Por que temos valores diferentes de capacitores nos diversos pontos de circuito?
O que os capacitores fazem de tão importante e por que devemos ter tanto cuidado na sua escolha?
Estes temas, aparentemente simples, não são conhecidos de muitos dos leitores. Deste modo, neste artigo, respondemos a estas importantes questões, ensinando os leitores como e quando usar capacitores de diferentes tipos e valores.
Todos sabem o que é um capacitor: podemos defini-Io como um dispositivo que armazena cargas elétricas. Formado por duas armaduras de material condutor separadas por um isolantes, estes componentes podem ser encontrados com os mais diversos formatos e valores. Veja a FIGURA 1.
O tipo de dielétrico usado é que, normalmente, dá nome ao capacitor. Assim, um capacitor cerâmico recebe este nome, porque o isolante usado na separação das armaduras é a cerâmica.
É o dielétrico que determina as principais propriedades de um capacitor, como por exemplo, a possibilidade dele trabalhar, ou não, em circuitos de altas frequências, apresentar fugas etc.
A construção de um capacitor também é importante. Se um capacitor for do tipo plano, conforme mostra a FIGURA2, este capacitor terá uma indutância pequena.
Já um capacitor tubular, que é construído com armaduras e isolantes (dielétrico) enrolados tende a apresentar certa indutância que prejudica seu funcionamento em circuitos de altas frequências. Veja a FIGURA 3.
Temos também os capacitores químicos, como os eletrolíticos, cuja construção básica também é mostrada na FIGURA 3.
Estes capacitores têm corno dielétrico uma película de óxido extremamente fina, e por isso mesmo, muito delicada. Assim, tais capacitores devem funcionar polarizados, isto é, sua polaridade não pode ser invertida sob pena desta película ser destruída, e suas tensões máximas de trabalho são bem menores do que os equivalentes de outros tipos.
Todas as principais diferenças de características, como a possibilidade de trabalhar com tensões altas ou baixas, com sinais de altas ou baixas frequências e, ainda ter grande estabilidade, é que determinam como e quando devemos usar um determinado tipo de capacitor.
Funcionamento básico :
Quando ligamos um capacitor a um circuito de corrente contínua, conforme mostra a FIGURA 4, suas armaduras se carregam com a tensão desta fonte.
Se ligarmos um capacitor num circuito de corrente alternada, as armaduras serão carregadas e descarregadas no mesmo ritmo ou frequência da corrente.
Em suma, num circuito de corrente continua, uma vez que o capacitor se carrega, cessa a circulação de corrente, de modo que podemos dizer que sua resistência se torna infinita.
Já num circuito de corrente alternada a corrente de carga e descarga persiste indefinidamente de modo que sempre existe uma corrente circulando. A resistência que o capacitor corresponde, depende pois da intensidade desta corrente que é função da tensão e da frequência . Não podemos falar neste caso propriamente em "resistência", pois não se trata de um valor fixo. A oposição à passagem da corrente neste caso, depende da frequência e do valor do capacitor, sendo chamada de "reatância capacitiva".
Isso nos permite estabelecer um comportamento básico muito importante para os capacitores: nos circuitos de corrente contínua eles representam uma resistência infinita. Nos circuitos de corrente alternada eles terão uma "resistência", tanto menor quanto mais alta for a frequência da corrente.
Aplicações:
1. Filtragem
Esta, certamente, é uma das aplicações mais conhecidas. Numa fonte de alimentação, após a retificação pelo diodo temos uma corrente continua pulsante, ou seja, uma corrente que circula num único sentido (tem polaridade definida), porém, não mantém um valor fixo, mas varia rapidamente entre zero e um máximo, conforme mostra a FIGURA 5.
Este tipo de corrente não serve para as aplicações eletrônicas, pois as "ondulações" se refletiriam com um ronco nos aparelhos que processam sinais de áudio.
Usamos então um capacitor para fazer a filtragem, conforme mostra a FIGURA 6.
Quando a tensão sobe, o capacitor se carrega. Quando a tensão cai nos intervalos dos semiciclos, o capacitor se descarrega no circuito alimentado, de modo a manter a tensão constante, conforme mostra a FIGURA 7.
