Electrónica 2

Código:

EEC0027

Sigla:

ELEC2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Electrónica e Sistemas Digitais

Ocorrência: 2013/2014 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.fe.up.pt/1011/course/view.php?id=28
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEEC	88	Plano de estudos de Transição a partir de 2010/11	3	-	8	87	216
		Plano de estudos oficial	3	-	8	87	216

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Um primeiro objectivo da disciplina, na continuação de Electrónica I em que um vasto leque de matérias foi coberto de modo relativamente superficial, é a análise e projeto, de modo aprofundado, de amplificadores integrados multi-andar de banda larga, quer com tecnologia bipolar quer com tecnologia CMOS. São tratadas em detalhe, nomeadamente, as questões do funcionamento na frequência. A realimentação, suas topologias básicas, características e problemas, análise das questões de estabilidade e compensação são também aprofundadas. O domínio dos circuitos lineares é ainda completado com o estudo de osciladores sinusoidais, princípio de funcionamento, configurações, estabilidade, etc.
Na sequência deste estudo e passando a uma introdução à electrónica dos circuitos digitais, os alunos estudam os multivibradores (astáveis, monoestáveis e biestáveis—neste caso, com particular ênfase em comparadores e na configuração de “Schmitt-trigger”). Esta formação ampla é adequada para o prosseguimento de estudos quer no âmbito dos circuitos lineares e VLSI analógico e digital, quer com vista às aplicações em telecomunicações.

Resultados de aprendizagem e competências

Esta unidade curricular vem no seguimento de electrónica 1, completando a sequência de conhecimentos fundamentais no domínio de circuitos eletrónicos de sinal. Consequentemente, tem por objetivo dotar os estudantes de conceitos e técnicas de análise de amplificadores diferenciais e multi-andar, o seu comportamento em frequência e análise com realimentação. Pretende ainda dotar os estudantes de capacidades de projeto e dimensionamento desses mesmo circuitos, nomeadamente pela introdução desta componente nos trabalhos laboratoriais.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Blocos Básicos de Amplificadores Integrados
 

• A célula básica de ganho 

 

• Amplificador Cascode 

 

• Polarização de circuitos: fontes e espelhos de corrente 

 

• Espelhos de corrente com prestação melhorada 

 

• Pares de transístores com funções especiais 

 

• Comparação entre transístores MOSFET e BJT 

2. Amplificadores Diferenciais e Multi-Andar 

• O par diferencial MOS e operação com pequenos sinais 

 

• O par diferencial com BJT 

 

• Caraterísticas não ideais do amplificador diferencial 

 

• Par diferencial com carga ativa 

 

• Amplificadores multi-andar 

3. Andares de Saída

• Classificação de andares de saída 

 

• Andares de saída em classe A, B e AB 

 

• Polarização de circuitos em classe AB 

 

• Exemplos de andares de saída (MOS e BJT) em classe AB 

4. Resposta em Frequência

• Resposta de amplificadores em EC e FC às baixas frequências (BF) 

 

• Capacidades intrinsecas e modelo de MOS e BJT às altas frequências (AF) 

 

• Reposta às AF de EC e FC 

 

• Resposta às AF de PC, BC e Cascode 

 

• Seguidores de fonte e de emissor 

 

• Amplificadores diferenciais 

 

• Configurações de banda larga e resposta às AF de amplificadores multi-andar. 

5. Realimentação

• Estrutura geral de realimentação 

 

• Propriedades da realimentação negativa 

 

• As 4 topologias básicas de realimentação 

• Amplificador de tensão (Série-Paralelo) 

 

• Amplificador de transcondutância (Série-Série) 

 

• Amplificador de Transresistência (Paralelo-Paralelo) 

 

• Amplificador de corrente (Paralelo-Série) 

• Métodos de análise de circuitos realimentados e ganho da malha 

 

• Estabilidade de circuitos realimentados 

 

• Efeito da realimentação na localização dos pólos 

 

• Análise da estabilidade usando diagramas de Bode 

 

• Compensação em frequência 

6. Circuitos Amplificadores Operacionais

• AmpOp MOS com dois andares 

 

• AmpOp MOS com cascode complementar 

 

• O AmpOp 741 

 

• Análise para pequenos sinais 

 

• Resposta na frequência e “slew rate” 

 

• Desenho moderno de AmpOp com BJT 

7. Circuitos Geradores de Sinal e de Formas de Onda Especiais

• Princípios básicos dos osciladores sinusoidais 

 

• Circuitos de osciladores com RC, LC e Cristal 

 

• Multivibradores biestáveis, monoestáveis e astáveis 

 

• Circuitos integrados de temporização.

