O efeito da capacitancia parasita pode ser observado também nos transistores bipolares de junção. Apesar deste tipo de transistor não possuir nenhum terminal isolado da região semicondutora, nem reter um estado por carregamento eletrostático, como acontece nos mosfets, pode se observar que for ligado este transistor, da mesma forma como foi ligado o mosfet descrito anteriormente, em série com um LED, e for colocado um jumper flutuante em sua base, sem nenhuma conexão ele´trica externa, observa-se que inicialmente, o LED vai acender bem fracamente, devido as correntes de fugas internas características deste tipo de transistor, que se você aproximar a sua mão deste jumper ou da protoboard, o LED vai acender com um forte brilho, indicando que o transistor está saturado. Da mesma forma que no exemplo anterior, ao se aproximar a sua mão, a energia presente em seu corpo, irá produzir um campo elétrico positivo (assumindo que este transistor seja do tipo NPN, como o BC547 ou BC548), este campo vai atrair alguns elétrons da base, fazendo o transistor entrar em condução, e até mesmo saturar. Isto explica um dos motivos de ruído e interferência em alguns amplificadores com transistores bipolares, normalmente os de baixo custo, devido a campos elétricos externos. Seria interessante se o Wagner Rambo fizesse um vídeo um dia falando deste efeito da capacitância parasita, tanto nos transitores bipolares, como nos mosfets. Abraços!
Isto ocorre devido ao fato de que, ao se alimentar uma protoboard com um fonte cc, o polo positivo desta fonte, produz um campo elétrico sobre as trilhas da protoboard, que geralmente se sobressai em relação ao polo negativo. Este campo elétrico positivo, acaba atraindo elétrons da porta do transistor, produzindo no mesmo um momento polarização, fazendo conduzir e até mesmo saturar, mesmo sem qualquer conexão elétrica externa em sua porta. Além disso, a própria construção física de um transistor mosfet, com sua porta isolada da região semicondutora por uma camada de óxido, torna propicio o aparecimento de capacitâncias parasitas no mesmo. Observa-se por isto ainda, que o mesmo possui a característica "de memorizar estados" se você aplicar um campo elétrico negativo em sua porta, o mesmo vai ao corte, e assim permanece mesmo sendo retirada esta conexão de sua porta, devido ao fato que que quando é aplicado um campo elétrico negativo em sua porta, a mesma se carrega negativamente agora, e assim permanece até que seja aplicado um capo elétrico positiva para descarrega-la. Isto pode se tornar um grande inconveniente em circuitos digitais com mosfets (a popular tecnologia cmos), nos quais, os transistores deveriam permanecer em 0, quando não há nenhum nivel lógico em sua porta, mas não é o que ocorre. Daí importância dos resistores de pull up e pull down nas entradas de circuitos digitais, e também em circuitos analógicos, como amplificadores que utilizam mosfets, ou ainda os circuitos de power on reset, para resetar flip-flops contadores e registradores, no estado inicial, quando o circuito é enrgizado, garantindo assim que o mesmo tenha em suas saídas, estados válidos.
Wagner, sabemos sim que num circuito ideal, não deveria existir alternância no estado de saída do CI. Porém sabemos também que, dependendo da qualidade da construção do CI, ele pode responder num específico tempo. Sendo assim, creio que essa frequência encontrada seja influenciada tanto pela protoboard quanto pelo tempo de resposta do 555. Não é à toa que os CIs para linha militar são bem mais caros.
Acho que ja vi um projeto numa certa revista de eletrônica , onde este mesmo circuito era utilizado como capacimetro! com algumas leves modificaçoes (ultilizando, inclusive um VU meter analogico!).
Eu montei um capacímetro simples com esta aplicação, e usei um PIC para fazer a interface digital, para calcular a frequência gerada e me dar a capacitância medida. É relativamente simples usando esse princípio do próprio 555, mas deve-se tomar cuidado com capacitâncias baixas, justamente por conta das parasitas. Eu consegui uma boa leitura de até 250pF de capacitância mínima, e para as maiores eu mudei o range dos resistores a cada ordem de magnitude.
Excelente video, despertou muita curiosidade! Vi um video do Dave "EEVblog #568" onde ele mede a ordem de grandeza da capacitância tipica em torno de 2pF para linhas adjacentes e 20pF para a parte de power. Ele não chegou a testar aqueles modelos construídos sobre uma base de metal. Acho que nesse caso o valor seria maior e acho que haveria também significativa capacitância parasita entre a linha e o terra.