Veja que, quanto maior for o capacitor, mais estável é a tensão na carga, pois ele pode manter por mais tempo constante a corrente na carga. De um modo geral, para fontes entre 5 e 15 V podemos dizer que a capacitância normal para a filtragem de uma fonte é de 1 000pF por cada ampêres de corrente exigido.
Como as capacitâncias exigidas nesta função são sempre elevadas, e a freqüência da corrente é baixa (60 Hz ou 120 Hz), o tipo usado é, normalmente, um eletrolítico. Sua polaridade deve ser observada e a sua tensão de trabalho deve ser pelo menos uns 40% a mais que a tensão com que ele se carrega nesta função.
Veja, entretanto, que a tensão de carga é a tensão de pico, o que resulta em, aproximadamente, 16 V se a tensão do transformador for de 12 V.
2. Acoplamento
Esta é uma outra função importante, e bastante encontrada, principalmente em amplificadores de áudio.
Vamos supor um amplificador transistorizado de duas etapas, conforme mostra a FIGURA 8.
Cada transistor é um amplificador, trabalhando o sinal e tendo sua polarização própria forneci da pelos resistores de base e de coletor.
Para transferir o sinal de uma etapa para outra sem interferir no funcionamento dos transistores, trabalhando com áudio, por exemplo, o capacitor serve perfeitamente.
Assim o capacitor representa para a polarização dos transistores, que é uma tensão continua, uma resistência infinita. Não há, pois, influência de uma etapa para outra No entanto, para o sinal de áudio, que tem uma freqüência determinada, ou mesmo o sinal de RF, o capacitor representa uma resistência tanto menor quanto maior for seu valor, atravessando facilmente. O sinal pode então ser transferido de uma etapa para outra.
Veja então que usamos capacitores de valores elevados nesta função se o circuito é de áudio. Um eletrolítico de bom valor apresenta uma "oposição" baixa para os sinais de áudio, mesmo de baixa freqüência
Para os sinais de RF usamos capacitores menores e que não sejam indutivos.
Estes capacitores podem ser cerâmicos ou de outro tipo que apresente pequena indutância e possa operar com sinais de altas freqüências.
Na FIGURA 9 temos um circuito em que um capacitor é usado para transferir um sinal de RF de um oscilador para uma etapa de potência.
3. Desacoplamento
Existem casos em que um sinal de alta frequência, ou mesmo de áudio, deve encontrar um percurso fácil para a terra, de modo a permitir o bom funcionamento de uma etapa amplificadora.
Na FIGURA 10 temos um circuito em que isso ocorre.
Sem o capacitor, o resistor de emissor seria o único percurso para o sinal, significando assim, na entrada do circuito, uma impedância muito maior do que a desejada e dificultando a excitação.
De modo a possibilitar um percurso de baixa impedância é utilizado o capacitor de desacoplamento C1 que desvia os sinais de alta, ou mesmo de baixa frequência, reduzindo assim, a impedância do circuito.
Nos circuitos de RF é usado um capacitor de valor relativamente pequeno, normalmente cerâmico, conforme mostra a FIGURA 11.
Nos circuitos de áudio é usado um capacitor eletrolítico de alto valor, conforme mostra a etapa de sarda da FIGURA 12.
4. Filtro de áudio
Podemos dizer que um capacitor oferece uma pequena oposição à passagem de sinais de frequências mais altas, o que em áudio significa agudos, e uma grande oposição aos sinais de frequências mais baixas, o que em áudio significa os sons graves.
Podemos então usar os capacitores na separação de sinais destas faixas de frequências, conforme mostra o circuito da FIGURA 13. .
Ligando em série com um tweeter (alto-falante de agudos) um capacitor, impedimos a passagem dos sinais de baixas frequências (graves) e deixamos que os sinais de altas frequências (agudos), que devem ser reproduzidos, passem livremente.
Os capacitores usados devem ser de grande valor e despolarizados. Assim, são usados eletrolíticos especiais, ou então, eletrolíticos ligados em oposição.
