dispositivos e circuitos eletrônicos - sinal digital. dispositivos e circuitos eletrônicos. ......

23
Dispositivos e Circuitos Eletrônicos AULA 01 Prof. Marcelino Andrade

Upload: vuongbao

Post on 27-May-2018

227 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Dispositivos e Circuitos

EletrônicosAULA 01

Prof. Marcelino Andrade

Page 2: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Ementa do Curso

• Introdução aos materiais semicondutores. Junção PN. Diodos de junção e suas características terminais. Aplicações dos diodos.

• Transistor Bipolar de junção (BJT): Polarização do BJT. Amplificadores com BJT em baixa freqüências. O BJT como chave.

• Transistores de efeito de campo(FET): JFET E MOSFET. Polarização dos FETs. Os FETS como amplificadores em baixa freqüências. Os FETs como chaves.

• Amplificadores operacionais.

Page 3: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Bibliografia

• A.S. Sedra & C. Smith // Obra: Microeletrônica // Editor:Makron Books/ Edição: 4ª // Ano: 1999.

• J. Millman & C.C. Halkais // Obra: Eletrônica. Vol. 1/2 // Editor: McGraw Hill do Brasil // Edição: 2ª // Ano: 1981.

M. H. Rashid // Obra: Power Eletronics: Circuits, Devices and applications.// Editora: Prentice-Hall Internacional // Edição: 2ª // Ano: 1993

N. Mohan; T. M. Underland & W. P. Robbins // Obra: Power Eletronics: Converters, Applications and Design.//Editora:John Wiley and Sons //Edição: 2ª // Ano:1995.

Resende, Sérgio M. // Obra: A Física de Materiais e Dispositivos Eletrônicos // Editora: Universidade Federal Pernambuco - UFPE // Local: Recife - PE- Brasil // Edição: 1ª // Ano: 1996.

Page 4: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Avaliação da Disciplina

A avaliação será realizada com base em 3 provas

escritas, tarefas complementares, e nas

atividades de laboratório.

Atenção! Condições de Aprovação...

– Obter nas provas teóricas notas cuja média

aritmética seja igual ou maior do que 5,0;

– Obter nota média superior ou igual a 5,0 nas

atividades de laboratório;

– Obter pelo menos 75% de freqüência nas aulas.

Page 5: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

A Eletrônica?

• Eletrônica: estuda os circuitos constituídos por

componentes elétricos e eletrônicos, que possuem

como objetivo principal representar, armazenar,

transmitir ou processar informações, assim como,

controlar processos e servo mecanismos.

– Circuitos Elétricos: ocorre um fluxo uniforme de elétrons;

– Circuitos Eletrônicos: ocorre o controle do fluxo de

elétrons por outro sinal elétrico (corrente ou tensão).

– Circuitos Microeletrônicos: refere-se à tecnologia de

circuitos integrados (CI)

Page 6: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Válvula Eletrônica (1904)

• Válvula de Fleming: inventado pelo Engenheiro e

Físico John Ambrose Fleming (diodo)

Válvula Típica de Fleming J. A. Flerming (1849 - 1945)

Page 7: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Transistor: Inventado pelos Físicos John Bardeen, Walter Houser Brattain, e William Bradford Shockley, que foram laureados com o prêmio Nobel da Física em 1956.

Point contact transistor, 1947William Shockley (sitting: 1910-1989), John Bardeen (left: 1908-1991) andWalter Brattain (1902-1987)

O Transistor (1947)

Page 8: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

O Circuito Integrado (1958)

• Microchip: inventado pelo Engenheiro Jack Kilby,

ganhador do Prêmio Nobel de Física em 2000

Jack Kilby (1923 - 2005)

Consisting of a transistor and other

components on a sliver of germanium, 7/16

x 1/16 inches, (1958)

Page 9: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Evolução Tecnológica Digital

• http://ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Electrical-Engineering-and-Computer-Science/6-

012Fall-2005/36281611-3327-469B-86A5-A5F6A3B92BE0/0/lec1.pdf

Page 10: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Dispositivos e Circuitos Eletrônicos

Page 11: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Sinal????

Teoria da Informação: um sinal é uma seqüência de

estados em um sistema de comunicação que codifica uma

mensagem.

“Um Sinal pode ser interpretado como uma função

dependente do tempo que codifica uma informação. E

o ruído???

Page 12: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Modelos de Geradores de Sinais

EletricosTensão ou corrente?

- Fontes de sinal de tensão:

Forma de Thevenin

(preferível quando Rs for pequeno)

Fontes de sinal de corrente:

Forma de Norton

(preferível quando Rs for grande)

Fonte ideal: Rs � ∞Fonte ideal: Rs = 0

Page 13: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Espectro de Freqüência dos Sinais

A Transformada de Fourier, em homenagem a Jean-Baptiste Joseph

Fourier, é uma transformada integral que expressa uma função em termos de

funções de base senoidal,

Transformada contínua de Fourier

Transformada discreta de Fourier

Page 14: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Espectro de Freqüência dos Sinais

•http://www.falstad.com/fourier/

Séries de Fourier: caso particular da transformada de Fourier e corresponde à

decomposição de uma função periódica qualquer na soma de um número infinito

de funções senoidais com diferentes freqüências e amplitudes.

A Série de Fourier:

Coeficientes:

Exemplos:

Page 15: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Espectro de Freqüência dos Sinais

Função de Transferência:

Matlab:

a = [1 0.4 1];

b = [0.2 0.3 1];

w = logspace(-1,1);

freqs(b,a,w)

Page 16: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Sinais Analógicos e Digitais

Page 17: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Sinais e Transdutores

Transdutores: Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro.

Em inúmeras conversões é importante a preservação da informação entre as

formas de energias envolvidas.

Exemplos: Eletromecânicos, Eletroacústicos, Foto-elétricos,

Eletromagnéticos, Magnéticos, Eletroestáticos, Termoelétrico....

Page 18: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Amplificadores e Sinais

Amplificador: elemento básico de circuitos analógicos que possui a missão de elevar a amplitude do sinais.

Motivações: transdutores e outros dispositivos podem fornece sinais na escala de µV ou mV, e baixa energia.

Amplificador linear: preserva a forma de onda, elevando a amplitude do sinal.

Simbologia:

)( )( tvAtvio

=

Page 19: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Amplificadores e Sinais

Amplificador: eleva a amplitude do sinal!!! E o transformador???

Ganho de Potência e Ganho de Corrente:

Em Decibéis

Page 20: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Amplificadores, Sinais e Fontes

Seja o Amplificador:

Page 21: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Amplificadores, Sinais e Saturação

Características de Transferência Linear com saturação:

Page 22: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Amplificadores, Sinais e Polarização

Características de Transferência Não-Linear com saturação:

Polarização e

Ponto Quiescente (Q)

Page 23: Dispositivos e Circuitos Eletrônicos - SINAL DIGITAL. Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. ... Dispositivos que convertem um tipo de energia em outro

Resumo da Aula