capítulo 1: componentes discretos e modelos equivalentes ... · pdf...
TRANSCRIPT
![Page 1: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/1.jpg)
Componentes discretos e modelos
equivalentes para RF
Capítulo 1:
![Page 2: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/2.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Radiofrequências
2
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
• espectro eletromagnético de 9 kHz a 300 GHz utilizada na
radiocomunicação
![Page 3: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/3.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
3
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 4: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/4.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Efeito pelicular
• “Fenômeno responsável pelo aumento da resistência
aparente de um condutor eléctrico em função do
aumento da frequência da corrente eléctrica que o
percorre”
4
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 5: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/5.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.• Auto indutância:
– Corrente alternada -> campo magnético ->expande/contrai -> tensão induzida -> opõem alterações corrente
– Cálculo:
� � 0,002��2,3 log4�
�� 0,75 ����
L – Indutância em µH
l – Comprimento do fio em cm
d – Diâmetro do fio em cm
– Exemplo: 5cm de fio nº22 de cobre
� � 0,002�5��2,3 log4 � 5
0,0644� 0,75 �� � 57��
– Conclusão: todos condutores em RF exibem comportamento de indutores
5
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 6: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/6.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.• Tabela AWG para bitola de fios
6
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 7: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/7.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Resistores
7
• Resistores
– Propriedade material que determina a taxa na
qual energia elétrica é convertida em térmica
por uma dada corrente.
– Modelo para RF:
C = capacitâncias parasitas
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 8: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/8.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.• C e L ressonam produzindo pico de impedância:
• Exemplo: calcule a resistência de um resistor 10k ohm
quando ele opera em 200MH. Considere que ele é feito de
1,27cm de fio nº14 e tem capacitância parasita de 0.3pF.
• Resistor de filme fino (“thin-film”)
– baixa reatância até 3GHz)8
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 9: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/9.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Capacitores
• Uso em RF:
– Bypass, acoplamento, ressonância e filtros
• Equação e armazenamento de energia:
C ��
��
0.2249 !
� "
– = permissividade
–#
#$� %= constante dielétrica (comparação com o ar como dielétrico)
• Circuito equivalente em RF:
9
•Rs=perda dissipação expressão como o fator de potência (FP)
•Rp=resistência de isolação (100 Gohms)
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 10: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/10.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
• Resistência CA do capacitor:o &' � ()*∅
o Resis. Efetiva série = ESR = ,-.."/
01
o Fator dissipador = FD = 234
56.100%
o Fator qualidade = Q = .
,7
Onde: ∅ diferença fase entre I e V
• Comportamento:
10
•Fr=indutância fica em ressonância séria com capacitor
•Acima Fr capacitor age como indutor
•Análise por “Network analyzer”
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências http://www.vishay.com/docs/45050/highq.pdf
![Page 11: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/11.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
• Tipos capacitores:
– Classificação segundo tipo dielétrico e porlaridade
11
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 12: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/12.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
12
Capacitores Cerâmicos:
• Constante dielétrica (K) entre 5 e 10000
• Quanto maior o K, pior na sensibilidade à temperatura
• Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros
• Uso típico em circuitos chaveados e bypass
• Modelos desenvolvidos especialmente para RF (alto Q)
• Capacitores compensadores de temperatura (ou
NPO ceramics – negative positive zero)
• Chip caqpacitors
disco
chip
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 13: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/13.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
13
Capacitores de mica:
• Constante dielétrica (K) em torno de 6 (tamanho grande)
• Estabilidade em função da temperatura e tempo
• Usado em circuitos de precisão, ressonantes, filtros e alta frequência
• Mais precisos; baixas perdas (alto Q)
• Mais caro que cerâmicos
Capacitores filme metalizado:
• Engloba muitos (teflon, poliéster, policarbonato, papel, etc)
• Usado em filtragem, bypass e acoplamento
• Os de teflon, poliestireno e policarbonato apresentam capacitância precisa com variação ±2% em
toda a faixa de temperatura de operação (evitar após 85ºC, especialmente poliéster)
• Geralmente de tamanho maior que os equivalentes de cerâmica
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 14: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/14.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
14
Tantalum:
• polarizado
• barato
• Não altera capacitância com tensão
Eletrolítico:
• Termo genérico para capacitores de tantalum, alumínio e nióbio
• polarizados
• Altas capacitâncias
• Filtragem, by-pass, sinais DC, etc
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 15: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/15.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Indutores
15
• Fluxo magnético entre bobinas
– Aumento da auto-indutância
• Grandes alterações em frequência
Capacitâncias distribuídas
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 16: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/16.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
• Modelo indutor para RF:
• Comportamento em frequência
Xc= 89� � 2:;�
� �5<
4=
16
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 17: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/17.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
• Indutor sem núcleo
� �0.394>?@?
9> A 10�
– Onde: r=raio bobina em cm; l=comprimento bobina em cm e
L=indutância (microHenries)
• Necessidade de melhorar permeabilidade do
fluxo magnético
– Núcleo magnético
17
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 18: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/18.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
• Toróide:
– Indutor com núcleo magnético
– Modelo RF com toróide:
• Rp= perda histerese
18
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
![Page 19: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/19.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
19
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências
Modelo resistor:
Modelo indutor:
� �CD
E3
• Cd=capacitância parasita
• Rs= resistência enrrolanetos
Modelo capacitor:
• Rp= resistência isolação
• Rs= perda dissipação
• RL = resistência de carga
• ESR=resistência em série efetiva (combina Rs, Rp e resistência AC do cap.
� �CF
GHE)I� �
ED
CF
C( �1
2:;J
CD � 2:;�
![Page 20: Capítulo 1: Componentes discretos e modelos equivalentes ... · PDF file•Precaução no uso em circuitos ressonantes e filtros ... •Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022020203/5a7010d27f8b9a98538ba470/html5/thumbnails/20.jpg)
Cir. Eletrônica Aplica.
Referências para estudo
• Capítulo 1 e seções abaixo listadas do livro “RF
Circuit design” de Chris Bowick (2ª ed):
– Wire; Resistors; Capacitors; Inductors; Toroids (até
pág. 13)
20
Capítulo 1:
Componentes e
modelos para RF
• Espectro
• Efeito pelicular
• Fios
• Resistores
• Capacitores
– Tipos Capacitores
• Indutores
– Núcleos
– Toróide
• Resumo
• Referências