Sinais e Eletrónica

Código:

EBE0016

Sigla:

SELE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências de Engenharia

Ocorrência: 2014/2015 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIB	89	Plano de estudos oficial	2	-	6	70	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Fornecer os conhecimentos básicos de teoria e análise de sinais, contínuos e discretos, de eletrónica e de aquisição de dados, com especial realce nas aplicações em Bioengenharia, que permitam o encadeamento dos estudos com as unidades curriculares antecedentes e subsequentes.

São dados: o conceito de sinal em diversos domínios, as quantidades, as dependências temporais, a extração de características, a análise, síntese ou manipulação, as transformações matemáticas frequenciais.

É proposto o conceito de sistema e tratadas as suas características.

São tratadas a plataforma tecnológica eletrónica, a utilização de transdutores e sensores e as operações sobre sinais.

São estudadas no âmbito da computação digital a utilização da amostragem, da conversão A/D e D/A, dos sistemas de aquisição de dados e de geração de sinais.

Em paralelo, o estudante deve desenvolver o pensamento crítico para resolução de problemas, a capacidade de integração de conhecimentos e a dinâmica do trabalho em grupo.

Resultados de aprendizagem e competências

As competências adquiridas devem estender-se às seguintes capacidades:

Conhecer sinais elementares e suas formulações matemáticas e saber calcular as principais características dos sinais.

Manipular e transformar sinais. Analisar e decompor sinais. Comparar sinais. Medir sinais no laboratório.

Sintetizar e gerar sinais artificialmente nos domínios analógico e digital e disponibilizá-los experimentalmente.

Operar com vários sinais e realizar a correlação ou a convolução entre eles.

Conhecer e manipular a descrição dos sinais no domínio frequencial pela série e pela transfomada de Fourier, nos domínios contínuo e discreto.

Conhecer a descrição de sistemas genéricos e suas propriedades e em particular de sistemas lineares e invariantes no tempo. Conhecer o significado e a forma de obter e de analisar a função característica de um sistema e a resposta em frequência.

Saber utilizar os diagramas de Bode.

Conhecer e utilizar os diagramas de blocos.

Aprender a calcular a resposta de um sistema a um sinal de entrada no tempo e na frequência.

Saber analisar um circuito eléctrico em corrente alternada e realizar a análise fasorial.

Conhecer, saber calcular e saber interpretar os circuitos com os blocos electrónicos básicos lineares, nomeadamente o amplificador operacional e os filtros elementares, e não lineares, nomeadamente o rectificador com díodo, o amplificador com transistor, o comutador com transistor e seus circuitos lógicos elementares e os comparadores sem e com histerese.

Conhecer os fundamentos teóricos e os processos electrónicos da amostragem e dos conversores A/D e D/A e saber interpretar o funcionamento dos sistemas de aquisição de dados e de produção computacional de sinais.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Análise matemática: funções, derivação, integração, limites, séries.

Números complexos.

Utilização de Matlab.

Circuitos eléctricos e sua análise elementar.

Programa

1. Exemplos de bio-sinais e de sistemas de processamento de bio-sinais. Sinais: Características; transformações, combinações, decomposição e comparação. Correlação de sinais.

2. Análise de Fourier para sinais contínuos e discretos. A Série de Fourier e a Transformada de Fourier.

3. Sistemas lineares e invariantes no tempo: resposta impulsional e convolução. Diagramas de blocos.

4. Resposta em frequência. Diagramas de Bode.

5. Análise de circuitos em corrente alternada: cálculo fasorial. Análise de circuitos recorrendo à análise de Fourier. Análise via equações diferenciais. Simulação.

6. Eletrónica analógica: dispositivos e funções básicas: díodo semicondutor, transístor, díodo zener, retificação, estabilização, amplificação, filtragem e modulação. Circuitos não lineares: limitadores, comparadores, circuitos lógicos elementares.

7. Amplificação operacional. Complemento de análise de circuitos. Circuitos lineares e não lineares.

8. Aquisição de dados: amostragem, quantificação, codificação e reconstrução de sinais.

Bibliografia Obrigatória

Oppenheim, Alan V.; Signals & systems. ISBN: 0-13-651175-9
Silva, Manuel de Medeiros; Introdução aos circuitos eléctricos e electrónicos. ISBN: 972-31-0696-5
Alexander, Charles K.; Fundamentos de circuitos eléctricos. ISBN: 0-256-25379-X
Manuel de Medeiros Silva; Circuitos com transistores bipolares e MOS. ISBN: 972-31-0840-2
Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith; Microelectronic circuits. ISBN: 0-19-514252-7

Bibliografia Complementar

Lourtie, Isabel M. G.; Sinais e sistemas. ISBN: 972-592-130-5
Buck, John R.; Computer explorations in signals and systems. ISBN: 0-13-732868-0
Carlson, Gordon E.; Signal and linear system analysis. ISBN: 0-471-12465-6
Soliman, Samir S.; Continuous and Discrete Signals and Systems. ISBN: 0-13-569112-5
Campilho, Aurélio Joaquim de Castro; Instrumentação electrónica. ISBN: 972-752-042-1
Gueorgui Smirnov; Análise complexa e aplicações. ISBN: 972-592-152-6

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

-Aulas Teórico-Práticas: exposição com exemplos de cálculo, de sinais e de circuitos. Resolução de problemas em papel e em computador fora das aulas.

