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EE530 Eletrônica Básica I A - Conceitos básicos de projeto Prof. Fabiano Fruett Introdução • Elementos de circuitos lineares e não lineares • Sinais analógicos e digitais • Conceitos sobre análise e projeto de circuitos eletrônicos A
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Relação entre tensão e corrente em bipolos passivos V = RI
I =C
dV dt
V =L
dI dt
Resistor: R=ρ
l A
Qual o limite para a linearidade da curva V vs. I de um resistor? A
2
1
R=ρ
l A
Efeitos térmicos em um resistor • Efeito geométrico: l (T ) A (T ) • Efeito na concentração dos portadores e em suas mobilidades: 1 ρ (T ) =
q ( nµ n + pµ p )
OBS: Em termos gerais podemos afirmar que não existe um dispositivo totalmente linear. Tudo dependerá da faixa de variação analisada. A
A linearidade dependem da faixa de variação analisada
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Diodo
vD (t) = VD + v d (t)
A
4
2
Sinais analógicos
e digitais
A
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Amostragem
Circuito Sample and Hold
A
6
3
Conversor analógico-digital
D = b0 20 + b1 21 + b2 2 2 + ...bN −1 2 N −1
b0 é o bit menos significativo (Least Significant Bit – LSB) e bN-1 é o bit mais significativo (Most Significant Bit – MSB). A
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Exemplo de aplicação dos conversores de dados: Sistema de controle
EE610 Eletrônica Digital ... A
8 Fonte: R. Tocci and N. Widmer, Digital Systems
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Considerações sobre precisão e exatidão em sistemas analógicos e digitais
Precisão
Exatidão A
9
Precisão vs. Exatidão
exatidão boa precisão pobre
exatidão pobre precisão boa
A
exatidão boa precisão boa
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5
Análise de circuitos eletrônicos
de sinal
Blocos: • Fonte • Circuito eletrônico • Carga
A
Exemplo: • Microfone • Amplificador • Alto falante
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Fonte Sinal representado por uma fonte de tensão
Sinal representado por uma fonte de corrente
A
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6
Fonte de tensão
Fonte de corrente
RS
vs ( t )
+
is ( t )
RS
−
RS ∞
RS 0
A
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Carga Elemento que recebe o sinal processado pelo circuito eletrônico; pode ser uma simples associação de componentes passivos ou ser composta por um estágio do circuito
A
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Circuito eletrônico Processa o sinal da fonte antes de entregá-lo à carga
Exemplo: Amplificador de tensão
Zi =
vi ii
Zo = A
vo io
Sinal de entrada nulo
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Amplificador de tensão com fonte de sinal de entrada e carga resistiva
A
16 Sedra/Smith Fig. 1.17
8
Parâmetros relacionados ao ganho Ganho de tensão de circuito aberto Avo ≅
vo vi
Ganho de tensão global
vo Ri RL = Avo vs Ri + Rs RL + Ro
RL →∞
Ganho de tensão Av ≅
vo RL = Avo vi RL + Ro A
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Amplificador de corrente
A
18 Sedra/Smith Tab. 1.1
9
Amplificador de transcondutância
A
19 Sedra/Smith Tab. 1.1
Amplificador de transresistência
A
20 Sedra/Smith Tab. 1.1
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Fontes de alimentação c.c. de um amplificador I1
V1
V+
I1
+
vI
+
V
RL
v0
−
V+
V1
−
+
vI
−
+ −
V−
I2
v0
RL
−
V2
I2
Potência
−V2
PCC = V1 I1 + V2 I 2 PCC + PI = PL + Pdissipada
Eficiência
η =
PL ×100 PC C A
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Conceitos básicos de análise e projetos de circuitos eletrônicos Análise: Uma vez conhecidos os valores e características dos componentes do circuito, tratase da obtenção dos valores de tensão e/ou corrente para estes componentes ou de parâmetros de circuitos, como impedâncias ou ganhos. Geralmente os modelos de amplificadores são unilaterais, isto é, o sinal é unidirecional, só circula da entrada para a saída. Portanto a análise parte de fonte em direção a carga. A
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Projeto Processo de calcular valores e especificações de componentes e de escolher dispositivos de forma que os circuitos realizem o processamento necessário do sinal. O projeto é feito utilizando-se das equações obtidas durante a análise para obtenção dos valores dos componentes. A
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Simulação A simulação é uma ferramenta valiosa dentro do processo de análise e projeto de circuitos. Contudo a fidelidade do resultado de simulação depende dos modelos e parâmetros utilizados. A análise dos resultados de simulação deve ser criteriosa. A simulação é uma caricatura da realidade O programa de simulação de circuitos eletrônicos mais utilizado é o PSPICE. http://www.orcad.com/downloads/demo/default.asp A
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Dicas • O livro do Sedra/Smith traz ao final de cada capítulo alguns exemplos de simulação com PSPICE. • O livro do Boylestad traz exemplos de análise computacional passo-a-passo. • Material Complementar (página do curso) – Apostila PSPICE, Prof. Rodrigo Cutri – Pspice Exemplo 1.5 (Sedra), resposta em freq. dos amplif. A
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Sugestão de estudo • Sedra/Smith quarta edição – Cap. 1, seções 1.1, 1.3, 1.4 e 1.5 – Problemas : 1.1, 1.2, 1.11, 1.15 e 1.16
A
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