Capacitores - Aplicação

[Richard.Vieira]

Bom dia pessoal,

 

Conheço um pouco de programação ( C, C#, Java, VB ) e agora estou aprendo a trabalhar com microcontroladores.

 

O problema é que estou aprendendo por conta própria, e frequentemente me deparo com problemas básicos que não consigo entender. Como por exemplo a aplicação de capacitores.

 

Encontrei textos que explicam seu funcionamento isolado mas não sua aplicação em um circuito. Como no esquema abaixo:

 

 

Percebi que sempre há um capacitor conectado a um cristal, mas como sei que capacitor usar, e qual a utilidade dos outros capacitores do circuito?

 

Gostaria muito de aprender pois no momento estou apenas "copiando" os esquemas, mas queria criar os meus.

 

Alguem poderia me ajudar?

 

Té mais...

 

[MatheusLPS]

@Richard.Vieira,

 

Os capacitores do cristal seguem a seguinte teoria (boa leitura):

 

http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00826a.pdf

 

http://electronicdesign.com/analog/fundamentals-crystal-oscillator-design

 

Algumas fórmulas:

 

http://www.lpcware.com/content/faq/how-calculate-value-crystal-load-capacitors

 

Os outros capacitores servem apenas para manter o sinal estável. Lembra que o capacitor armazena energia? Caso ocorra alguma pertubação na alimentação, ele servirá como uma mini bateria. Evitando que o sinal/alimentação sofra a mesma pertubação.

 

esse exemplo seria para o circuito acima. O capacitor tem inúmeras aplicações.

 

Falou

[aphawk]

@Richard.Vieira,

 

Existe uma recomendação do fabricante sobre qual o valor sugerido para o cristal oscilar, mas como existem outros fatores internos ao microprocessador que podem modificar um pouco esses parâmetros, sempre consulte no datasheet do microprocessador, e verifique quais os valores são recomendados.

 

Agora, nesse seu circuito, os capacitores que me referí são os dois de 22 pf, ligados ao cristal.

 

Vamos aos outros :

 

220nf - Esse PIC possui um gerador interno de tensão de trabalho com a porta USB, e só precisa desse capacitor para fazer a filtragem. Sem ele, adeus comunicação USB....

 

100nf - esse é muito importante, e deve ser colocado sempre muito próximo ao microprocessador. Ele é o responsável por ter uma baixa impedância em frequências bem altas, e sem isso o socilador a cristal do microprocessador não consegue funcionar. Não existe um cálculo teórico, é apenas prático, e é OBRIGATÓRIO sua presença em qualquer circuito que trabalhe com alta frequência.

 

10uF - também muito importante, ele faz uma filtragem às variações de tensão que ocorrem quando voce chaveia alguma corrente no circuito, no caso, o Led, e com esse capacitor ocorre uma variação DC muito pequena. Outro que é obrigatório em qualquer circuito digital, mas eu sempre uso no mínimo 47uF.

 

Paulo

[Richard.Vieira]

@MatheusLPS e @aphawk 

 

Muito obrigado galera, ainda estou um pouco confuso, porém acredito que com mais prática esse conceito começa até a ficar "intuitivo".

 

Uma dúvida que me restou no esquema ali em cima é sobre aquele capacitor "10 microF to 100 microF". Como assim?? Posso escolher qualquer capacitor entre esse intervalo??

 

Valeu!!

[aphawk]

@Richard.Vieira,

 

Depende da aplicação... se voce tiver um circuito em que a corrente consumida nunca varia muito de valor, pode usar 10 uF . Se tiver elementos que mudam muito o consumo, por exemplo Leds, então use maior, eu costumo usar 47uF como meu padrão, sempre colocado perto do microprocessador.

 

Agora, se tiver um Led de alta potência, aí o mais recomendado é usar um de valor bem maior, por exemplo 220 ou 470 uF. 