Outro efeito da capacitância parasita, seja na protoboard ou numa placa, pode ser notado nos transistores. O primeiro grupo de transistores, em que é bem comum de se ter este efeito, é nos mosfets. Utiliza-se por exemplo o 2N7000, o qual é um transistor mosfet do canal N (com todos os transistores mosfets, o efeito é o mesmo). Sabe-se pelas teorias da eletrônica que este transistor possui 3 regiões: a porta, a fonte e o dreno. Sabe-se também que um transisto deste tipo do canal N só permite a passagem da corrente da fonte para o dreno, sómente quando uma tensão positiva na porta, em outras condições, ele deveria permanecer cortado.Teóricamente ele deveria funcionar assim, mas na prática não é bem o que ocorre.Se você ligar este transistor na protoboard, em série com um LED e um resistor, e mesmo sem nenhuma conecção elétrica em sua porta, observa-se que em muitos casos o LED ira acender, mesmo com a porta teoricamente desligada!
Ótima explicação. Não sabia que existia essa "capacitância parasita". Mas professor, fica a pergunta : Como evitar isso ? Tem como descarregar essa "capacitância parasita" da protoboard???
valeu Jhana! Não há como evitar, mas dependendo da aplicação pode-se modificar alguma coisa no circuito para que o efeito final não prejudique o funcionamento.
@@canalwrkits Poderia citar um exemplo? Fiz uma placa e ela ficou com capacitância parasita alta. A distância das trilhas aumentam a capacitância? Seria melhor deixar as trilhas o mais longe possível de outros sinais?
A distância das trilhas aumentam a capacitância? Para reduzir a capacitância parasita em uma PCB seria melhor deixar as trilhas o mais longe possível de outros sinais?
Outra dúvida mais avançada, porque há aquele pequeno degrau na saida? Ele existe, ou poderia ser visto, mesmo no caso do 60Hz, se voce desse um zoom na borda? Qual o part number exato do 555 usado?
O 555 possui uma frequência máxima de operação estável. Acima disso pode ocorrer distorção no sinal, considerando que os elementos internos levam tempo para serem polarizados corretamente, dentre outros fatores.
400 e poucos kHz me parecem tranquilo. Alguns datasheets mencionam até 3MHz. E a característica da distorção é um degrau bem desenhado. Por isso pensei logo em descasamento de impedância mas o rise time (100ns) não geraria problema nessas dimensões. Também não parece efeito indutivo porque é pra baixo e não um overshoot típico seguido de oscilação. Acho que vou montar esse circuito pra fazer testes aqui.
Tem um video do Julian Ilet que vi agora e achei legal... "Overclocking the 555 Timer". Dá pra perceber, no caso dele, o overshoot pelo efeito indutivo da forma que ele ligou o osciloscópio no pino de saida. (por um fio com grande loop em relação ao retorno). Mas a parte que ainda gostaria de testar é, sei lá, aplicar uma onda triangular, ou mesmo um pulso, de um gerador de frequência no pino 2. A ideia seria verificar qual a largura minima do pulso necessária para alterar a saída e o atraso e corrente do pino de descarga.
Capacitâncias parasitas sempre existirão em qualquer montagem, em qualquer meio. O que irá variar é o seu valor. E em aplicações de alta frequência, ela deve ser levada muito a sério, pois pode ser uma válvula de escape para correntes de fuga, visto que se ela for elevada em circuitos de alta frequência, a reatância capacitiva será baixa. Eu trabalho com desenvolvimento de equipamentos médicos e solucionar problemas em geradores de radiofrequência para procedimentos cirúrgicos ela é uma verdadeira dor de cabeça. O simples fato de rotear trilhas sem estudo aprofundado é capaz de condenar totalmente o projeto.
Perguntas pra se pensar: Se a capacitância parasita surge pela presença de dois condutores e se ela é maior quanto maior for a área e a proximidade, é possível dizer que a capacitância parasita de uma placa dupla face é ainda maior do que a protoboard ? Então qual a finalidade da placa dupla face? Qual a vantagem de termos um plano terra em um circuito se as capacitâncias parasitas podem ser ainda maiores? Se para a capacitância é pior, existem outros efeitos que se desejam evitar ?
