Quais são as funções de uma placa de circuito?

Uma placa de circuito impresso, ou PCB, é encontrada em quase todos os tipos de dispositivos eletrônicos. Essas placas de plástico e seus componentes incorporados fornecem a tecnologia básica para tudo, desde computadores e telefones celulares até smartwatches. As conexões de circuito em uma placa de circuito impresso permitem que a corrente elétrica seja roteada com eficiência entre os componentes miniaturizados na placa, substituindo dispositivos maiores e fiação volumosa.

Dependendo da aplicação para a qual foi projetada, uma placa de PC pode realizar uma variedade de tarefas relacionadas à computação, comunicações e transferência de dados. Além das tarefas que executa, talvez a função mais importante de uma placa de circuito seja fornecer uma maneira de integrar a eletrônica de um dispositivo em um espaço compacto. Um PCB permite que os componentes sejam conectados corretamente a uma fonte de alimentação enquanto são isolados com segurança. Além disso, as placas de circuito são mais baratas do que outras opções porque podem ser projetadas com ferramentas de design digital e fabricadas em alto volume usando automação de fábrica.

Uma placa de circuito moderna é normalmente feita de camadas de materiais diferentes. As várias camadas são fundidas através de um processo de laminação. O material base de muitas placas é a fibra de vidro, que fornece um núcleo rígido. Uma camada de folha de cobre em um ou ambos os lados da placa vem a seguir. Um processo químico é então usado para definir vestígios de cobre que se tornam caminhos condutores. Esses traços tomam o lugar do enrolamento de arame bagunçado encontrado no método de construção ponto a ponto usado para montagens eletrônicas anteriores.

UMA camada de máscara de solda é adicionado à placa de circuito para proteger e isolar a camada de cobre. Essa camada de plástico cobre os dois lados da placa e costuma ser verde. É seguido por um camada de serigrafia com letras, números e outros identificadores que auxiliam na montagem da placa. Os componentes de uma placa de circuito podem ser fixados à placa de várias maneiras, incluindo soldagem. Alguns métodos de fixação fazem uso de pequenos orifícios conhecidos como vias que são perfurados através da placa de circuito. Seu objetivo é permitir que a eletricidade flua de um lado para o outro da placa.

UMA o circuito é um laço de material condutor ao longo do qual a eletricidade pode viajar. Quando o circuito é fechado, a eletricidade pode fluir ininterruptamente de uma fonte de energia, como uma bateria, através do material condutor e, em seguida, de volta à fonte de energia. O projeto do circuito é baseado no fato de que a eletricidade busca fluir de uma tensão de alimentação mais alta, que é uma medida do potencial elétrico, para uma tensão mais baixa.

Cada circuito é composto de pelo menos quatro elementos básicos. O primeiro elemento é um fonte de energia para alimentação CA ou CC. O segundo elemento é um material condutor, como um fio, ao longo do qual a energia pode se mover. Este caminho condutor é conhecido como o acompanhar ou vestígio. O terceiro elemento é o carga, que consiste em pelo menos um componente que drena parte da energia para realizar uma tarefa ou operação. O quarto e último elemento é pelo menos um controlador ou trocar para controlar o fluxo de energia.

Quando você insere uma carga no caminho fechado de um circuito, a carga pode usar o fluxo de corrente elétrica para realizar uma ação que requer energia. Por exemplo, um componente de diodo emissor de luz (LED) pode ser feito para acender quando a energia flui através do circuito onde está inserido. A carga precisa consumir energia, pois uma sobrecarga de energia pode danificar os componentes conectados.

Os componentes mais importantes em uma placa de circuito incluem:

• Bateria: Fornece energia para um circuito, geralmente por meio de um dispositivo de terminal duplo que fornece uma diferença de tensão entre dois pontos no circuito
• Capacitor: Um componente semelhante a uma bateria que pode reter ou liberar rapidamente uma carga elétrica
• Diodo: Controla a eletricidade em uma placa de circuito, forçando-a a fluir em uma direção
• Indutor: Armazena energia de uma corrente elétrica como energia magnética
• IC (integradoO circuito): Um chip que pode conter muitos circuitos e componentes em forma miniaturizada e que normalmente desempenha uma função específica
• LIDERADA (LeveEmitindoDiodo): Uma pequena luz usada em uma placa de circuito para fornecer feedback visual
• Resistor: Regula o fluxo de corrente elétrica, fornecendo resistência
• Chave: Bloqueia a corrente ou permite que ela flua, dependendo se está fechada ou aberta
• Transistor: Um tipo de interruptor controlado por sinais elétricos

Cada um dos componentes em uma placa de circuito executa uma tarefa específica ou um conjunto de tarefas que são determinadas pela função geral do PCB. Alguns dos componentes, como transistores e capacitores, operam diretamente com correntes elétricas. Eles servem como blocos de construção em componentes mais complexos, conhecidos como circuitos integrados.

O termo PCBA (um acrônimo para conjunto de placa de circuito impresso) é usado para descrever uma placa de circuito que é completamente preenchida com componentes anexados à placa e conectados aos traços de cobre. Ele também é conhecido como um conjunto de plug-in. Uma placa que tem vestígios de cobre, mas não tem componentes instalados, é muitas vezes referida como placa nua ou um placa de circuito impresso.

O design das placas de circuito modernas permite que elas sejam produzidas em massa a um custo menor do que as placas envoltas em fio mais antigas. Após a fase de projeto de uma placa ter sido elaborada com o auxílio de um software de computador especializado, a fabricação e montagem são - na maioria - automatizadas. Um PCBA é considerado concluído e pronto para uso após a conclusão do teste de garantia de qualidade.

