causa desta característica, os diodos são usados, entre outras aplicações, como retificadores. Eles atuam no processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua. O LED é um tipo especial de diodo que tem a capacidade de emitir luz quando é atravessado por uma corrente elétrica. Como todo diodo, o LED (Light Emitting Diode) permite a passagem de corrente (quando acende) no sentido direto, do anodo para o catodo. No sentido inverso, a corrente não o atravessa, e a luz não é emitida. Existem LEDs que emitem luz vermelha, verde, amarela e azul. Existem LEDs que emitem luz infravermelha, usados em sistemas de alarmes. Existem ainda os que emitem luz vermelha ou verde, dependendodo sentido da corrente. São na verdade dois LEDs, um vermelho e um verde, ambos montados sobre a mesma base, e ligados em paralelo, um no sentido direto e outro no inverso. Este tipo de LED é usado, por exemplo, em gravadores de CD-ROM. Quando estão lendo, emitem luz verde ou amarela. Quando estão gravando, emitem luz vermelha. Display numérico Figura 39 Transformador e seu símbolo Figura 40 Transformador usado em um modem Figura 41 Diodos e seu símbolo Figura 42 LEDs e seu símbolo 25 A luz emitida por um LED parte de um pequeno ponto luminoso, onde está a junção PN. Graças ao um difusor ótico, que é uma semi-esfera, temos a sensação de que a luz sai de todo o LED, e não apenas da junção PN. Podemos ter difusores de vários formatos, inclusive retangulares. O display digital com LEDs é um conjunto com 7 LEDs, cada um deles com um difusor retangular. Muitas vezes existe um oitavo LED que indica o ponto decimal. Cada um dos segmentos do display pode ser aceso ou apagado individualmente, e dependendo da combinação, diferentes números são formados. Uma das características do display digital formado por LEDs é sua alta luminosidade. Em aplicações em que são usadas pilhas ou baterias, este tipo de display tem um problema: o consumo de corrente é relativamente elevado para a bateria. Mais eficiente é o display de cristal líquido, que não é luminoso, mas seu consumo de corrente é muito menor. As calculadoras e relógios digitais dos anos 70 usavam displays com LEDs. As pilhas das calculadoras ficavam logo gastas. Os relógios ficavam apagados, e era preciso pressionar um botão lateral para acender o display e ver as horas. Já nos anos 80, os displays de cristal líquido passaram a ser mais comuns em calculadoras, relógios e em outros aparelhos alimentados por baterias. Diodos - (quase) tudo que você precisa saber sobreVocê sabe qual a função, como são feitos e para que serve este componente que é a base da eletrônica digital? Então confira conosco.Comentários Maximiliano Meyer - 14/06/2015 13:00 O que é e como funciona um Diodo de Junção? Diodo de Junção é uma estrutura formada a partir de uma junção PN, que por sua vez é a estrutura básica que compõe os semicondutores, tais como os próprios diodos e os transistores. É o mais simples dos componentes eletrônicos, e, como veremos abaixo, pode servir como um isolante ou condutor, dependendo de sua polarização. O diodo é formado por uma junção entre um cristal tipo P (lado positivo – também chamado de ânodo) e outro tipo N (lado negativo – também chamado de cátodo). Dentro desses cristais, compostos por Silício (mais comum) ou Germânio serão inseridas impurezas (prática chamada de dopagem), que nada mais são do que átomos de Boro. A escolha por este elemento decorre do fato de que por ele ser impuro, um trivalente, no lado P sempre irá haver uma lacuna, ou seja, ficará faltando 1 elétron para completar 8 e estabilizar o semicondutor. Já no lado N ocorre o inverso: Preenchido com Silício (ou Germânio) e com Fósforo, esse cristal irá sempre ter 1 elétron a mais, já que o fósforo possui 5 elétrons na última camada, restando 1 após a ligação covalente. Embora os cristais separados não tenham muita representatividade, quando ligados entre si a mágica acontece. Ao juntarem-se, as lacunas do lado P atraem o elétron que está sobrando no lado N, equilibrando o diodo, já que, segundo as leis da física, cargas opostas atraem- se. Tal ato chama-se recombinação. No entanto, é preciso ressaltar que este amalgamento só é feito no centro, onde as forças de