Na FIGURA 14 temos um controle de tom, que aproveita a mesma propriedade básica neste item.
O potenciômetro controla a parcela do sinal que é aplicada ao capacitor. Este, oferece uma resistência menor aos sinais de altas frequências, que então são desviados para a terra. Temos então, uma atenuação da resposta de agudos, com um consequente reforço dos sons graves. Trata-se, portanto, de um simples controle de graves e agudos.
De uma configuração mais completa temos o controle Baxándall em que capacitores e resistores derivam sinais de graves e agudos de modo a permitir um controle Independente. Veja a FIGURA 15.
Os capacitores em série com o potenciômetro possibilitam a passagem dos agudos, caso em que teremos o controle dos agudos. Já os capacitores em paralelo, desviam os agudos, deixando passar os graves, que são controlados. A escolha dos valores determina a ação do controle e, portanto, a equalização.
5. Filtros passa-baixas.
Na FIGURA 16 temos mais uma aplicação de capacitores em conjunto com resistores.
O capacitor, na configuração indicada, deixa passar os sinais de baixas freqüências, mas desvia os sinais de altas freqüências, segundo curva mostrada na própria figura.
Podemos usar este tipo de circuito para fazer a separação de sinais de determinada faixa de freqüências. Os valores dos componentes, no caso o capacitor e o resistor, determinam o ponto em que a ação do filtro se faz sensível, ou seja, o tipo de curva.
6. Filtros passa-altas
Combinando um resistor e um capacitor, conforme mostra a FIGURA 17, temos o filtro que deixa passar altas freqüências.
O capacitor bloqueia as baixas freqüências e deixa passar as altas freqüências.
O valor do capacitor determina o ponto em que a curva de transição ocorre.
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Capacitores Identificação de
Codigos e Cores
Códigos de capacitores é um tipo de informação que
deve esta sempre em local de fácil acesso ou se possível memorizada, pois
facilita bastante a vida de quem esta sempre substituído ou realizando novos
projetos.
Capacitor também chamado de condensador, é um dispositivo que tem como função armazenar energia elétrica. Os três tipos mais comuns são:
1. Capacitores de
Cerâmica
Devido ao seu tamanho reduzido, os fabricantes utilizam códigos para representar as características de cada componente conforme mostrado abaixo na tabela :
Valor
|
Código
|
||||||||
Microfarad
|
Nanofarad
|
Picofarad
|
A
|
B
|
C
|
D
|
|||
0,0000005
|
uF
|
0,0005
|
nF
|
0,5
|
pF
|
0,5
|
p5
|
||
