Bloco 1 · Princípios da eletrónica

Eletricidade e eletrónica

• Eletricidade — estuda a produção, transporte e uso da energia elétrica (potência, instalações).
• Eletrónica — estuda o controlo de pequenas correntes para processar sinais e informação (amplificar, comutar, temporizar).
• No automóvel, a eletrónica está em todo o lado: ECU, sensores, atuadores, iluminação LED, sistemas de conforto.
• O eletrão tem carga negativa; a corrente convencional flui do + para o − (sentido oposto ao dos eletrões).

Grandezas fundamentais

• Tensão (U) — "pressão" elétrica; diferença de potencial entre dois pontos.
• Corrente (I) — fluxo de carga por segundo; 1 A = 1 C/s.
• Resistência (R) — oposição à passagem de corrente.
• Potência (P) — energia por unidade de tempo: P = U × I.

Múltiplos e submúltiplos (essenciais em eletrónica):

Sinais analógicos e digitais

• Analógico — varia de forma contínua no tempo (ex.: som, tensão de um sensor de temperatura). Infinitos valores possíveis.
• Digital — assume apenas níveis discretos, tipicamente 0 e 1 (LOW/HIGH). Robusto ao ruído.
• Espectro de frequência — um sinal pode decompor-se em frequências (Hz); a frequência mede quantos ciclos por segundo.

Analógico  ~~~∿∿∿~~~   (onda contínua)
Digital     ___|‾‾|___|‾‾|__  (níveis 0/1)

• Conversão entre mundos: ADC (analógico→digital) e DAC (digital→analógico).

Bloco 2 · Esquemas e componentes passivos

Simbologia e esquemas

• Um esquema elétrico representa o circuito com símbolos normalizados, não com o aspeto físico.
• Ler um esquema é ler um "mapa": onde estão os componentes e como se ligam.

• Nós = pontos de ligação; um ponto cheio indica junção elétrica.

Resistência, capacitância e indutância

• Resistência (R) — limita a corrente; dissipa energia em calor. Código de cores (bandas) dá o valor.
• Condensador (C) — armazena carga num campo elétrico; unidade farad (F). Bloqueia DC, deixa passar AC.
• Indutância/Bobina (L) — armazena energia num campo magnético; unidade henry (H). Opõe-se a variações de corrente.

• Relés — interruptor eletromecânico: uma pequena corrente na bobina fecha contactos que controlam uma corrente maior. Muito usado no automóvel (buzina, faróis, ventoinha).

Código de cores das resistências

Ler as bandas da esquerda para a direita (4 bandas):

• 4.ª banda = tolerância (ouro ±5%, prata ±10%).
• Exemplo: Castanho-Preto-Vermelho-Ouro → 1, 0, ×100 = 1000 Ω = 1 kΩ ±5%.

Bloco 3 · Teoremas de circuitos

Lei de Ohm e potência

• Lei de Ohm: U = R × I — base de todos os cálculos.
• Reordenando: I = U / R e R = U / I.
• Potência: P = U × I = R × I² = U² / R.

Exemplo resolvido:
Resistência de 220 Ω ligada a 5 V.

I = U / R = 5 / 220 = 0,0227 A = 22,7 mA
P = U × I = 5 × 0,0227 = 0,114 W → usar resistência de 1/4 W

• Verificar sempre se a potência dissipada não excede a da resistência (¼ W, ½ W…).

Associação de resistências

Em série (mesma corrente, tensões somam):

R_total = R1 + R2 + R3 + …

Em paralelo (mesma tensão, correntes somam):

1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + …   (para duas: R1·R2/(R1+R2))

Leis de Kirchhoff:

• KCL (nós): a soma das correntes que entram = soma das que saem.
• KVL (malhas): a soma das tensões numa malha fechada = 0.

Thévenin e Norton

• Teorema de Thévenin — qualquer rede linear vista de dois terminais equivale a uma fonte de tensão U_th em série com uma resistência R_th.
• Teorema de Norton — a mesma rede equivale a uma fonte de corrente I_n em paralelo com R_n.
• Relação: U_th = I_n × R_n e R_th = R_n.

Para que servem? Simplificam a análise: substituem um bloco complicado por um modelo simples de 2 elementos para estudar a carga.

Rede complexa  ⇒  [U_th]—[R_th]—○ terminais

Bloco 4 · Semicondutores

Semicondutores e díodos

• Semicondutor — material (silício, germânio) entre condutor e isolante; a dopagem cria zonas N (excesso de eletrões) e P (lacunas).
• A junção P-N é a base de díodos e transístores.

