O guia definitivo para componentes de placas de circuito - tipo, seleção e montagem

Tipos de componentes da placa de circuito

Vários componentes compõem as placas de circuito, que variam em complexidade. Aqui está uma visão geral dos tipos mais comuns de componentes de placas de circuito:

1. Componentes passivos

Finalidade

Há três finalidades para os componentes passivos:

• A redução da corrente em um circuito aumenta sua resistência.
• Limitação da tensão do circuito.
• Armazenamento de energia na forma de um campo elétrico ou magnético.

Materiais comuns

• Cobre
• Níquel
• Prata 
• Paládio

Vantagens

As vantagens dos componentes passivos da placa de circuito incluem o seguinte:

• Eles são relativamente baratos. 
• Leve e de tamanho pequeno.
• Um chip ou uma placa pode integrá-lo a outros componentes.
• Devido às suas baixas perdas, os componentes passivos podem ser usados em uma ampla faixa de frequências (10 Hz a 100 kHz), ao contrário dos dispositivos ativos.

Aplicativos

• Fontes de alimentação: Usado em retificadores, capacitores e filtros.
• Amplificadores de áudio: Usado em filtros, capacitores e indutores.
• Filtros: Usado em capacitores, indutores e resistores para remover frequências indesejadas.
• Dispositivos médicos: Usado em sensores e equipamentos de monitoramento.
• Tecnologia aeroespacial: Usado em sensores, sistemas de navegação e equipamentos de comunicação.
• Automação industrial: Usado em sensores, interruptores e sistemas de controle.

Tipos comuns

Os tipos mais comuns de componentes passivos incluem:

• Resistores são usados para limitar o fluxo de corrente em um circuito, produzindo calor ou resistência quando a corrente passa por eles.
• Capacitores armazenam energia elétrica ao acumular uma carga oposta em duas placas condutoras separadas por um isolante, como ar ou plástico.
• Indutores geram um campo eletromagnético ao seu redor quando a corrente passa por eles.

2. Componentes ativos

Finalidade

Esses dispositivos amplificam ou interruptor sinais elétricos em alta velocidade. Além de alterar o fluxo de eletricidade, eles podem alternar entre caminhos.

Materiais comuns

Os materiais usados nos componentes ativos de uma placa de circuito incluem:

• Folha de cobre ou laminado revestido de cobre (Cu)
• Os condutores de alumínio são revestidos diretamente no substrato ou impressos com uma camada espessa de cobre por meio de galvanoplastia.
• Máscara de solda para cobrir traços e almofadas de cobre expostos para evitar corrosão e curto-circuito
• Fotoresiste usado como filme protetor durante a gravação e como máscara de solda durante a soldagem.

Vantagens

Essas são algumas das vantagens dos componentes ativos:

• Menor que os componentes passivos
• Permitir mais espaço na placa de circuito impresso para outros componentes.
• Consome pouca energia
• A eficiência de conversão de energia é alta. Portanto, eles podem converter mais energia em eletricidade do que consomem de fontes externas.

Aplicativos

Veja a seguir as aplicações dos componentes ativos da placa de circuito:

• Controle de frequência: Os componentes ativos desempenham um papel importante no controle de frequência. Como resultado disso, o dispositivo opera ou funciona em uma determinada frequência.
• Amplificação: Amplificação é outra aplicação de componentes ativos. Isso ocorre porque ele aumenta a amplitude do sinal.
• Regulagem de tensão: Outra aplicação dos circuitos de componentes ativos é a regulagem de tensão. Independentemente das flutuações na tensão de entrada, ele ajuda a regular a tensão de saída.
• Operação de comutação: A operação de chaveamento é mais uma aplicação dos circuitos de componentes ativos, em que os usamos para ligar/desligar uma carga que permanece conectada a uma fonte de CA (fonte).

Tipos comuns

Há muitos tipos diferentes de componentes ativos disponíveis atualmente. Alguns exemplos incluem:

• Transistores: Eles podem ser usados para amplificação e comutação. Um emissor, uma base e um coletor formam um transistor.
• Diodos: Eles permitem que a corrente flua somente em uma direção. Eles têm três condutores (anodo, catodo e porta).

Circuitos integrados (ICs): Esses chips de silício contêm vários transistores. A maioria dos computadores os utiliza para controlar a unidade central de processamento (CPU).