0,000001
|
uF
|
0,001
|
nF
|
1
|
pF
|
1
|
1p0
|
||
0,0000012
|
uF
|
0,0012
|
nF
|
1,2
|
pF
|
1,2
|
1p2
|
||
0,0000015
|
uF
|
0,0015
|
nF
|
1,5
|
pF
|
1,5
|
1p5
|
||
0,0000018
|
uF
|
0,0018
|
nF
|
1,8
|
pF
|
1,8
|
1p8
|
||
0,0000022
|
uF
|
0,0022
|
nF
|
2,2
|
pF
|
2,2
|
2p2
|
||
0,0000027
|
uF
|
0,0027
|
nF
|
2,7
|
pF
|
2,7
|
2p7
|
||
0,0000033
|
uF
|
0,0033
|
nF
|
3,3
|
pF
|
3,3
|
3p3
|
||
0,0000039
|
uF
|
0,0039
|
nF
|
3,9
|
pF
|
3,9
|
3p9
|
||
0,0000047
|
uF
|
0,0047
|
nF
|
4,7
|
pF
|
4,7
|
4p7
|
||
0,0000056
|
uF
|
0,0056
|
nF
|
5,6
|
pF
|
5,6
|
5p6
|
||
0,0000068
|
uF
|
0,0068
|
nF
|
6,8
|
pF
|
6,8
|
6p8
|
||
0,0000082
|
uF
|
0,0082
|
nF
|
8,2
|
pF
|
8,2
|
8p2
|
||
0,00001
|
uF
|
0,01
|
nF
|
10
|
pF
|
10
|
10
|
||
0,000012
|
uF
|
0,012
|
nF
|
12
|
pF
|
12
|
12
|
||
0,000015
|
uF
|
0,015
|
nF
|
15
|
pF
|
15
|
15
|
||
0,000018
|
uF
|
0,018
|
nF
|
18
|
pF
|
18
|
18
|
||
0,000022
|
uF
|
0,022
|
nF
|
22
|
pF
|
22
|
22
|
||
0,000027
|
uF
|
0,027
|
nF
|
27
|
pF
|
27
|
27
|
||
0,000033
|
uF
|
0,033
|
nF
|
33
|
pF
|
33
|
33
|
||
0,000039
|
uF
|
0,039
|
nF
|
39
|
pF
|
39
|
39
|
||
0,000047
|
uF
|
0,047
|
nF
|
47
|
pF
|
47
|
47
|
||
0,000056
|
uF
|
0,056
|
nF
|
56
|
pF
|
56
|
56
|
||
0,000068
|
uF
|
0,068
|
nF
|
68
|
pF
|
68
|
68
|
||
0,000082
|
uF
|
0,082
|
nF
|
82
|
pF
|
82
|
82
|
||
0,0001
|
uF
|
0,1
|
nF
|
100
|
pF
|
101
|
n10
|
||
0,00012
|
uF
|
0,12
|
nF
|
120
|
pF
|
121
|
n12
|
||
0,00015
|
uF
|
0,15
|
nF
|
150
|
pF
|
151
|
n15
|
||
0,00018
|
uF
|
0,18
|
nF
|
180
|
pF
|
181
|
n18
|
||
0,00022
|
uF
|
0,22
|
nF
|
220
|
pF
|
221
|
n22
|
||
0,00027
|
uF
|
0,27
|
nF
|
270
|
pF
|
271
|
n27
|
||
0,00033
|
uF
|
0,33
|
nF
|
330
|
pF
|
331
|
n33
|
||
0,00039
|
uF
|
0,39
|
nF
|
390
|
pF
|
391
|
n39
|
||
0,00047
|
uF
|
0,47
|
nF
|
470
|
pF
|
471
|
n47
|
||
0,00056
|
uF
|
0,56
|
nF
|
560
|
pF
|
561
|
n56
|
||
0,00068
|
uF
|
0,68
|
nF
|
680
|
pF
|
681
|
n68
|
||
0,00082
|
uF
|
0,82
|
nF
|
820
|
pF
|
821
|
n82
|
||
0,001
|
uF
|
1
|
nF
|
1000
|
pF
|
102
|
1n
|
.001
|
|
0,0012
|
uF
|
1,2
|
nF
|
1200
|
pF
|
122
|
1n2
|
.0012
|
|
0,0015
|
uF
|
1,5
|
nF
|
1500
|
pF
|
152
|
1n5
|
.0015
|
|
0,0018
|
uF
|
1,8
|
nF
|
1800
|
pF
|
182
|
1n8
|
.0018
|
|
0,0022
|
uF
|
2,2
|
nF
|
2200
|
pF
|
222
|
2n2
|
.0022
|
|
0,0027
|
uF
|
2,7
|
nF
|
2700
|
pF
|
272
|
2n7
|
.0027
|
|
0,0033
|
uF
|
3,3
|
nF
|
3300
|
pF
|
332
|
3n3
|
.0033
|
|
0,0039
|
uF
|
3,9
|
nF
|
3900
|
pF
|
392
|
3n9
|
.0039
|
|
0,0047
|
uF
|
4,7
|
nF
|
4700
|
pF
|
472
|
4n7
|
.0047
|
|
0,0056
|
uF
|
5,6
|
nF
|
5600
|
pF
|
562
|
5n6
|
.0056
|
|
0,0068
