Eletrônica Volume 1

624 Pages·2016·22.34 MB·Portuguese

by  Albert Paul Malvino

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A ALBERT MALVINO | DAVID BATES DA
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B AL VOLUME I 8ª EDIÇÃO
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t AL VOLUME I 8ª EDIÇÃO A M ALEXANDER & SADIKU
V TA Eletrônica Fundamentos de circuitos elétricos, 5.ed.
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aos alunos que estão começando o estudo de eletrônica linear, este livro-texto tem como pré-requisitos
V

I disciplinas que abordam circuitos CC/CA, álgebra e um pouco de trigonometria. FOWLER, R.
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B A edição brasileira está dividida em dois volumes. No Volume I são tratados os conceitos fundamentais da E Fundamentos de eletricidade, 7.ed. Vol. 1 e 2
A
T eletrônica; no Volume II, a aplicação de tais conceitos em dispositivos e circuitos eletrônicos mais avançados
FRANCO, S.
i E e amplamente utilizados na indústria.
S l Projetos de circuitos analógicos discretos e integrados
c
e
FRENZEL JR., L. E.
a NOVIDADES Eletrônica moderna: fundamentos, dispositivos, circuitos e sistemas
t Fundamentos da comunicação eletrônica: linhas, micro-ondas e antenas, 3.ed.
Fundamentos da comunicação eletrônica: modulação, demodulação e
• Novas seções sobre LED de alta intensidade e como estes dispositivos são controlados para
r recepção, 3.ed.
fornecer iluminação eficiente.
• Reguladores de tensão de três terminais como parte de um bloco funcional de sistema de
HAYT JR., W. H. & COLS.
alimentação são abordados previamente no texto, ao invés de serem deixados para o final da ô
Análise de circuitos em engenharia, 8.ed.
obra, como ocorre com outros textos.
• Introdução aos sistemas eletrônicos de maior complexidade.
MONK, S.
• Mais conteúdo sobre amplificadores de múltiplos estágios relacionados a blocos de circuito que n
30 projetos com Arduino, 2.ed.
formam um sistema.
Programação com Arduino: começando com sketches
• Material adicional sobre MOSFETs de potência.
Programação com Arduino II: passos avançados com sketches
• Mais conteúdo sobre amplificadores classe D, incluindo a aplicação do amplificador classe D na i
forma de circuito integrado monolítico. c
NAHVI & EDMINISTER
• Atualizações sobre chaveamento de fontes de alimentação.
Circuitos elétricos, 5.ed.
a
O’MALLEY, J.
Este livro-texto é indicado para cursos técnicos em eletrônica e telecomunicações, cursos de
Análise de circuitos, 2.ed.
nível tecnológico em eletrônica e para cursos de graduação em engenharias elétrica, eletrônica, de
telecomunicações, de automação e controle.
PERTENCE JR., A.
Amplificadores operacionais e filtros ativos, 8.ed.
VOL. I
PETRUZELLA, F.
VOLUME I 8ª ED.
Eletrotécnica I e II
8ª EDIÇÃO
SADIKU, M. N. O. & COLS.
Análise de circuitos elétricos com aplicações
ÁREA DO PROFESSOR
SCHULER, C.
Professor, acesse o site do Grupo A Eletrônica I e II, 7.ed.
A Bookman Editora é um dos selos editoriais do em loja.grupoa.com.br, busque pela
Grupo A Educação, empresa que oferece soluções ELETRICIDADE/ página do livro, clique em “Material
ELETRÔNICA TOKHEIM, R.
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Fundamentos de eletrônica digital, 7.ed. Vol. 1 e 2
acadêmica e profissional. O Grupo A Educação ter acesso ao Manual de soluções, Test
publica com exclusividade obras com o selo bank e apresentações em Power Point
McGraw-Hill Education em língua portuguesa. (material em inglês).
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loja.grupoa.com.br
M262e Malvino, Albert.
Eletrônica [recurso eletrônico] / Albert Malvino, David
J. Bates ; tradução: Antonio Pertence Jr. – 8. ed. – Porto
Alegre : AMGH, 2016.
v. 1.
Editado como livro impresso em 2016.