atração são mais fortes. Naquela área, todos ficarão com 8 elétrons na última camada, ficando estáveis quimicamente. Os mais distantes, porém, não sofrem a recombinação. Esta zona de estabilidade pode ser chamada de camada de depleção, ou, barreira de potencial. Para ser usada, a junção pode ser polarizada reversamente, que será quando a corrente sairá do polo negativo da bateria e entrará no cristal P (lado positivo) e sairá na ponta do cristal N (lado negativo), indo para a ponta positiva da bateria. Com esse método acontecerá a mesma atração de opostos Figura 43 Display digital formado por LEDs. Este possui 04 dígitos 26 que vimos acima: A corrente que sairá do lado negativo da bateria vai atrair as lacunas do lado positivo do diodo, e a corrente elétrica do polo positivo da bateria vai atrair os elétrons em excesso do lado negativo do diodo. Com este processo as respectivas cargas concentrar-se-ão nos extremos do diodo, criando uma enorme camada de depleção, fazendo com que a corrente elétrica não consiga circular por ele. Por isso que um diodo polarizado reversamente não conduz energia. Outra forma em que pode ser encontrado o diodo é através da junção PN polarizada diretamente. Ao contrário do exemplo anterior, esse ligará o polo positivo da bateria com o lado positivo do diodo e o negativo com o negativo. Assim, na prática, haverá uma repulsão da corrente e dos elétrons presentes no diodo. Com tal fenômeno os mesmos irão se afastar das extremidades, aproximando-se do centro e diminuindo a zona de depleção. Quanto maior a carga elétrica aplicada, maior a repulsa e o afastamento e menor a zona de depleção, até chegar ao ponto em que ela inexiste e os elétrons estarão livres para recombinarem-se (cerca de 0,7 volts para diodos de silício e 0,3 para os de germânio). Isso ocorrerá tanto no sentido real como convencional da corrente. Veja como a carga vai aumentando e, a camada depleção vai inversamente e proporcionalmente diminuido até sumir Entre as principais aplicações do diodo, podemos citar: Em tudo que envolvemos energia elétrica estamos inevitavelmente envolvendo risco de danos, isso serve tanto para um controle remoto, um eletrodoméstico, etc. Porém, o Diodo de Junção é utilizado para minimizar os riscos de estrago nos aparelhos. Funciona assim: Como vimos anteriormente, ao colocarmos um deles em um componente e fazermos as respectivas ligações, teremos um lado que passa corrente, e um outro que corta a corrente. Assim, utilizando o lado que não deixa passar eletricidade podemos, por exemplo, evitar o dano de uma pilha colocada ao contrário no controle remoto. RELACIONADO Conhecendo o Arduino Uno Uma outra aplicação do diodo, e talvez uma das mais importantes, é a transformação de corrente alternada (AC) em corrente contínua (CC), em um processo que é conhecido como “Retificação”. Esse processo faz-se necessário pelo fato de que a energia que sai das nossas tomadas é alternada e a grande maioria dos nossos eletrodomésticos funcionam em corrente contínua. Dessa forma, dentro do nosso equipamento será feita uma conversão por meio do diodo, fazendo com que todos funcionem certinho e sem maiores riscos. Os diodos ainda podem ser usados como Led’s. Porém, para que este processo ocorra e eles passem a emitir luz, terão de ter uma polarização e uma composição química um pouco diferente. Na prática a luz é emitida após a corrente passar por ele e gerar uma radiação luminosa. Dessa forma o diodo pode estar presente em praticamente todos os cantos, desde semáforos até a luzinha do controle remoto (gerando o sinal infravermelho que passa instruções ao eletrônico e que não enxergamos). Em uma última aplicação bem usual do diodo podemos citar a queda de tensão que ele força a ocorrer. Por exemplo, se tivermos uma corrente de 10 volts e nosso componente suportar apensa 7 volts, poderemos usar alguns diodos para impelir uma queda de tensão. Neste caso usaríamos, por exemplo, 5 diodos. A conta é feita da seguinte maneira: Como dissemos anteriormente, a resistência do diodo de junção composto de silício é de 0,7 27 volts. Nesse caso, se colocássemos 5 deles, conseguiríamos gerar uma resistência de 3,5 voltas, fazendo
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