Eu fiquei curioso com o seguinte, você explicou que a capacitância parasita acontece entre as linhas da protoboard, mas só considerou o efeito capacitivo entre os pinos 1 e 2. Não seria razoável considerar uma capacitância parasita de valor semelhante entre os pinos 2 e 3 também? Isso poderia explicar a alteração no duty?
Todos os terminais possuem capacitância parasita entre si. É necessário levar isso em consideração quando se trabalha com altas frequências, ou quando o valor dos capacitores de um oscilador é baixo, por exemplo. O datasheet do componente costuma informar as capacitâncias existentes entre seus terminais, justamente por isso, e o problema não está presente só no 555, está em tudo o que você for fazer, principalmente em roteamentos de trilhas. Não se surpreenda, por exemplo, se um dia você for fazer manutenção em fonte chaveada, espetar o osciloscópio no circuito oscilador e a fonte explodir. A capacitância existente na ponteira do osciloscópio pode facilmente alterar o ponto de oscilação de um circuito e estragar por completo a medição.
Concordo que em todos os pontos do circuito existe capacitância parasita, mas como a impedância da maioria dos pontos é bem mais baixa é possível desprezar seus efeitos. Porém o pino 2 (sem o capacitor de 100nF) tem uma impedância aproximada de 100k, que é razoavelmente alta, portanto alguns pF influenciam esse nó. E nele haveria duas capacitâncias parasitas, entre ele e o pino 1 e entre ele e o pino 3. No video, acho que faltou essa parte, talvez pra não complicar demais.
a minha protoboard deu 16 pf
Nussa! Dessa eu não sabia. Muito obrigado por compartilhar seu conhecimento
valeu, nos acompanhe sempre!
Parece, que nesse caso, não mudou muito, quando tirou o capacitor de limiar. Mas, como sempre, like de sempre! Show!
O efeito da capacitancia parasita pode ser observado também nos transistores bipolares de junção. Apesar deste tipo de transistor não possuir nenhum terminal isolado da região semicondutora, nem reter um estado por carregamento eletrostático, como acontece nos mosfets, pode se observar que for ligado este transistor, da mesma forma como foi ligado o mosfet descrito anteriormente, em série com um LED, e for colocado um jumper flutuante em sua base, sem nenhuma conexão ele´trica externa, observa-se que inicialmente, o LED vai acender bem fracamente, devido as correntes de fugas internas características deste tipo de transistor, que se você aproximar a sua mão deste jumper ou da protoboard, o LED vai acender com um forte brilho, indicando que o transistor está saturado. Da mesma forma que no exemplo anterior, ao se aproximar a sua mão, a energia presente em seu corpo, irá produzir um campo elétrico positivo (assumindo que este transistor seja do tipo NPN, como o BC547 ou BC548), este campo vai atrair alguns elétrons da base, fazendo o transistor entrar em condução, e até mesmo saturar. Isto explica um dos motivos de ruído e interferência em alguns amplificadores com transistores bipolares, normalmente os de baixo custo, devido a campos elétricos externos. Seria interessante se o Wagner Rambo fizesse um vídeo um dia falando deste efeito da capacitância parasita, tanto nos transitores bipolares, como nos mosfets. Abraços!
Uau, super interessante! Farei este ensaio que você mencionou com o Mosfet!
Isto ocorre devido ao fato de que, ao se alimentar uma protoboard com um fonte cc, o polo positivo desta fonte, produz um campo elétrico sobre as trilhas da protoboard, que geralmente se sobressai em relação ao polo negativo. Este campo elétrico positivo, acaba atraindo elétrons da porta do transistor, produzindo no mesmo um momento polarização, fazendo conduzir e até mesmo saturar, mesmo sem qualquer conexão elétrica externa em sua porta. Além disso, a própria construção física de um transistor mosfet, com sua porta isolada da região semicondutora por uma camada de óxido, torna propicio o aparecimento de capacitâncias parasitas no mesmo. Observa-se por isto ainda, que o mesmo possui a característica "de memorizar estados" se você aplicar um campo elétrico negativo em sua porta, o mesmo vai ao corte, e assim permanece mesmo sendo retirada esta conexão de sua porta, devido ao fato que que quando é aplicado um campo elétrico negativo em sua porta, a mesma se carrega negativamente agora, e assim permanece até que seja aplicado um capo elétrico positiva para descarrega-la. Isto pode se tornar um grande inconveniente em circuitos digitais com mosfets (a popular tecnologia cmos), nos quais, os transistores deveriam permanecer em 0, quando não há nenhum nivel lógico em sua porta, mas não é o que ocorre. Daí importância dos resistores de pull up e pull down nas entradas de circuitos digitais, e também em circuitos analógicos, como amplificadores que utilizam mosfets, ou ainda os circuitos de power on reset, para resetar flip-flops contadores e registradores, no estado inicial, quando o circuito é enrgizado, garantindo assim que o mesmo tenha em suas saídas, estados válidos.