ISBN 978-85-8055-577-6
1. Engenharia elétrica. 2. Eletrônica. I. Bates, David J.
II. Título
CDU 621.38
Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB10/2094
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Tradução:
Antonio Pertence Jr
Engenheiro Eletrônico e de Telecomunicação (PUC-MG)
Mestre em Engenharia Mecânica (UFMG)
Especialista em Processamento de Sinais pela Ryerson University, Canadá
Membro da Sociedade Brasileira de Eletromagnetismo
Professor da Universidade FUMEC
Versão impressa
desta obra: 2016
2016
IInniicciiaaiiss MMaallvviinnoo VVooll 11..iinndddd iiiiii 1122//0088//22001166 1111::3311::1133
Obra originalmente publicada sob o título Electronic Principles, 8th Edition
ISBN 9780073373881 / 0073373885
Original edition copyright ©2015, McGraw-Hill Global Education Holdings, LLC. All rights reserved.
Portuguese language translation copyright ©2016, AMGH Editora Ltda., a Grupo A Educação S.A. company. All
rights reserved.
Tradutor da 7a edição: Romeu Abdo
Gerente editorial: Arysinha Jacques Affonso
Colaboraram nesta edição:
Editora: Denise Weber Nowaczyk
Capa: Maurício Pamplona (arte sobre capa original)
Imagem da capa: Alex Yeung/Shutterstock
Leitura fi nal: Amanda Jansson Breitsameter
Editoração: Clic Editoração Eletrônica Ltda.
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à
AMGH EDITORA LTDA., uma parceria entre GRUPO A EDUCAÇÃO S.A. e McGRAW-HILL EDUCATION
Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana
90040-340 – Porto Alegre – RS
Fone: (51) 3027-7000 Fax: [phone]
Unidade São Paulo
Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 – Pavilhão 5 – Cond. Espace Center
Vila Anastácio – 05095-035 – São Paulo – SP
Fone: (11) 3665-1100 Fax: [phone]
SAC 0800 703-3444 – www.grupoa.com.br
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer
formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web
e outros), sem permissão expressa da Editora.
IMPRESSO NO BRASIL
PRINTED IN BRAZIL
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Dedicatória
O livro Eletrônica, 8ª ed., é
dedicado a todos os estudantes
que estão se esforçando para
Albert P. Malvino atuou como técnico de eletrônica quando
aprender os fundamentos e
serviu na Marinha dos Estados Unidos de 1950 a 1954. Ele se
princípios da eletrônica.
formou na University of Santa Clara Summa Cum Laude em
1959 com graduação em Engenharia Elétrica. Durante os cinco
anos seguintes, trabalhou como engenheiro eletrônico nos
Laboratórios Microwave e na Hewlett-Packard enquanto obtinha
seu mestrado (MSEE - Master of Science in Electrical Engineering)
na San Jose State University em 1964. Ele ensinou no Foothill
College pelos quatro anos seguintes e foi reconhecido como
membro da National Science Foundation em 1968. Após obter o
Ph.D. em Engenharia Elétrica pela Stanford University em 1970,
Dr. Malvino iniciou uma carreira de escritor em tempo integral.
Ele escreveu 10 livros-texto que foram traduzidos para 20 línguas
estrangeiras em mais de 108 edições. Dr. Malvino foi consultor e
criou circuitos microcontroladores para o SPD-Smart Windows.
Além disto, ele desenvolveu um software educacional para
técnicos e engenheiros em eletrônica. Ele também atuou na
Diretoria da Research Frontiers Incorporated. Seu endereço
eletrônico é www.malvino.com.
David J. Bates é professor adjunto no Departamento de
Tecnologias Eletrônicas no Western Wisconsin Technical
College localizado em La Crosse, Wisconsin. Juntamente com
o trabalho como técnico em manutenção eletrônica e técnico
em engenharia elétrica, ele tem mais de 30 anos de experiência
como professor.
Suas credenciais incluem graduação em Tecnologia Eletrônica
Industrial, em Educação Industrial e mestrado (M.S. Master of
Science degree) em Educação Vocacional/Técnica. Certificados
incluem um certificado A+ como técnico de Hardwares,
bem como certificado em Técnica Eletrônica (CET Certified
Electronics Technician) pela ETA-I (Electronics Technicians
Association International) e pela ISCET (International Society of
Certified Electronics Technicians). Atualmente, David J. Bates
é administrador de certificações para a ETA-I e ISCET e atuou
como membro da Junta Diretora da ISCET, atuando também
como perito em eletrônica básica para a NCEE (National Coalition
for Electronics Education).