-Aulas laboratoriais: trabalhos de sinais e de eletrónica com guião incidindo sobre actividades de montagem electrónica experimental, medição e análise. Elaboração de relatórios fora das aulas.

Software

Matlab
Labview (Multisim)

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrónica
Ciências Físicas > Física > Electrónica
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de sistemas > Teoria de sistemas
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia de computadores > Processamento de sinal

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	0,00
Teste	70,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de relatório/dissertação/tese	28,00
Estudo autónomo	42,00
Frequência das aulas	68,00
Trabalho laboratorial	24,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Será obtida frequência à disciplina pelos alunos que tiverem assiduidade suficiente, de acordo com os regulamentos em vigor e que tiverem classificação positiva na avaliação da actividade laboratorial.

A classificação da actividade laboratorial será válida nos 2 anos subsequentes, caso não haja mudanças de assinalar no respectivo programa.

Aos estudantes que já possuam frequência válida recomenda-se assiduidade na presença nas aulas teórico-práticas, todavia não será exigida.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação final na escala: 0-20 valores.

Elementos de avaliação:

7 relatórios dos trabalhos práticos => discussão escrita e classificações -> média pesada -> classificação CTR

2 provas escritas sobre as 2 partes da matéria: classificações CP1 (1ª parte) e CP2 (2ª parte)

Provas escritas:

Teste 1 obrigatório-> classificação CT1;
Teste 2 obrigatório-> classificação CT2;

Exame Normal:

1ª parte: (se CT1 < 10 => obrigatória; se CT1 >= 10 -> opcional) -> classificação CE1;

 2ª parte (se CT2 < 10=> obrigatória; se CT1 >= 10 -> opcional -> classificação CE2;

Exame de Recurso:

1ª parte: Se max(CT1, CE1) < 10 => obrigatória -> classificação CR1;

2ª parte: Se max(CT2, CE2) < 10 => obrigatória -> classificação CR2;

Melhoria da classificação das Provas escritas: Se max(CT1, CE1) >= 10 e max(CT2, CE2) >= 10 -> Exame para Melhoria: 1 ou 2 partes -> classificações CM1 e/ou CM2;

Classificações:

Classificação relativa á 1ª parte da matéria -> CP1=max(CT1, CE1, CR1, CM1).

Classificação relativa à 2ª parte da matéria -> CP2=max(CT2, CE2, CR2, CM2).

Classificações mínimas obrigatórias:

 Se CTR < 10 ou CP1 < 10 ou CP2 < 10 => reprovação

Fórmula de cálculo da Classificação final (CF):
CF=CP1 x 0,35 + CP2 x 0,35 + 0,3 x CTR

Alguns casos:

(classificação do Teste suficiente) Se (CT1 >= 10 e CT2<10)=> realizar o Exame Normal: 2ª parte -> classificação CE2 , OPCIONAL: fazer as 2 partes do Exame Normal -> classificação CE1 para melhorar CT1 e classificação CE2 para aprovação;

(classificação dos testes não suficientes) Se (CT1 < 10 e CT2 < 10) => realizar o Exame Normal: 2 partes -> classificações CE1 e CE2;

(aprovação e melhoria) Se (CTR e CP1 e CP2) >= 10 após Exame Normal => aprovação -> possibilidade de melhoria => Exame de melhoria: 1 ou 2 partes;

(classificação não suficiente após época normal) Se CTR >= 10 e (CP1 < 10 ou CP2 < 10) => fazer Exame de Recurso: 1 ou 2 partes;

CTR>18 valores ou CF>18 valores, devem ser confirmadas por meio de discussão ou prova oral.

Provas e trabalhos especiais

Realização de 2 testes. Realização opcional de resolução de problemas propostos na aula. Os trabalhos laboratoriais realizados no âmbito da disciplina serão concluídos com a realização de relatório.

Trabalho de estágio/projeto

Não se aplica.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Idêntica à avaliação normal, excepto no respeitante à obtenção da frequência, em que se aplicarão os regimes legais em vigor.

Melhoria de classificação

Melhoria da classificação final: apenas se aplica aos resultados das provas escritas e pode ser realizada no exame de 2ª época ou em épocas subsequentes segundo os regulamentos.

Observações

A frequência das aulas teórico-práticas e laboratoriais é obrigatória e sujeita à legislação no tocante ao número máximo de faltas admissível. A justificação de uma falta a uma aula teórico-prática ou a uma aula laboratorial não a elimina para efeito de estudo e de aproveitamento, devendo os alunos faltosos realizar as actividades recomendadas ou os trabalhos respectivos numa outra aula ou em tempo extra curricular.

A falta injustificada a uma ou mais aulas laboratoriais sem demonstração da realização das actividades recomendadas, causará a consideração de resultados nulos na avaliação das referidas actividades.

Os relatórios produzidos devem obedecer às regras mais exigentes no respeitante à originalidade e citação das fontes de materiais.

Horário de atendimento aos alunos: segundas-feiras, das 12:30 às 13:00, das 14 às 16 e das 18 às 20:00 (sala I307).