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EE530 Eletrônica Básica IA - 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
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Relação entre tensão e corrente em bipolos passivos
Resistor:
V RI= dVI Cdt
=dIV Ldt
=
lRA
= ρ
Qual o limite para a linearidade da curva V vs. I de um resistor?
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Efeitos térmicos em um resistor• Efeito geométrico:• Efeito na concentração dos portadores e em
suas mobilidades:
lRA
= ρ
( ) ( )1
n p
Tq n p
ρ =µ + µ
( )l T ( )A T
OBS: Em termos gerais podemos afirmar que não existe um dispositivo totalmente linear. Tudo dependerá da faixa de variação analisada.
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vD(t) = VD + vd (t)
A linearidade dependem da faixa de variação
analisada
Diodo
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Sinais analógicos
e digitais
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Amostragem
Circuito Sample and Hold
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Conversor analógico-digital
0 1 2 10 1 2 12 2 2 ... 2N
ND b b b b −−= + + +
b0 é o bit menos significativo (Least Significant Bit – LSB) e bN-1 éo bit mais significativo (Most Significant Bit – MSB).
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Exemplo de aplicação dos conversores de dados:
Sistema de controle
Fonte: R. Tocci and N. Widmer, Digital Systems
EE610 Eletrônica Digital ...
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Considerações sobre precisão e exatidãoem sistemas analógicos e digitais
Precisão Exatidão
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Precisão vs. Exatidão
exatidão boa precisão pobre
exatidão pobreprecisão boa
exatidão boaprecisão boa
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Análise de circuitos eletrônicos
Blocos:• Fonte• Circuito eletrônico• Carga
Exemplo:• Microfone• Amplificador• Alto falante
de sinal
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Fonte
Sinal representado por uma fonte de tensão
Sinal representado por uma fonte de corrente
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0SR
+
−( )sv t
SR
( )si t SR
SR ∞
Fonte de tensão Fonte de corrente
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CargaElemento que recebe o sinal processado pelo circuito eletrônico; pode ser uma simples associação de componentes passivos ou ser composta por um estágio do circuito
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Circuito eletrônicoProcessa o sinal da fonte antes de entregá-lo à carga
Exemplo: Amplificador de tensão
ii
i
vZi
=Sinal de entrada nulo
oo
o
vZi
=
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Amplificador de tensão com fonte de sinal de entrada e carga resistiva
Sedra/Smith Fig. 1.17
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Parâmetros relacionados ao ganho
Ganho de tensão de circuito aberto
Ganho de tensão
Ganho de tensão global
o i Lvo
s i s L o
v R RAv R R R R
=+ +
L
ovo
i R
vAv
→∞
≅
o Lv vo
i L o
v RA Av R R
≅ =+
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Amplificador de corrente
Sedra/Smith Tab. 1.1
10
A 19
Amplificador de transcondutância
Sedra/Smith Tab. 1.1
A 20
Amplificador de transresistência
Sedra/Smith Tab. 1.1
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1 1 2 2CCP V I V I= +
CC I L dissipadaP P P P+ = +
1 0 0L
C C
PP
η = ×
Iv +
−
V +
V −
+
−
0v LR
1V
2V2I
1I
Iv +
−
V +
V −
+
−
0v LR2I
1I
2V−
1V
Fontes de alimentação c.c. de um amplificador
Potência
Eficiência
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Conceitos básicos de análise e projetos de circuitos eletrônicosAnálise: Uma vez conhecidos os valores e características dos componentes do circuito, trata-se 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, sócircula da entrada para a saída. Portanto a análise parte de fonte em direção a carga.
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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.
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SimulaçãoA 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
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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.
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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