3. Componentes eletromecânicos

Finalidade

Em uma placa de circuito, os componentes eletromecânicos atuam como caminhos condutores entre os dois lados.

Materiais comuns

Há muitos materiais diferentes usados na fabricação de componentes eletromecânicos. Aqui estão alguns dos mais comuns:

• Ligas metálicas
• Plásticos
• Borracha e elastômeros
• Vidro

Vantagens

Os componentes eletromecânicos têm as seguintes vantagens:

• Possuem um alto grau de precisão no posicionamento e na velocidade.
• Apresenta baixo nível de ruído.
• Longa vida útil e pode durar anos sem manutenção ou substituição.
• Fácil de instalar e leve.

Aplicativos

• Transdutores: Sensores, microfones e alto-falantes usam esses dispositivos para converter movimentos mecânicos em sinais elétricos.
• Sensores: Temperatura, pressão e movimento podem ser medidos com esses dispositivos em uma variedade de aplicações, como automotiva, aeroespacial e médica.
• Geradores: Encontrados em usinas de energia, turbinas eólicas e usinas hidrelétricas, os geradores eletromecânicos convertem energia mecânica em eletricidade.

Tipos comuns

Alguns tipos incluem:

• Relés: Dispositivos que permitem que um circuito de baixa tensão controle um circuito de alta tensão, comumente usados em aplicações industriais e de energia.
• Interruptores: Podem ser usados para conectar ou desconectar circuitos elétricos e incluem botões de pressão, de alternância, rotativos e deslizantes.
• Conectores: Conecte dois ou mais circuitos elétricos. Disponível nos tipos USB, áudio, vídeo e energia. Os dispositivos eletrônicos não podem funcionar corretamente sem eles.

Como escolher os componentes da placa de circuito?

A primeira coisa que você precisa fazer é decidir o que deseja que a placa de circuito faça. Você está construindo um temporizador simples ou um sensor avançado? 

Isso ajudará a restringir os tipos de componentes de que você precisa.

• Funcionalidade: Escolha de componentes que correspondam às funções necessárias da placa de circuito.
• Tamanho: Selecione componentes que se encaixem nas dimensões físicas da placa.
• Potência: Escolha de componentes que possam lidar com os requisitos de energia do circuito.
• Disponibilidade: Garantir que os componentes necessários sejam facilmente acessíveis e estejam em estoque.
• Custo: Equilibrar o custo dos componentes com o orçamento geral do projeto.
• Confiabilidade: Selecione componentes conhecidos por serem confiáveis e terem uma longa vida útil.
• Reputação do fabricante: Ao escolher peças para suas placas de circuito, observe há quanto tempo eles estão no mercado e quantos produtos foram enviados com sucesso. Para aqueles que buscam um fabricante confiável e experiente de componentes para placas de circuito, Langir é uma excelente opção.  

Projeto e layout de placas de circuito

Práticas recomendadas para o layout da placa de circuito com diferentes tipos de componentes

Aqui estão algumas práticas recomendadas para o layout da placa de circuito com diferentes tipos de componentes:

Componentes passivos:

• Coloque os componentes passivos perto do CI ou do conector ao qual estão conectados.
• Os componentes passivos do grupo, como filtragem ou acoplamento de sinal, são usados para a mesma função.

Componentes ativos:

• Coloque os componentes ativos no centro da placa de circuito para minimizar a interferência do sinal.
• Use capacitores de desacoplamento próximos aos componentes ativos da placa de circuito para reduzir o ruído.

Conectores:

• Coloque os conectores na borda da placa de circuito para facilitar o acesso.
• Oriente os conectores em uma direção consistente para garantir o alinhamento adequado.
• Certifique-se de que haja um espaçamento adequado entre os conectores para evitar interferências.

Alimentação e aterramento:

• Use um plano separado para alimentação e aterramento para minimizar o ruído.
• Os traços de alimentação e aterramento são largos o suficiente para suportar a corrente necessária.

Componentes de alta frequência:

• Coloque os componentes de alta frequência em um local onde eles possam minimizar o efeito da capacitância e indutância parasitas.
• Use trilhas curtas para componentes de alta frequência para minimizar a perda de sinal.
• Use um plano de aterramento dedicado para minimizar a interferência de sinal.