Wagner , valeuuuuuuuuuuuuuuuuu
valeu Getulio!
Wagner, sabemos sim que num circuito ideal, não deveria existir alternância no estado de saída do CI. Porém sabemos também que, dependendo da qualidade da construção do CI, ele pode responder num específico tempo. Sendo assim, creio que essa frequência encontrada seja influenciada tanto pela protoboard quanto pelo tempo de resposta do 555. Não é à toa que os CIs para linha militar são bem mais caros.
boas observações Edson.
JÓIA MR WB. TKS.
valeu Luiz!
Acho que ja vi um projeto numa certa revista de eletrônica , onde este mesmo circuito era utilizado como capacimetro! com algumas leves modificaçoes (ultilizando, inclusive um VU meter analogico!).
Eu montei um capacímetro simples com esta aplicação, e usei um PIC para fazer a interface digital, para calcular a frequência gerada e me dar a capacitância medida. É relativamente simples usando esse princípio do próprio 555, mas deve-se tomar cuidado com capacitâncias baixas, justamente por conta das parasitas. Eu consegui uma boa leitura de até 250pF de capacitância mínima, e para as maiores eu mudei o range dos resistores a cada ordem de magnitude.
Legal cara !
Excelente video, despertou muita curiosidade! Vi um video do Dave "EEVblog #568" onde ele mede a ordem de grandeza da capacitância tipica em torno de 2pF para linhas adjacentes e 20pF para a parte de power. Ele não chegou a testar aqueles modelos construídos sobre uma base de metal. Acho que nesse caso o valor seria maior e acho que haveria também significativa capacitância parasita entre a linha e o terra.
Vídeo Fantástico Wagner, parabéns pela aula, muito boa a abordagem!
obrigado Vinícius!
Esse Wagner é mais preciso que um relógio atômico! Estou com um problema desse tipo atualmente no sistema com o meu pic haha
valeu Gustavo! Nos acompanhe sempre. Vamos sempre que possível trazer ideias para solução de problemas também.
Olá Wagner boa aula
obrigado José!
É possível criar um nebulizador usando um piezoelétrico e um 555???
Outro efeito da capacitância parasita, seja na protoboard ou numa placa, pode ser notado nos transistores. O primeiro grupo de transistores, em que é bem comum de se ter este efeito, é nos mosfets. Utiliza-se por exemplo o 2N7000, o qual é um transistor mosfet do canal N (com todos os transistores mosfets, o efeito é o mesmo). Sabe-se pelas teorias da eletrônica que este transistor possui 3 regiões: a porta, a fonte e o dreno. Sabe-se também que um transisto deste tipo do canal N só permite a passagem da corrente da fonte para o dreno, sómente quando uma tensão positiva na porta, em outras condições, ele deveria permanecer cortado.Teóricamente ele deveria funcionar assim, mas na prática não é bem o que ocorre.Se você ligar este transistor na protoboard, em série com um LED e um resistor, e mesmo sem nenhuma conecção elétrica em sua porta, observa-se que em muitos casos o LED ira acender, mesmo com a porta teoricamente desligada!
Ótima explicação. Não sabia que existia essa "capacitância parasita". Mas professor, fica a pergunta : Como evitar isso ? Tem como descarregar essa "capacitância parasita" da protoboard???
cada par te placa paralela da proto board é um capacitor em potencial.
valeu Jhana! Não há como evitar, mas dependendo da aplicação pode-se modificar alguma coisa no circuito para que o efeito final não prejudique o funcionamento.
@@canalwrkits Poderia citar um exemplo? Fiz uma placa e ela ficou com capacitância parasita alta. A distância das trilhas aumentam a capacitância? Seria melhor deixar as trilhas o mais longe possível de outros sinais?
Excelente!!!!!!!
valeu Eduardo!
