Introdução à Eletrônica

TE214 Fundamentos da EletrônicaEngenharia Elétrica

Introdução

• Dispositivos eletrônicos– Projeto de circuitos discretos– Componentes de um circuito integrado

• Conceitos básicos e terminologia

• Sinais e amplificação linear

• Inversor

Sinais

• Portadores de informação!

Sinais

• Sinal de áudio

Sinais

• Sinais...

Sinais

Como extrair as informações de um sinal?

Processamento de sinais

Sistemas eletrônicos

mas o sinal deve ser elétrico....

Sinais

• Transdutores: convertem um sinal qualquer em sinal elétrico.

• Entretanto, assumimos que os sinais já existem no domínio elétrico e os representamos como:

vs (t) = RS iS (t)

Representação de uma fonte de sinal: (a) Thévenin e (b) Norton

Sinais

Um sinal de tensão arbitrário vs (t).

Representação de um Sinal

Espectro de Freqüências dos Sinais

• Série/Transformada de Fourier: ferramenta matemática para representar um sinal no domínio da freqüência.

• Objetivo: representar um sinal de tensão vS (t) ou de corrente iS (t) como uma soma de sinais senoidais.

va (t) = Va sen t

Sinal senoidal de tensão com amplitude Va e freqüência f = 1/T Hz. A freqüência angular =2f rad/s

Espectro de Freqüências dos Sinais

Espectro de Freqüências dos Sinais

• Série de Fourier: expressar função periódica no tempo como a soma de um número infinito de senóides harmonicamente relacionadas.

• V: amplitude da onda quadrada• 0 =2/T: freqüência fundamental

...5

513

314)( tsentsentsenVtv ooo

Sinal onda quadrada simétrico de amplitude V

Espectro de Freqüências dos Sinais

Espectro de freqüências da forma de onda quadrada periódica

Espectro de Freqüências dos Sinais

Espectro de freqüência de uma forma de onda arbitrária

Espectro de Freqüências dos Sinais

• Transformada de Fourier: expressar função não periódica no tempo gerando um espectro contínuo de freqüências.

Sinais Digitais e Analógicos

• O sinal de tensão abaixo é chamado de sinal analógico.

• A maioria dos sinais é analógica.

• Circuitos analógicos: processam sinais analógicos.

Sinais Digitais e Analógicos

• Forma alternativa: seqüência de números discretos, cada um, representando um valor de sinal em cada instante de tempo.

Sinal digital

• Como converter um sinal analógico para digital?

Amostragem de um sinal analógico contínuo no tempo em um sinal discreto no tempo

Sinais Digitais e Analógicos

Sinais Digitais e Analógicos

1. Dividir em intervalos iguais de tempo t0 , t1 , t2 , ... (taxa de amostragem)

2. Medir a amplitude em cada instante de tempo (amostragem)

Sinal discreto no tempo (ainda analógico!)

Sinais Digitais e Analógicos

3. Quantizar: representar a amplitude de cada amostra do sinal por um número finito de dígitos.

Amplitude do sinal quantizada (discretizada ou digitalizada!)

Sistema Numérico Binário

Variação no tempo de um sinal digital binário particular

Sinais Digitais e Analógicos

Sinais Digitais e Analógicos

• Se utilizarmos N dígitos binários (bits) para representar cada amostra do sinal, o valor da amostra será:

• Por convenção:

• Erro de quantização: depende de N

11

22

11

00 2...222

NNbbbbD

LSB MSB

01221 ... bbbbb NN

Sinais Digitais e Analógicos

• Conversor analógico-digital

• Uma vez na forma digital, os sinais podem ser processados por circuitos digitais

Sinais Digitais e Analógicos

• Circuitos digitais: trabalham exclusivamente com sinais binários.

Projeto mais simples!

• Entretanto, muitos sistemas eletrônicos incluem circuitos analógicos e digitais (mixed-signal ou mixed-mode)