Quando usar ou não um capacitor e porque?


#1

Utilizo o arduino para “brincar” com componentes eletrônicos e tudo mais. Dentre vários exemplos de circuitos do arduino eu uso muito resistores e vez ou outra uso capacitores pois o circuito informa para usar. Não gosto muito de utilizar algo (componente) sem entender o porque estou utilizando. O conceito de resistor eu entendi muito bem o por que e quando usar mas a questão do capacitor realmente não entendo QUANDO e POR QUE devo usar. Fico sem entender se o circuito vai funcionar sem ele ou não e quando devo usar um ou mais de um. Fora que não sei quando usar o capacitor eletrolítico, cerâmica e etc.


#2

Tudo bem Filhow? Vamos ver se eu consigo te ajudar um pouco nisso.

Um circuito digital (como o processador ATMega328 do Arduino por exemplo), consome corrente em picos. Ou seja, a corrente que entra no processador para fazê-lo funcionar não é consumida continuamente, havendo um pico para cada ciclo de clock. Nesse caso, o capacitor funciona como uma pequena reserva de energia, que tem a função de suprir os picos de corrente necessários para o funcionamento do processador. Porém, para que funcione bem, o capacitor precisa ser posicionado bem perto dos pinos de alimentação do chip. Quando o capacitor é utilizado para essa função, dizemos que ele é um capacitor de desacoplamento (ou decoupling capacitor em inglês), e o valor clássico é 100nF.

A presença de um capacitor de desacoplamento diminui a emissão de ruídos eletromagnéticos, e proporciona uma estabilidade maior no funcionamento do chip, evitando que haja oscilações nos sinais lidos e emitidos pelo mesmo. Porém, não quer dizer que a placa não funcione sem eles. Em chips e circuitos que operam em frequencias e correntes relativamente baixas (como o Arduino), muitas vezes é possível fazer tudo funcionar sem os capacitores, porém como as placas são projetadas para funcionar em vários tipos de ambiente, e é necessário ter uma margem de segurança maior, é interessante sempre colocar um capacitor perto dos pinos de alimentação dos CIs, principalmente processadores e conversores de sinal.

Em relação ao tipo de capacitor como eletrolítico, cerâmico, etc… tudo vai depender da aplicação. Podemos dizer que em termos de qualidade, o capacitor cerâmico é o melhor, seguido pelo capacitor de tantalo, e por ultimo o capacitor eletrolítico (tem outros tipo também, mas vamos considerar só esses pra facilitar). Porém, em termos de custo por uF, o cenário se inverte, sendo o eletrolítico mais barato, seguido pelo tantalo e pelo cerâmico.

O que eu posso dizer resumidamente, é que o capacitor cerâmico é o mais indicado para aplicações em frequencias mais elevadas e onde o valor da capacitância não precisa ser muito grande (como no caso de decoupling por exemplo), O capacitor de tântalo é mais usado na entrada e saída de reguladores de tensão, onde é preciso um valor de capacitância maior. O capacitor eletrolítico normalmente é usado nos mesmos casos do de tântalo, porém com custo menor. Mas isso são só orientações gerais.

Hoje em dia, está ocorrendo um aumento de custo muito grande nos capacitores de tântalo, e a tecnologia de produção dos capacitores cerâmicos e eletrolíticos tem avançado bastante. Isso faz com que haja eletrolíticos com boa qualidade e cerâmicos mais baratos. Desse modo, a aplicação do capacitor de tântalo vem diminuindo.

Bom…os capacitores ainda são usados para fazer filtros, acoplamento AC de sinais e diversas outras aplicações…mas aí o post vai ficar ainda mais comprido rsrsrsrs.

Recentemente, nós lançamos um tutorial que explica detalhadamente a função de todos os componentes do Arduino (inclusive os capacitores), acho que pode ser útil: https://www.circuitar.com.br/tutoriais/esquema-eletrico-do-arduino-o-guia-definitivo/

Obrigado.


#3

Procurei o lugar para dar estrelas a resposta kkkkk, você me ajudou muito e olha que cheguei até a procurar em livros mas dão uma reposta muito técnica. Obrigado pela resposta e por contextualizar.


#4

Caramba, é a primeira explicação que vejo que me esclarecem alguns usos do capacitor para mim, totalmente leigo. Sempre que procuro a explicação é como funciona, e não como e para que se usa. Parabéns Furlan, me ajudou muito também.


#5

Legal…normalmente é difícil encontrar uma explicação menos técnica mesmo. Na verdade nós estamos todos no mesmo barco, quando eu comecei a trabalhar com isso tive as mesmas dificuldades, material tem bastante por aí, mas a grande maioria é em inglês e feito para o pessoal mais técnico.

Tem uma analogia “hidráulica” legal também. Seria mais ou menos assim…considere que a sua placa de circuito impresso seja uma cidade. Nesse caso, as trilhas da placa seriam como os canos que distribuem água para a cidade, os chips são os prédios, e a corrente elétrica é a água que passa pelos canos. Sendo assim, o capacitor tem a função de “caixa d´agua”, armazenando água localmente pra suprir as necessidades mais imediatas dos prédios. Pensando assim, dá pra ter um “feeling” maior sobre o funcionamento do capacitor.