Eletrónica Digital e Circuitos

Código:

F3001

Sigla:

F3001

Nível:

300

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2016/2017 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia de Redes e Sistemas Informáticos

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MI:ERS	71	Plano Oficial desde ano letivo 2014	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Introdução à teoria de circuitos, electrónica analógica básica e sistemas digitais.

Resultados de aprendizagem e competências

No final do curso os alunos deverão ser capazes de:

- aplicar técnicas de análise de circuitos eléctricos nos domínios do tempo e da frequência;

- analisar e projectar circuitos electrónicos simples;

- entender e aplicar a álgebra Booleana a problemas de lógica;

- reconhecer circuitos analógicos e digitais básicos relevantes;

O programa começa com a introdução aos fundamentos, dispositivos analógicos e técnicas de cálculo que formam a base do primeiro ponto acima e suportam o segundo. A formação em lógica Booleana e os vários exemplos e problemas resolvidos ao longo do curso suportam o terceiro e quarto pontos.

Modo de trabalho

Presencial

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

Trigonometria e álgebra de complexos. Mecânica elementar. Cálculo diferencial.

Programa

INTRODUÇÃO TÉCNICAS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS RESISTIVOS Lei de Ohm em resistências eléctricas; lei de Joule Divisores de tensão e de corrente Leis de Kirchhoff; exemplos Transformações Delta-Y e pi-T Técnicas das tensões de nó e das correntes de malha; exemplos Circuitos equivalentes de Thevenin e de Norton Princípio da sobreposição BOBINAS E CONDENSADORES Princípios físicos de funcionamento Relação tensão-corrente nos seus terminais; energias armazenadas. Combinações em série e em paralelo de bobinas e condensadores Circuitos RL e RC Resposta natural de um circuito RL; resposta a uma função degrau Resposta natural de um circuito RC; resposta a uma função degrau Circuitos RLC ANÁLISE DE CIRCUITOS COM ESTIMULAÇÃO HARMÓNICA Sinais Sinais periódicos e não periódicos Conceitos de valor médio e de valor eficaz Introdução à decomposição de Fourier Resposta de um circuito linear a um sinal harmónico; regimes transitório e estacionário Representação complexa de um sinal harmónico; conceito de fasor Transformada fasorial directa e inversa; exemplos Relação entrada-saída para condensadores e indutores com estimulação harmónica Impedância e admitância de bobinas e de condensadores Lei de Ohm generalizada . Combinação de impedâncias em série e em paralelo Leis de Kirchooff no domínio fasorial; exemplos Diagramas fasoriais POTÊNCIA ELÉCTRICA Potência instantânea e potência média; convenção sobre potência positiva e negativa Potência em circuitos puramente resistivos, indutivos e capacitivos Potência dissipada, potência reactiva, potência complexa e potência aparente Factor de potência; triângulo de potências Importância prática da correcção do factor de potência; exemplos JUNÇÃO P-N e DÍODOS Materiais semicondutores do tipo n e do tipo p; níveis de dopagem A junção p-n Descrição qualitativa das suas características; região de depleção Polarização eléctrica directa e inversa Função de transferência tensão-corrente; resistência da junção O aparecimento de percursos unidireccionais para a corrente eléctrica; o díodo Tipos de díodos (Zener; emissores e detectores de luz) ALGUMAS APLICAÇÕES DE DÍODOS Fontes de tensão DC Blocos funcionais Rectificação de meia onda e de onda completa; comparação relativa Filtragem com condensadores de alisamento. Conceito de ripple Utilização de díodos Zener como reguladores de tensão; exemplo Referência aos reguladores integrados Limitadores de nível Fixadores de nível DC Multiplicadores de tensão AMPLIFICADORES OPERACIONAIS Introdução; perspectiva histórica; referência ao 741 Características ideais; características reais Acoplamentos DC e AC Realimentação negativa e positiva; impedâncias de entrada e de saída Circuitos Configuração seguidora, inversora e não inversora; somador Amplificador diferencial (de instrumentação) Configuração rectificadora; conversão corrente-tensão Configurações diferenciadora, integradora e logarítmica Amplificadores operacionais com realimentação positiva; TRANSÍSTORES Perspectiva histórica; a necessidade de elementos amplificadores Impacto dos transístores na sociedade tecnológica actual; exemplos vários Amplificação; conceitos gerais Modelo geral de um amplificador (de tensão ou de corrente) Ganho de um amplificador Impedância de entrada e impedância de saída; impacto no ganho O amplificador ideal Tipos de transístores Transístores bipolares Estruturas básicas (npn e pnp) Modos de funcionamento do transístor; descrição qualitativa Relação de transferência entrada-saída O transístor bipolar como um amplificador de corrente Curvas características do transístor; recta de carga Análise DC; configurações de polarização Análise AC; configurações de amplificação; ganho de tensão; exemplos.

Electrónica digital: álgebra de Boole, portas lógicas, famílias lógicas, lógica combinacional, lógica sequencial, conversão A/D e D/A.

Bibliografia Obrigatória

Vários; Guias de trabalhos práticos de EDC

Bibliografia Complementar

Horowitz Paul; The art of electronics. ISBN: 0-521-23151-5 (hardcover)
H. Crespo; Slides das aulas teóricas

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição da matéria e exemplos; aulas teórico-práticas de resolução de problemas.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrónica

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Os alunos têm que frequentar pelo menos 3/4 das aulas teórico-práticas previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação obtida no exame final.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

De acordo com o regulamento da FCUP.

Melhoria de classificação

Unicamente por melhoria do exame final.