|
uF
|
6,8
|
nF
|
6800
|
pF
|
682
|
6n8
|
.0068
|
|
0,0082
|
uF
|
8,2
|
nF
|
8200
|
pF
|
822
|
8n2
|
.0082
|
|
0,01
|
uF
|
10
|
nF
|
10000
|
pF
|
103
|
10n
|
.01
|
u01
|
0,012
|
uF
|
12
|
nF
|
12000
|
pF
|
123
|
12n
|
.012
|
u012
|
0,015
|
uF
|
15
|
nF
|
15000
|
pF
|
153
|
15n
|
.015
|
u015
|
0,018
|
uF
|
18
|
nF
|
18000
|
pF
|
183
|
18n
|
.018
|
u018
|
0,022
|
uF
|
22
|
nF
|
22000
|
pF
|
223
|
22n
|
.022
|
u022
|
0,027
|
uF
|
27
|
nF
|
27000
|
pF
|
273
|
27n
|
.027
|
u027
|
0,033
|
uF
|
33
|
nF
|
33000
|
pF
|
333
|
33n
|
.033
|
u033
|
0,039
|
uF
|
39
|
nF
|
39000
|
pF
|
393
|
39n
|
.039
|
u039
|
0,047
|
uF
|
47
|
nF
|
47000
|
pF
|
473
|
47n
|
.047
|
u047
|
0,056
|
uF
|
56
|
nF
|
56000
|
pF
|
563
|
56n
|
.056
|
u056
|
0,068
|
uF
|
68
|
nF
|
68000
|
pF
|
683
|
68n
|
.068
|
u068
|
0,082
|
uF
|
82
|
nF
|
82000
|
pF
|
823
|
82n
|
.082
|
u082
|
0,1
|
uF
|
100
|
nF
|
100000
|
pF
|
104
|
100n
|
.1
|
u1
|
0,12
|
uF
|
120
|
nF
|
120000
|
pF
|
124
|
120n
|
.12
|
u12
|
0,15
|
uF
|
150
|
nF
|
150000
|
pF
|
154
|
150n
|
.15
|
u15
|
0,18
|
uF
|
180
|
nF
|
180000
|
pF
|
184
|
180n
|
.18
|
u18
|
0,22
|
uF
|
220
|
nF
|
220000
|
pF
|
224
|
220n
|
.22
|
u22
|
0,27
|
uF
|
270
|
nF
|
270000
|
pF
|
274
|
270n
|
.27
|
u27
|
0,33
|
uF
|
330
|
nF
|
330000
|
pF
|
334
|
330n
|
.33
|
u33
|
0,39
|
uF
|
390
|
nF
|
390000
|
pF
|
394
|
390n
|
.39
|
u39
|
0,47
|
uF
|
470
|
nF
|
470000
|
pF
|
474
|
470n
|
.47
|
u47
|
0,56
|
uF
|
560
|
nF
|
560000
|
pF
|
564
|
560n
|
.56
|
u56
|
0,68
|
uF
|
680
|
nF
|
680000
|
pF
|
684
|
680n
|
.68
|
u68
|
0,82
|
uF
|
820
|
nF
|
820000
|
pF
|
824
|
820n
|
.82
|
u82
|
1
|
uF
|
1000
|
nF
|
1000000
|
pF
|
105
|
1
|
1
|
1u
|
Até 10pF
|
Código
|
Maior que 10pF
|
±0,1pF
|
B
|
|
±0,25pF
|
C
|
|
±0,5pF
|
D
|
|
±1,0pF
|
F
|
±1%
|
G
|
±2%
|
|
H
|
±3%
|
|
J
|
±5%
|
|
K
|
±10%
|
|
M
|
±20%
|
|
S
|
+ 50% - 20%
|
|
Z
|
+ 80% -20%
|
|
P
|
+ 100% - 0%
|
Veja a tabela abaixo para compreender estes
outros coeficientes.
Temperatura Mínima
|
Temperatura Máxima
|
Variação Máxima de Capacitância
|
|||
X
|
- 55 ºC
|
4
|
+ 65 ºC
|
A
|
± 1.0 %
|
Y
|
- 30 ºC
|
5
|
+ 85 ºC
|
B
|
± 1.5 %
|
Z
|
- 10 ºC
|
6
|
+ 105 ºC
|
C
|
± 2.2 %
|
7
|
+ 125 ºC
|
D
|
± 3.3 %
|
||
8
|
+ 150 ºC
|
E
|
± 4.7 %
|
||
9
|
+ 200 ºC
|
F
|
± 7.5 %
|
||
P
|
± 10 %
|
||||
R
|
± 15 %
|
||||
S
|
± 22 %
|
||||
T
|
± 22 % / - 33 %
|
||||
U
|
± 22 % / - 56 %
|
||||
V
|
± 22 % / - 82 %
|
||||
Exemplos de códigos usados :
Capacitores de poliéster Metalizados :
A tabela abaixo mostra como interpretar o código de cores dos capacitores.