David J. Bates é também co-autor de Basic Electricity, um manual
técnico-laboratorial elaborado por Zbar, Rockmaker e Bates.
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Agradecimentos
•
A produção da oitava edição do livro Eletrônica envolve o esforço combinados de
um time de profissionais.
Agradeço a todos da McGraw-Hill Higher Education que contribuíram para
esta edição, especialmente a Raghu Srinivasan, Vincent Bradshaw, Jessica Portz e
Vivek Khandelwal. Um agradecimento especial também a Pat Hoppe cujo critério,
revisão cuidadosa e um enorme trabalho relacionados aos arquivos do MultiSim
foi uma contribuição significativa para este livro. Agradeço a todos cujos comen-
tários e sugestões foram extremamente valiosos no desenvolvimento desta edição.
Isto inclui a todos que dispenderam seu tempo para responder e levantar dados
para o desenvolvimento do manuscrito e aqueles que cuidadosamente revisaram
novamente o material. Cada inspeção e revisão foi cuidadosamente examinada e
contribuiu enormemente para esta edição. Valiosas contribuições foram obtidas de
professores de eletrônica dos Estados Unidos e de revisores internacionais. Ainda,
as revisões e contribuições de organizações certificadoras da área da eletrônica,
incluindo a CertTEC, a ETA International, a ISCET e a NCEE, foram muito posi-
tivas. Aqui está uma lista dos revisores que ajudaram a fazer esta edição compre-
ensiva e relevante.
Revisores desta edição
Reza Chitsazzadeh Chueh Ting
Community College of Allegheny County New Mexico State University
Walter Craig John Veitch
Southern University and A&M College SUNY Adirondack
Abraham Falsafi KG Bhole
BridgeValley Community & Technical University of Mumbai
College Pete Rattigan
Robert Folmar President
Brevard Community College International Society of Certifi ed
Robert Hudson Electronics Technicians
Southern University at Shreveport Steve Gelman
Louisiana President of National Coalition for
John Poelma Electronics Education
Mississippi Gulf Coast Community
College
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Prefácio
•
A oitava edição de Eletrônica continua sua tradição como uma introdução clara e
aprofundada aos circuitos e dispositivos semicondutores eletrônicos. Este livro é
destinado aos estudantes que estão iniciando o estudo de eletrônica linear. Os pré-
-requisitos são disciplinas que tenham abordado circuitos CA/CC, álgebra e um
pouco de trigonometria.
Este livro aborda as características essenciais dos dispositivos semiconduto-
res, além de testes e circuitos práticos nos quais eles são encontrados. Por meio de
conceitos explicados de forma clara, coloquial e fáceis de ler, o texto estabelece a
base necessária para a compreensão do funcionamento e verificação de defeitos
dos sistemas eletrônicos. Todos os capítulos contêm exemplos práticos de circui-
tos, aplicações e exercícios.
Novidades desta edição
A revisão proposta da oitava edição teve como base o retorno de professores de
eletrônica, profissionais da área e organizações certificadoras, juntamente com
uma extensa pesquisa, e inclui os seguintes aprimoramentos e modificações:
• Material adicional sobre características das luzes LED
• Novas seções sobre LEDs de alta intensidade e como estes dispositivos são
controlados para fornecer iluminação eficiente
• Introdução aos reguladores de tensão de três terminais como parte de um blo-
co funcional de sistema de alimentação previamente no texto
• Rearranjo e condensação de seis para quatro capítulos sobre o transistor de
junção bipolar (TJB)
• Introdução aos Sistemas Eletrônicos
• Mais conteúdo sobre amplificadores de múltiplos estágios relacionados a blo-
cos de circuito que formam um sistema
• Material adicional sobre “MOSFET’s de potência”, incluindo:
• Estruturas e características dos MOSFET’s de potência
• Exigências técnicas para interface e acionamento de MOSFET’s
• Chaves para cargas
