Prof. Edson-20111 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson.

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DISCIPLINA

SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102

Prof. Edson

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Objetivos Específicos da Aula:

- Analise Espectral do Sinal Amostrado (Smith, Cap. 3, pag 35-44)

- Filtros Passivos (Boylestad, Cap. 23 10ed. , pag 694-698)

- Resposta RC para Transientes (Boylestad, Cap. 24 10ed. , pag 737-755)

- Amplificadores Operacionais. (Notas de aula do Prof. Edson, 1983)

- Análise do Circuito da Injeção Eletrônica Monoponto FATEC

O livro The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal ProcessingBy Steven W. Smith, Ph.D. ser obtido por capítulos, gratuitamente em http://www.dspguide.com

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A conversão A/D é um processo de duas fases.

A primeira é a Quantização, que é o processo de converter um sinal contínuo em discreto. A segunda fase é o processo de Codificação.

O processo é uma função não linear e a resolução (Q) depende do número de estados (N) de saídas.

Intersil Application Handbook, 1985.

2

2

QFSRQ QN

Prof. Edson-2011 4Intersil Application Handbook, 1985.

Freqüência de Amostragem e Faixa de Passagem

Suponha um sinal de amostragem SP (b) com amplitude 1 sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a).O resultado do produto é um sinal com comportamento discreto modulado pelo sinal de entrada.

Prof. Edson-2011 5Intersil Application Handbook, 1985.

Frequência de Amostragem e Faixa de Passagem

Suponha um sinal de amostragem fs (b) com amplitude “1” sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a), mas com um um capacitor na saída.Durante o chaveamento, um valor constante é armazenado (S/H).

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Qual deve ser a frequência mínima de amostragem para não perder informação?

Se um sinal contínuo, com largura de banda limitada, não contiver nenhuma frequência maior que fc, então o sinal original pode ser reconstruído sem distorção se a taxa de amostragem for maior que fc. (fc=frequência do sinal de entrada)

Intersil Application Handbook, 1985.

A curva de espectro de frequência mostram as amplitudes para cada valor de frequência.

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Intersil Application Handbook, 1985

Quando adicionamos um sinal de amostragem nós introduzimos novas harmônicas (1fs, 2fs, 3fs), deslocando o espectro.

Caso a frequência de amostragem não for suficientemente alto, ocorrerá uma sobreposição do espectro do sinal original com a frequência de amostragem. (Aliasing=superposição)

fs<fc

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Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999.

Exemplos de sinais com taxa de amostragem adequados.

fc=9%fsfc=0%fs

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Exemplo de sinal com taxa de amostragem inadequado.


fc=95%fs

Frequência Alias

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Segundo o critério de Nyquist, a frequência de amostragem fs deve ser sempre maior do que duas vezes a maior frequência do sinal amostrado fc.


egundoamostras/s 6000 6KHz

onde

632

:então 3KHz até DC de entrada de sinal um temosse

.2

KHzKHzf

se

ff

s

cs

Harry Nyquist(1889-1976)

Bell Laboratories

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Espectro de um de Amostragem na de Trem de Pulsos.

Como o pulso de amostragem não tem largura infinitesimal, observaremos um trem de pulsos que possui muitas harmônicas.

Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

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Partindo de Fourier que postula que qualquer sinal periódico pode ser representado como uma somatória adequada de sinais senoidais.

dtetxX

ntfntfnx

nxnxnx

tj

sssum

sum

)()(

:contínuo tempoo para e

)2sin(4,0)2sin()(

)()()(

00

21

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Efeito no Sinal Amostrado

Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

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FILTRO PASSIVO PASSA BAIXA (FPB)

Fundamentalmente, um circuito composto por um resistor e um capacitor formam um FPB passivo, cuja atenuação da amplitude do sinal de entrada é dependente da freqüência. Quanto maior a freqüência, menor será a impedância visto pela linha e como conseqüência, uma maior atenuação.

Robert L. BoylestadIntroductory Circuit Analysis, 10ed

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Determinação do Ganho

fcX c 2

1

R

XcVi Vo

vvv AdbVi

VoA log20 e


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FILTRO PASSIVO PASSA ALTA (FPA)

De forma oposta ao FPB, o FPA reduz a atenuação na medida que a frequência de entrada aumenta. Para sinais abaixo do ponto de corte a impedância somente aumenta, reduzindo a amplitude do sinal de saída.


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Classificação dos ruídos, origem e possível solução

Xc

RVi Vo

fcX c 2

1

vvv AdbVi

VoA log20 e


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PULSO IDEAL


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PULSO REAL


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Circuito RC com Chaveamento

otalmente.carregar t Para 5

dodescarregacapacitor o Para

1

RC

t

c eVV


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Aplicação de uma Onda Quadrada no FPB


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Saída do Filtro


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Amplificador Operacional com Ganho Unitário

Características:

Alta impedância de entrada

Baixa impedância de saída

Ganho unitário

Ein=Eout

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Amplificador não Inversor

Características:

Impedância de entrada alta

Corrente IR1=IR2

Ganho = (1+R2/R1)

Não se consegue ganho < 1

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Amplificar Inversor

Características:

Impedância de entrada igual a R1

Corrente IR1=IR2 não importando R2

Ganho = -(R2/R1)

É possível ganho < 1

Saída é invertida

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Conversor Corrente Tensão

Características:

Impedância de entrada igual a R

Corrente I=IR

Saída invertida

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Amplificador Operacional CA3140 BIMOSFET

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Amplificador Operacional CA3140

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Retificador de Valor Absoluto

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Amplificador de Pequenos Sinais

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Características das entradas analógicas

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Fonte de Referencia de Tensão

Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

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Amplificador Diferencial

Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Prof. Edson-2011 35Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Prof. Edson-2011 36Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Comparador com Histerese

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Comparador com Histerese do Circuito da Aula

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Circuito Isolador do Condicionador de TPS

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Circuito da CPU

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Alguns tempos para o microcontrolador PIC16F877A com clock de 20mHz

// Rotina de leitura do AD gasta em torno de ~48uS// Rotina de escrita e inversão do sinal de saída gasta em torno de ~2uS// Divisão de 2 long int gasta ~90us// Produto de 2 long int gasta ~52us// Soma e subtração de 2 long int gastam ~4us

Destaque das diferenças entre o 16F877A e 18F4550

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