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Eletrónica Digital e Circuitos

Código: F1002     Sigla: F1002     Nível: 100

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2016/2017 - 1S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável: Licenciatura em Ciência de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
L:CC 40 Plano de estudos a partir de 2014 2 - 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








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

H. Crespo; Slides das aulas teóricas

Bibliografia Complementar

Nilsson James W.; Electric circuits. ISBN: 0-13-032120-6 (Para electrónica analógica)
Sedra Adel S.; Microelectronic circuits. ISBN: 0-03-053237-X (Para electrónica digital)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

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

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.
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