Instituto Politécnico de Beja

Princípios de Eletrónica

Objetivos

Esta unidade curricular tem como objetivo desenvolver a compreensão dos alunos sobre sistemas eletrónicos analógicos e as suas aplicações em engenharia.

Objetivos de aprendizagem

  1. Ser capaz de aplicar procedimentos de teste para dispositivos semicondutores e circuitos elétricos
  2. Compreender as características e o funcionamento de circuitos amplificadores
  3. Entender os tipos e efeitos da realimentação no comportamento de circuitos elétricos
  4. Compreender o funcionamento e as aplicações de osciladores de onda sinusoidais

Conteúdos Programáticos

  1. Ser capaz de aplicar procedimentos de teste para dispositivos semicondutores e circuitos elétricos
    • Circuitos e teste: retificador de meia onda e de onda completa; regulador de Zener; circuitos de comutação e amplificadores com transístores; Reguladores de tensão em IC;
    • Equipamentos de teste e análise: osciloscópio, pontas de prova, multímetro, geradores de sinal, analisador lógico.
    • Dispositivos eletrónicos: dispositivos de semicondutor, por exemplo, díodos (características de retificação por polarização direta/inversa viés modos, díodo Zener, LEDs, foto-díodos, tirístores, triacs), transístores (bipolares, e efeito-de-campo, incluindo características de comutação e amplificação), foto- transístores, acopladores óticos, circuitos integrados (o amplificador operacional 741 e aplicações, incluindo filtros, comparadores, fontes de alimentação e osciladores), reguladores de tensão IC, ICs específicos (analógicos e digitais).
    • Literatura: especificações dos fabricantes; manuais; características; diagramas de circuitos e suporte (online e offline).
  2. Compreender as características e o funcionamento de circuitos amplificadores
    • Características do amplificador: amplificador ideal (ganho, largura de banda, impedância de entrada/saída, ruído, deriva térmica); notação comum; Comportamento DC/AC; circuitos básicos com OPAMPs; limitações (DC, AC, potência não-linear); aplicações comuns; circuito interno do 741 (amplificador diferencial e de tensão).
    • Análise da operação e do desempenho de amplificadores: uso de métodos quantitativos; circuitos equivalentes; modelação por computador; análise da resposta em frequência; ganho de tensão; largura de banda; potência de saída; distorção; impedância de entrada e saída.
    • Tipos e características de amplificadores: amplificadores de potência, classe B, classe A, classe AB; sintonizado; zona linear; amplificadores operacionais, por exemplo, montagem inversora, não-inversora, seguidor de tensão, diferencial, somador, integrador, diferenciador, comparador, instrumentação, Schmitt trigger; filtros ativos (passo-alto, passo-baixo, banda passa-banda e rejeita-banda, notch).
    • Alteração do diagrama de circuitos: usando dados dos fabricantes; alteração do circuito para respeitar especificações usando componentes alternativos para atingir o menor custo ou para melhorar o desempenho.
  3. Entender os tipos e efeitos da realimentação no comportamento de circuitos elétricos
    • Tipos e efeitos da realimentação: tipos de realimentação, por exemplo, tensão, corrente, série; efeitos da realimentação, por exemplo, ganho em anel fechado.
    • Desempenho de circuitos simples: efeito da realimentação o ganho, largura de banda, distorção e ruído, estabilidade do ganho, impedância de entrada e saída
    • Circuitos: amplificador de estágio único; amplificador operacional
    • Investigar: projeto e construção de circuitos, simulação por computador e medição prática de parâmetros.
  4. Compreender o funcionamento e as aplicações de osciladores de onda sinusoidais
    • Requisitos do circuito: por exemplo, 1-βA = 0, em apenas uma frequência, relação ganho-fase; elementos que definem a frequência.
    • Construção e avaliação: para determinada especificação de uma configuração típica de circuito por exemplo, ponte de Wien, Twin-T, escada R-C de três secções, acoplamento L-C, especificação por transístor ou amplificador operacional
    • Especificações: frequência, estabilidade, deriva de frequência, distorção; estabilidade em amplitude.
    • Osciladores por cristal: vantagens do oscilador controlado por cristal, por exemplo, precisão da frequência e estabilidade; circuito equivalente para um cristal de quartzo.

Bibliografia e recursos didáticos recomendados

  1. Jonh Bird, Electrical and Electronic Principles and Technology, 5th Ed., Routledge, 2013
  2. Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith, Microelectronic Circuits, 6th Ed., Oxford University Press, 2009.