Cores
|
1ª Faixa
|
2ª Faixa
|
3ª Multiplicador
|
4ª Tolerância
|
5ª Tensão
Nominal
|
PRETO
|
0
|
0
|
-
|
± 20%
|
-
|
MARROM
|
1
|
1
|
x 10
|
-
|
-
|
VERMELHO
|
2
|
2
|
x 100
|
-
|
250V
|
LARANJA
|
3
|
3
|
x 1000
|
-
|
-
|
AMARELO
|
4
|
4
|
x 10000
|
-
|
400V
|
VERDE
|
5
|
5
|
x 100000
|
-
|
-
|
AZUL
|
6
|
6
|
-
|
-
|
630V
|
VIOLETA
|
7
|
7
|
-
|
-
|
-
|
CINZA
|
8
|
8
|
-
|
-
|
-
|
BRANCO
|
9
|
9
|
-
|
± 10%
|
-
|
Exemplo
de Leitura:
Código para Capacitores de Tântalo:
Cor
|
Algarismo
(X,Y) |
Multiplicador
(N) |
Tensão
(z V) |
|||
preto
|
0
|
0
|
x1
|
10 V
|
||
marron
|
1
|
1
|
x10
|
---
|
||
vermelho
|
2
|
2
|
x100
|
---
|
||
laranja
|
3
|
-
|
---
|
35 V
|
||
amarelo
|
4
|
-
|
---
|
6,3 V
|
||
verde
|
5
|
-
|
---
|
16 V
|
||
azul
|
6
|
-
|
---
|
---
|
||
violeta
|
7
|
-
|
---
|
---
|
||
cinza
|
8
|
-
|
---
|
25 V
|
||
branco
|
9
|
-
|
---
|
3 V
|
||
prata
|
---
|
-2
|
x0,01
|
---
|
||
ouro
|
---
|
-1
|
x0,1
|
---
|
||
Se houver, o terminal positivo é indicado pelo ponto colorido.
Associação de capacitores:Capacitores em serie:
Ao se associarem capacitores polarizados em série, o terminal positivo de um capacitor é conectado ao terminal negativo do outro, como mostrado abaixo
Capacitores em Paralelo:
A distribuição da tensão nos capacitores ocorre de forma inversamente
proporcional à capacitância, ou seja:
· Uma maior capacitância
corresponde a uma menor tensão.
· Uma menor capacitância
corresponde a uma maior tensão.
Em uma associação série de
capacitores, a tensão se distribui de forma inversamente proporcional à
capacitância dos capacitores. O capacitor de menor capacitância fica com a
maior parcela da tensão total.
A determinação do valor de
tensão em cada capacitor de uma associação série é feita através das equações
da eletrostática.
Como forma de simplificação, pode-se adotar um procedimento simples e que evita
a aplicação de tensões excessivas a uma associação série de capacitores.
Esse procedimento consiste em se associarem em série capacitores de mesma
capacitância e mesma tensão de trabalho.
Desta forma, a tensão aplicada se distribui igualmente sobre todos os
capacitores. A Figura abaixo ilustra este procedimento.
Estas são apenas algumas das muitas utilizações dos capacitores. A escolha do capacitor certo para a aplicação certa é muito importante, pois o desempenho total de um aparelho pode estar dependente deste por menor.
Conhecer os diversos tipos de capacitores, saber calcular seus efeitos numa aplicação é, pois, fundamental para todo o projetista.
Cuidar da qualidade dos capacitores utilizados também é muito importante. futuramente, novas aplicações para os capacitores poderão ser abordadas em outras postagens.