A distância das trilhas aumentam a capacitância? Para reduzir a capacitância parasita em uma PCB seria melhor deixar as trilhas o mais longe possível de outros sinais?
beleza, show de aula, Ainda bem que a maldita caneca só apareceu no final. Abraço
Outra dúvida mais avançada, porque há aquele pequeno degrau na saida? Ele existe, ou poderia ser visto, mesmo no caso do 60Hz, se voce desse um zoom na borda? Qual o part number exato do 555 usado?
O 555 possui uma frequência máxima de operação estável. Acima disso pode ocorrer distorção no sinal, considerando que os elementos internos levam tempo para serem polarizados corretamente, dentre outros fatores.
400 e poucos kHz me parecem tranquilo. Alguns datasheets mencionam até 3MHz.
E a característica da distorção é um degrau bem desenhado.
Por isso pensei logo em descasamento de impedância mas o rise time (100ns) não geraria problema nessas dimensões.
Também não parece efeito indutivo porque é pra baixo e não um overshoot típico seguido de oscilação.
Acho que vou montar esse circuito pra fazer testes aqui.
Tem um video do Julian Ilet que vi agora e achei legal... "Overclocking the 555 Timer".
Dá pra perceber, no caso dele, o overshoot pelo efeito indutivo da forma que ele ligou o osciloscópio no pino de saida. (por um fio com grande loop em relação ao retorno).
Mas a parte que ainda gostaria de testar é, sei lá, aplicar uma onda triangular, ou mesmo um pulso, de um gerador de frequência no pino 2.
A ideia seria verificar qual a largura minima do pulso necessária para alterar a saída e o atraso e corrente do pino de descarga.
Show de bola, temos capacitância parasita em placas dupla face?
Capacitâncias parasitas sempre existirão em qualquer montagem, em qualquer meio. O que irá variar é o seu valor. E em aplicações de alta frequência, ela deve ser levada muito a sério, pois pode ser uma válvula de escape para correntes de fuga, visto que se ela for elevada em circuitos de alta frequência, a reatância capacitiva será baixa. Eu trabalho com desenvolvimento de equipamentos médicos e solucionar problemas em geradores de radiofrequência para procedimentos cirúrgicos ela é uma verdadeira dor de cabeça. O simples fato de rotear trilhas sem estudo aprofundado é capaz de condenar totalmente o projeto.
Perguntas pra se pensar:
Se a capacitância parasita surge pela presença de dois condutores e se ela é maior quanto maior for a área e a proximidade, é possível dizer que a capacitância parasita de uma placa dupla face é ainda maior do que a protoboard ?
Então qual a finalidade da placa dupla face? Qual a vantagem de termos um plano terra em um circuito se as capacitâncias parasitas podem ser ainda maiores? Se para a capacitância é pior, existem outros efeitos que se desejam evitar ?
muito bom.
obrigado Sergio!
Eu fiquei curioso com o seguinte, você explicou que a capacitância parasita acontece entre as linhas da protoboard, mas só considerou o efeito capacitivo entre os pinos 1 e 2. Não seria razoável considerar uma capacitância parasita de valor semelhante entre os pinos 2 e 3 também? Isso poderia explicar a alteração no duty?
Todos os terminais possuem capacitância parasita entre si. É necessário levar isso em consideração quando se trabalha com altas frequências, ou quando o valor dos capacitores de um oscilador é baixo, por exemplo. O datasheet do componente costuma informar as capacitâncias existentes entre seus terminais, justamente por isso, e o problema não está presente só no 555, está em tudo o que você for fazer, principalmente em roteamentos de trilhas. Não se surpreenda, por exemplo, se um dia você for fazer manutenção em fonte chaveada, espetar o osciloscópio no circuito oscilador e a fonte explodir. A capacitância existente na ponteira do osciloscópio pode facilmente alterar o ponto de oscilação de um circuito e estragar por completo a medição.
Concordo que em todos os pontos do circuito existe capacitância parasita, mas como a impedância da maioria dos pontos é bem mais baixa é possível desprezar seus efeitos.
Porém o pino 2 (sem o capacitor de 100nF) tem uma impedância aproximada de 100k, que é razoavelmente alta, portanto alguns pF influenciam esse nó. E nele haveria duas capacitâncias parasitas, entre ele e o pino 1 e entre ele e o pino 3. No video, acho que faltou essa parte, talvez pra não complicar demais.
E aí Wagner, depois fala desse componente F12C20 para noobs! hehehe vlw