Montagem da placa de circuito

A montagem de placas de circuito impresso consiste em preencher uma placa de circuito com componentes eletrônicos para criar um dispositivo eletrônico funcional. O processo envolve várias etapas, inclusive a seleção de componentes, o layout da placa de circuito impresso (PCB) e o processo de montagem.

Tipos de métodos de montagem

Há dois métodos principais de montagem de placas de circuito:

Furo passante

Montagem em superfície

Teste de componentes antes da montagem

O teste dos componentes da placa de circuito antes da montagem garante que eles atendam às especificações e funcionem adequadamente. O uso desse processo evita erros dispendiosos que podem resultar em falha do produto.

Como evitar o choque térmico durante a soldagem

Técnicas de solda e equipamentos de montagem

As técnicas e os equipamentos de soldagem incluem soldagem por onda, soldagem por refluxo e soldagem manual. Dependendo do volume de produção e do tipo de componentes soldados, o equipamento varia.

Solução de problemas de componentes da placa de circuito

Os componentes da placa de circuito podem apresentar vários problemas, como falhas, danos, instalação incorreta e problemas de compatibilidade. A solução de problemas e o diagnóstico desses problemas exigem conhecimento de diferentes tipos de componentes e ferramentas de diagnóstico.

Problemas comuns com componentes da placa de circuito

As placas de circuito e seus componentes são propensos aos seguintes problemas:

• Falha: A sobretensão, o superaquecimento ou o manuseio inadequado podem causar falhas nos componentes da placa de circuito.
• Danos: Os componentes podem ser danificados durante o manuseio, a montagem ou a operação, causando falhas na placa de circuito.
• Instalação incorreta: Problemas como inversão de polaridade ou desalinhamento podem surgir devido à instalação incorreta.
• Problemas de compatibilidade: Alguns componentes da placa de circuito podem não ser compatíveis com a placa de circuito impresso ou com outros componentes.

Solução de problemas e diagnóstico de diferentes tipos de componentes

Várias ferramentas de diagnóstico estão disponíveis para solucionar problemas com componentes passivos e ativos, incluindo multímetros, osciloscópios e analisadores lógicos. Ferramentas como essas identificam a causa principal, como componentes defeituosos ou traços quebrados.

Técnicas de retrabalho

As técnicas de retrabalho envolvem o reparo ou a substituição de componentes danificados em uma PCB. As técnicas incluem dessoldagem, estações de retrabalho com ar quente e ferros de solda. É essencial seguir as técnicas de retrabalho adequadas para evitar mais danos à placa de circuito impresso ou aos componentes.

Futuro dos componentes da placa de circuito impresso

Automação, miniaturizaçãoe a inteligência artificial (IA) influenciarão os futuros desenvolvimentos em componentes de placas de circuito.

Componentes eletrônicos menores e mais eficazes são necessários à medida que aumenta a demanda por dispositivos eletrônicos mais complexos. A nanotecnologia desempenha um papel fundamental nesse contexto. A nanotecnologia usa materiais medidos em nanômetros (nm) ou bilionésimos de metro.

Os benefícios das técnicas de fabricação em nanoescala são numerosos, incluindo

• Melhorias no desempenho e na eficiência relacionadas a tamanhos menores
• Maior durabilidade e confiabilidade devido a menos falhas
• E menor consumo de energia.

Os sistemas de IA foram desenvolvidos para uso nos setores de transporte, saúde e outros. Nos últimos anos, os sistemas baseados em IA têm sido cada vez mais usados para tarefas sofisticadas, como identificação de imagens, reconhecimento de objetos, reconhecimento de fala e tradução, sem a necessidade de intervenção humana. Oferece insights sobre enormes conjuntos de dados, identificando padrões que os humanos não conseguem entender.

O tamanho dos equipamentos está ficando menor, mas o desempenho está acelerando mais do que nunca, graças à tendência de miniaturização. Devido a essa tendência, os fabricantes agora podem produzir produtos de alto desempenho com o menor custo possível.

Conclusão 

A seleção, o projeto e a montagem adequados dos componentes são cruciais para a operação bem-sucedida dos componentes da placa de circuito. Para garantir que suas placas de circuito atendam a esses requisitos, é essencial consultar um fornecedor experiente e de boa reputação, como a Langir.

Com sua experiência em chaves de painel, painéis de controle e proteção de circuitos, Langir pode ajudá-lo em todas as etapas do processo de desenvolvimento da placa de circuito. 

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