 

Mas tudo também depende de sua fonte de alimentação, dependendo da qualidade pode-se aumentar ou diminuir valores do capacitor.

 

Paulo

[Richard.Vieira]

@aphawk

 

Vishi, já vi que tenho muito o que aprender... rsrs

 

Muito show de bola sua explicação, estou entendendo melhor a efetiva utilidade de um capacitor. 

 

Hmm.. acabei de ver no datasheet do PIC18F4550 que para um cristal de 20 MHz é usado um capacitor de 15 pF e no circuito são de 22 pF... ai eu boiei de novo. rsrs

 

Será que eu não estou vendo na tabela correta da datasheet ou isso tambem depende do circuito? Se fossem substituidos esses de 22 pF por 15 pF teria o mesmo efeito?

 

Valeu!!

[aphawk]

@Richard.Vieira,

 

O datasheet sugere um valor médio, que eles consideraram quando fizeram centenas de testes com os cristais disponíveis no mercado. Nem todos os cristais são iguais.... !

 

Esse valor de 15 pf que é utilizado num PIC pode variar um pouco, por exemplo eu acho que 18pf também funciona sem nenhum problema, já 22 está bastante fora da média, pode ser que funcione sim, mas podem existir cristais que não consigam oscilar com esse valor, entendeu ?

 

Para o mesmo valor de cristal, 20 Mhz, os AVRs costumam utilizar 12 pF, mas eu mesmo já usei de 18 pF sem nenhum problema.

 

Na dúvida, sempre use o valor do datasheet, ok ?

 

Paulo

[Richard.Vieira]

@aphawk

 

Acho que entendi.

 

Você disse que o cristal pode não oscilar com esse valor, estava lendo aqui que o capacitor leva um certo tempo pra ser "carregado", então é como se a frequencia do cristal não coicidisse com o tempo de "carregamento" do capacitor! É mais ou menos isso ou nada a ver?? rsrs

 

Valeu. 

[aphawk]

@Richard.Vieira,

 

Na verdade, é que com esse valor maior, ele é uma carga capacitiva maior, podendo exigir mais corrente , e o circuito pode trabalhar fora do projetado, sendo que a oscilação pode iniciar e ser "amortecida" e vai diminuindo a amplitude até parar de vez... isso em poucos milésimos ou milionésimos de segundo !

 

O conceito de tempo de carregamento se aplica em tensão contínua, isto é DC, e no caso em questão estamos falando de AC, de alta frequência.

 

Se quiser saber mais, segue um link com a teoria completa dos osciladores nos microcontroladores, é um artigo de 1983 feito pela Intel. Eu chamo isso de "a Bíblia" :

 

http://ecee.colorado.edu/~mcclurel/iap155.pdf

 

Paulo

[Richard.Vieira]

@aphawk

 

Valeu mesmo pela dicas cara.

 

Agora tenho uma ideia melhor sobre a função dos capacitores em um circuito.

 

Vou tentar agora uma comuniação USB usando o PIC18F4550.

 

Encontrei alguns artigos em que esta sendo usado um cristal de 4 Mhz e em outros usam 20 Mhz.

 

Qual deles você indica?

 

Valeu...

[aphawk]

@Richard.Vieira,

Opa meu amigo, estamos aqui para isso hehheeh !

Eu não uso mais os Pics faz um tempinho, o que eu posso lhe indicar é ver certinho como configurar o PLL para poder trabalhar com a temporização exigida pelo USB.... Olhe primeiro o datasheet, e depois escolha o artigo, de preferência um que tenha um código fonte comentado, ok ?

Paulo

[Richard.Vieira]

@aphawk

 

Mais uma vez obrigado Paulo,

 

Vou avaliar qual o melhor artigo para reproduzir, fico muito confuso com as informações das datasheets... normalmente só entendo as informações quando algo da errado, e depois comparo com o que esta na datasheet... rsrs 

 

Valeu...