Díodo — deixa passar corrente num só sentido:

• Diretamente polarizado (ânodo +): conduz (queda ≈ 0,7 V no silício).
• Inversamente polarizado: bloqueia.

Retificação com díodos

Aplicação típica: transformar corrente alternada em contínua.

• Meia-onda — 1 díodo; aproveita só metade da onda.
• Onda completa (ponte) — 4 díodos; aproveita as duas metades.
• Um condensador de filtragem alisa a tensão de saída.

AC ~  →  [ponte de díodos]  →  DC pulsante  →  [C]  →  DC alisada

• No automóvel, o alternador usa uma ponte retificadora para carregar a bateria em DC.

Transístores (TJB)

• Transístor — dispositivo de 3 terminais: Base (B), Coletor (C) e Emissor (E).
• Uma pequena corrente na base controla uma corrente grande C→E: funciona como amplificador ou interruptor.
• Ganho β (hFE): I_C = β × I_B.

Zonas de funcionamento:

• Variantes: Darlington (dois transístores, ganho enorme), fototransístor (base ativada por luz), NPN / PNP.

Condensadores na prática

• Tipos: cerâmico (pequenos valores, alta frequência), eletrolítico (grandes valores, polarizado — respeitar +/−), tântalo, poliéster.
• Funções: filtragem, acoplamento/desacoplamento, temporização, armazenamento de energia.
• Reatância capacitiva: diminui com a frequência → deixa passar melhor os sinais rápidos (AC).

Atenção: um eletrolítico ligado ao contrário pode rebentar. Ver sempre a banda do −.

Bloco 5 · Circuitos integrados

Circuitos integrados (CI)

• Um CI reúne milhares/milhões de componentes num único chip de silício.
• Vantagens: pequenos, baratos, fiáveis, baixo consumo.
• Limitações: dissipação de calor limitada, potências baixas, difíceis de reparar (substituem-se).

Classificação por integração: SSI, MSI, LSI, VLSI (muito grande escala).

Tipos de cápsula: DIP (through-hole, pinos em duas filas), SMD/SOIC (montagem à superfície), QFP, BGA.

• Exemplos: amplificadores operacionais, portas lógicas, microcontroladores, o 555.

Temporizador e oscilador (555)

• O 555 é o CI mais usado para gerar tempos e frequências.
• Modo monostável — gera um impulso de duração fixa t = 1,1 × R × C (temporizador).
• Modo astável — gera uma onda quadrada contínua (oscilador), útil para piscar um LED, gerar clock, sirenes.

Astável:  frequência ≈ 1,44 / ((R1 + 2·R2) · C)

• Oscilador = circuito que produz um sinal periódico sem entrada externa.

Bloco 6 · Medir, montar e segurança

Instrumentos e ferramentas

• Multímetro — mede tensão (paralelo), corrente (série) e resistência (sem alimentação).
• Osciloscópio — mostra a forma de onda no tempo (amplitude e frequência).
• Fonte de alimentação regulável; gerador de sinais.

Ferramentas de montagem:

• Ferro de soldar + estanho; dessoldador/malha dessoldante.
• Alicate de corte, descarnador, pinça, breadboard (montagem sem soldar).

Boa soldadura: brilhante, cónica, sem "bolas frias". Aquecer a junta, não só o estanho.

Segurança, EPI e ambiente

• EPI: óculos de proteção (respingos de estanho), ventilação/extração de fumos, luvas quando aplicável.
• Segurança elétrica: trabalhar com o circuito desligado; descarregar condensadores; nunca medir resistência com tensão aplicada.
• Riscos: queimaduras (ferro a ~350 °C), fumos de fluxo, curto-circuitos.
• Ambiente: o estanho pode conter chumbo → resíduo perigoso; componentes eletrónicos = REEE (reciclar em pontos próprios), não no lixo comum.
• Cumprir as normas de qualidade e a documentação técnica do fabricante.

Processo de execução de um circuito

1. Interpretar o esquema e a documentação técnica.
2. Selecionar os componentes (valores, tolerâncias, polaridade).
3. Preparar ferramentas e bancada; verificar EPI.
4. Montar primeiro na breadboard e testar.
5. Medir tensões e correntes; comparar com o previsto.
6. Soldar na placa definitiva (respeitar polaridades).
7. Testar o funcionamento final e documentar.
8. Arrumar e encaminhar resíduos corretamente.