• Circuitos de Meia-Ponte e Ponte-Completa em H
• Introdução à modulação de largura de pulso (PWM) para o controle da
velocidade de motores
• Mais conteúdo sobre Amplificadores Classe D, incluindo a aplicação do am-
plificador Classe D na forma de circuito integrado monolítico
• Atualizações sobre Chaveamento de Fontes de Alimentação
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viii Prefácio
Material para o professor
O professor interessado em acessar material exclusivo deste livro deve acessar
o site do Grupo A em loja.grupoa.com.br, buscar pela página do livro, clicar em
“Material para o professor” e cadastrar-se. Lá esarão disponíveis os seguintes
recursos (em inglês):
• Manual do professor, com soluções dos problemas do livro
• Apresentações em Power Point para todos os capítulos
• Test banks com questões de revisão adicionais para cada capítulo
• Arquivos de circuitos do Multisim
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Sumário
•
Volume I
•
Capítulo 1 Introdução 2
1-1 Os três tipos de fórmula 4 1-5 Teorema de Thevenin 13
1-2 Aproximações 6 1-6 Teorema de Norton 16
1-3 Fontes de tensão 7 1-7 Análise de defeito 20
1-4 Fontes de corrente 10
Capítulo 2 Semicondutores 28
2-1 Condutores 30 2-8 Diodo não polarizado 38
2-2 Semicondutores 31 2-9 Polarização direta 40
2-3 Cristais de silício 32 2-10 Polarização reversa 41
2-4 Semicondutores intrínsecos 35 2-11 Ruptura 43
2-5 Dois tipos de fl uxos 36 2-12 Níveis de energia 43
2-6 Dopagem de um semicondutor 36 2-13 Barreira de potencial e
2-7 Dois tipos de semicondutores temperatura 46
extrínsecos 37 2-14 Diodo polarizado reversamente 47
Capítulo 3 Teoria dos diodos 56
3-1 Ideias básicas 58 3-7 Como calcular a resistência de
3-2 Diodo ideal 61 corpo 74
3-3 Segunda aproximação 64 3-8 Resistência CC do diodo 75
3-4 Terceira aproximação 66 3-9 Retas de carga 76
3-5 Análise de defeito 69 3-10 Diodos para montagem em
superfície 77
3-6 Interpretação das folhas de
dados 71 3-11 Introdução aos sistemas
eletrônicos 78
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x Sumário
Capítulo 4 Circuitos com diodos 86
4-1 Retifi cador de meia onda 88 4-7 Tensão de pico inversa e corrente
4-2 Transformador 91 de surto 110
4-3 Retifi cador de onda completa com 4-8 Outros tópicos de uma fonte de
tomada central 93 alimentação 112
4-4 Retifi cador de onda completa em 4-9 Análise de defeito 116
ponte 97 4-10 Circuitos ceifadores e
4-5 O fi ltro de entrada com indutor 101 limitadores 118
4-6 Filtro de entrada com capacitor 103 4-11 Circuitos grampeadores 123
4-12 Circuitos multiplicadores de
tensão 125
Capítulo 5 Diodos para aplicações especiais 140
5-1 Diodo Zener 142 5-6 Análise de defeito 159
5-2 Regulador Zener com carga 145 5-7 Retas de carga 162
5-3 Segunda aproximação do diodo 5-8 Diodos emissores de luz 162
Zener 150 5-9 Outros dispositivos
5-4 Ponto de saída do regulador optoeletrônicos 170
Zener 154 5-10 Diodo Schottky 172
5-5 Interpretação das folhas de 5-11 Varactor 175
dados 156
5-12 Outros diodos 177
Capítulo 6 Transistores de junção bipolar 188
6-1 Transistor não polarizado 190 6-9 Transistor para montagem em
6-2 Transistor polarizado 191 superfície 212
6-3 Correntes no transistor 193 6-10 Variações no ganho de corrente 214
6-4 Conexão EC 195 6-11 Reta de carga 215
6-5 Curva da base 196 6-12 Ponto de operação 220
6-6 Curvas do coletor 198 6-13 Identifi cando a saturação 222
6-7 Aproximações para o transistor 203 6-14 Transistor como chave 225
6-8 Interpretação das folhas de 6-15 Análise de defeito 227
dados 207
Capítulo 7 Circuito de polarização do transistor 240
7-1 Polarização do emissor 242 7-4 Mais sobre dispositivos
7-2 Circuitos de alimentação para optoeletrônicos 250
o LED 245 7-5 Polarização por divisor de
7-3 Analisando falhas em circuitos de tensão 253
polarização do emissor 248 7-6 Análise precisa para o PDT 255
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