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A 1

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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A 3

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.

A 4

vD(t) = VD + vd (t)

A linearidade dependem da faixa de variação

analisada

Diodo

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Sinais analógicos

e digitais

A 6

Amostragem

Circuito Sample and Hold

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A 7

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).

A 8

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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A 9

Considerações sobre precisão e exatidãoem sistemas analógicos e digitais

Precisão Exatidão

A 10

Precisão vs. Exatidão

exatidão boa precisão pobre

exatidão pobreprecisão boa

exatidão boaprecisão boa

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A 11

Análise de circuitos eletrônicos

Blocos:• Fonte• Circuito eletrônico• Carga

Exemplo:• Microfone• Amplificador• Alto falante

de sinal

A 12

Fonte

Sinal representado por uma fonte de tensão

Sinal representado por uma fonte de corrente

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A 13

0SR

+

−( )sv t

SR

( )si t SR

SR ∞

Fonte de tensão Fonte de corrente

A 14

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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A 15

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

=

A 16

Amplificador de tensão com fonte de sinal de entrada e carga resistiva

Sedra/Smith Fig. 1.17

9

A 17

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

≅ =+

A 18

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

11

A 21

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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A 23

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