Circuitos eletrônicos

Autor: 
Sidney Soclof

Talvez você já tenha ouvido falar do termo chip, especialmente se o assunto é hardware de computação. Um chip é uma pequena peça de silício, geralmente com cerca de um 1 cm2. Um chip pode ser um único transistor (peça de silício que amplifica sinais elétricos ou serve como comutador liga/desliga para uso em computadores). Ele também pode ser um circuito integrado, composto por muitos transistores interconectados. Os chips ficam abrigados no interior de um invólucro de plástico ou cerâmica conhecido como pacote. Às vezes, as pessoas se referem a todo o pacote pelo nome chip, mas o chip na verdade é o que fica dentro do pacote.

Existem dois tipos básicos de circuito integrado (CI): monolítico ou híbrido. Os CI monolíticos incluem todo o circuito em um único chip de silício. Podem variar em complexidade de apenas alguns transistores a milhões de transistores em um chip microprocessador para computadores. Um CI híbrido é um circuito com diversos chips encapsulados no mesmo pacote. Os chips em CI híbrido podem ser uma combinação de transistores, resistores, capacitores e chips CI monolíticos.

A revolução dos CI: microeletrônica

Nos dias iniciais dos circuitos eletrônicos, componentes como tubos de vácuo e transistores eram aparelhos individuais montados em um chassi metálico ou em placas de circuito impresso. Mas, em 1959, dois pesquisadores, Jack Kilby, da Texas Instruments, e Robert Noyce, da Fairchild Semicondutor (que trabalhavam independentemente) deram início à revolução da microeletrônica ao desenvolver o primeiro circuito integrado.

Eles descobriram como combinar ou integrar diversos transistores e resistores, e como conectá-los para formar um circuito, tudo isso na mesma pequena peça de silício. Hoje, sistemas eletrônicos muito complexos - como microprocessadores que contêm milhões de transistores - podem se encaixar em uma peça de silício de 6 cm2. São esses circuitos integrados que tornam possíveis os computadores modernos.

Uma placa de circuito impresso, ou PCB, serve de base ao circuito eletrônico. A PCB e seus componentes compõem uma placa montada de circuito impresso, ou PCBA. Uma PCB de múltiplas camadas pode conter até 10 PCB empilhadas. Condutores de cobre eletrificados que passam por orifícios conhecidos como vias conectam as PCB individuais e elas formam um circuito eletrônico tridimensional.

O mais importante elemento em um circuito eletrônico são os transistores. Os diodos são pequenas peças de silício que agem como válvulas permitindo fluxo de corrente em apenas uma direção. Outros componentes eletrônicos são elementos passivos, como os resistores e os capacitores. Os resistores oferecem uma resistência específica à corrente e os capacitores armazenam carga elétrica. O terceiro elemento passivo básico de um circuito é o indutor, que armazena energia em forma de campo magnético. Os circuitos microeletrônicos raramente empregam indutores, mas eles são comuns em circuitos de energia de maior porte.

A maior parte dos circuitos é projetada por meio de programas de design assistido por computador, ou CAD. Muitos dos circuitos usados em computadores digitais são extremamente complexos e utilizam milhões de transistores, de modo que o CAD é a única maneira prática de projetá-los. O projetista do circuito começa com uma especificação geral de seu funcionamento e o programa CAD propõe um padrão complexo de interconexões.

Quando o padrão metálico de interconexão é gravado em uma PCB ou chip de CI, uma camada de proteção resistente à gravação é usada para definir o padrão do circuito. O metal exposto é recoberto pela gravação química, o que deixa na placa apenas o padrão de metal que conecta os diferentes componentes.

Por que a CA é usada em circuitos eletrônicos?

Em circuitos eletrônicos, as distâncias são muito pequenas, então por que usar CA? Primeiro, as correntes e voltagens desses circuitos representam fenômenos constantemente mutáveis, de modo que as representações elétricas, ou análogas, também mudam constantemente. A segunda razão é que as ondas de rádio (como as usadas em televisores, fornos de microondas e celulares) são sinais de CA em alta freqüência. As freqüências usadas em todos os tipos de comunicação sem fio vêm avançando firmemente ao longo dos anos, da banda dos kilohertz (kHz), nos dias iniciais do rádio, para a dos megahertz (mHz) e gigahertz (gHz) de hoje.

Os circuitos eletrônicos usam CC para fornecer energia aos transistores e outros componentes dos sistemas eletrônicos. Um circuito retificador converte a energia CA em CC, reduzindo a voltagem elevada do sistema CA.

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