Um circuito aberto é aquele que não está fechado devido a um fio quebrado ou conexão solta. Um circuito aberto não funciona porque não pode conduzir eletricidade. Embora a tensão possa estar disponível em um circuito aberto, não há como ela fluir. Em alguns casos, um circuito aberto é desejado. Por exemplo, o interruptor usado para ligar e desligar uma luz abre e fecha o circuito que conecta a luz à sua fonte de alimentação.

Outro tipo de circuito defeituoso é o curto circuito, que pode ocorrer quando muita energia se move através de um circuito e danifica o material condutor ou a fonte de alimentação. Um curto-circuito pode ser causado por dois pontos em um circuito que se conectam quando não deveriam, como o dois terminais de uma fonte de alimentação sendo conectados sem nenhum componente de carga entre eles para drenar alguns dos atual. O curto-circuito de uma fonte de alimentação desta forma pode ser perigoso e pode até resultar em incêndio ou explosão.

Tubos de vácuo e relés elétricos desempenhavam as funções básicas dos primeiros computadores. A introdução de circuitos integrados levou a uma redução no tamanho e no custo dos componentes eletrônicos. Logo foram desenvolvidas placas de circuito que continham toda a fiação de um dispositivo que antes ocupava uma sala inteira. Essas primeiras placas eram feitas de uma variedade de materiais, incluindo masonita, baquelita e papelão, e os conectores consistiam em fios de latão enrolados em postes.

A partir da década de 1940, as placas de circuito tornaram-se mais eficientes e mais baratas de produzir quando o fio de cobre substituiu o latão. As primeiras placas com fiação de cobre eram usadas em rádios militares e, na década de 1950, também eram usadas para dispositivos de consumo. Logo as placas de um lado que continham fiação em apenas um lado evoluíram para as placas de circuito impresso de dupla face e multicamadas que são amplamente utilizadas atualmente.

Da década de 1970 até a década de 1990, o design de PCB tornou-se mais complexo. Ao mesmo tempo, tanto o tamanho físico quanto o custo das placas continuaram diminuindo. Conforme as placas se tornaram mais densas com componentes anexados, aplicativos de design auxiliado por computador (CAD) foram desenvolvidos para auxiliar em sua criação. Hoje, há uma variedade de ferramentas disponíveis para projetos de PCBs digitais, desde opções gratuitas e de baixo custo até pacotes totalmente funcionais e caros que ajudam no projeto, fabricação e testes.

A eletrônica moderna não poderia existir sem o circuito integrado, que foi introduzido no final dos anos 1950. Um IC é uma coleção miniaturizada de circuitos e componentes, como transistores, resistores e diodos montados em um chip de computador para executar uma função específica. Um único chip IC pode conter milhares ou até milhões de componentes. Os tipos mais comuns de circuitos integrados incluem portas lógicas, temporizadores, contadores e registradores de deslocamento.

Além de CIs de baixo nível, também existem CIs de microprocessadores e microcontroladores mais complexos que têm a capacidade de controlar um computador ou outro dispositivo. Outros circuitos integrados complexos incluem sensores digitais, como acelerômetros e giroscópios encontrados em telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos. Como outras partes dos PCBs, o tamanho dos circuitos integrados tem diminuído constantemente nas últimas décadas.

Montagem de componentes nas primeiras PCBs de um lado usadas tecnologia de passagem, onde um componente foi preso a um lado da placa e preso através de um orifício para traços de fio condutor no outro lado usando solda. Na época em que foi introduzida, a tecnologia de furo passante era um avanço em relação à construção ponto a ponto, mas os furos perfurado no PCB para montagem levou a vários problemas de design, especialmente após a introdução de multicamadas Pranchas. Como os furos precisavam passar por todas as camadas, uma grande porcentagem de espaço disponível na placa foi eliminada.

Tecnologia de montagem em superfície (SMT) resolveu muitos dos problemas causados ​​por furos passantes. Tornou-se amplamente utilizado na década de 1990, embora já tivesse sido introduzido várias décadas antes. Os componentes foram trocados para ter pequenas almofadas conectadas que poderiam ser soldadas a uma placa de circuito diretamente, em vez de por meio de um fio. O SMT permitiu que os fabricantes de PCB empacotassem densamente um grande número de componentes em ambos os lados de um PCB. Este tipo de montagem também é mais fácil de fabricar com automação.

A montagem do SMT não eliminou a necessidade de orifícios nas placas de circuito. Alguns projetos de PCB ainda usam vias para permitir interconexões entre componentes em camadas diferentes. No entanto, esses orifícios não são tão intrusivos quanto os orifícios de passagem usados ​​anteriormente para montagem de componentes.

Os dispositivos eletrônicos mais complexos podem incluir PCBs multicamadas. Essas placas consistem em pelo menos três camadas de um material condutor, como cobre, alternadas com camadas de isolamento. As configurações comuns para placas multicamadas incluem quatro, seis, oito ou 10 camadas. Todas as camadas devem ser laminadas juntas para garantir que nenhum ar fique preso entre as camadas. Este processo geralmente é feito sob alta temperatura e pressão.

Os benefícios dos PCBs multicamadas incluem uma maior densidade de componentes e circuitos em um espaço menor. Eles são usados ​​para computadores, servidores de arquivos, tecnologia GPS, dispositivos de saúde e sistemas de satélite e aeroespacial. No entanto, as placas multicamadas também apresentam algumas desvantagens. Eles são mais complexos e mais difíceis de projetar e fabricar do que as placas de um e dois lados, o que os torna mais caros. Eles também podem ser difíceis de consertar quando algo dá errado nas camadas internas da placa.