 

Bibliografia Obrigatória

Sedra, adel S., Smith, Keneth C.; Microelectronic Circuits, 6th Ed., Oxford University Press, 2011. ISBN: 978-019-973851-9

Observações Bibliográficas

A utilização de edições anteriores requer alguma adaptação de conteúdos (apenas um pouco), mas principalmente deverá tomar atenção à ordem dos assuntos que em várias situações surgem organizados de uma forma diferente.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teóricas de exposição dos assuntos a tratar com exemplos práticos ilustrativos, intercaladas com aulas de demonstração de técnicas de análise e síntese de circuitos e resolução de problemas.

Aulas de Prática Laboratorial (em cada semana, 2h acompanhadas por um docente mais duas horas de trabalho autónomo) onde serão levados a cabo trabalhos de uma relativa complexidade quer na área dos amplificadores lineares (projecto—com base numa configuração fornecida—, análise teórica, simulação, montagem e teste prático).

Na aula laboratorial acompanhada, a primeira hora é para ver a funcionar e tirar dúvidas sobre o trabalho do guião iniciado na aula de trabalho autónomo, a que se segue meia hora para responder a uma pergunta sobre esse trabalho e a meia hora final para apresentar e discutir o trabalho seguinte.

Software

MultiSIm

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrónica
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrotécnica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Teste	20,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

A nota final da disciplina é feita pela média pesada associada a:

 

1. Componente laboratorial (30%) - L 

• Participação e desempenho nas aulas práticas laboratoriais (50%), resultados de uma pergunta feita ao grupo, em cada aula, sobre os trabalho realizado no trabalho autónomo e discutido na primeira hora da aula. 

 

• Esta parcela da avaliação é obrigatória para todos os alunos, podendo o caso dos trabalhadores estudantes e outros alunos de regime especial ser objecto de análise específica;

 

• Esta parcela da avaliação manter-se-á para os anos subsequentes e constará de uma pauta de frequência a ser afixada antes do período de exames, devendo os alunos que queiram voltar a frequentar os laboratórios solicitá-lo ao docente responsável pela disciplina. 

 

• Esta parcela da avaliação terá, cada vez que o aluno se apresentar a exame final, o seu valor limitado superiormente à classificação desse exame mais 4 valores (em 20). 

2. Dois minitestes a efectuar durante o período de aulas teóricas, o primeiro entre a 5ª e a 6ª semana e o segundo entre a 9ª e a 10ª, com o peso de 10% cada um. - M 

 

3. Exame final com o peso entre 50% e 70%. - E

• Para os alunos ordinários em primeira inscrição, o peso do exame será, em geral, de 50%; 

 

• Se algum aluno nestas condições faltar a um miniteste com uma justificação aceite pelo docente responsável pela disciplina, o exame terá um peso de 60% na nota final; 

 

• Para os alunos em regime especial ou os alunos ordinários com falta justificada aos dois minitestes ou então que já tenham obtido frequência à disciplina e não tenham solicitado expressamente o acesso aos minitestes, o seu peso será de 70%. 

Observações:

• A frequência da parte laboratorial é obrigatória, conforme expresso acima, e sujeita à legislação no tocante ao número máximo de faltas admissível. 

 

• A justificação de uma falta não a elimina da contagem para efeito de aproveitamento, devendo os alunos repetir os trabalhos respectivos numa outra aula ou em tempo extra curricular, desde que autorizado pelo docente e acompanhado pelo técnico responsável pelos laboratórios. 

 

• O acesso ao exame final exige um mínimo de 8 valores (em 20) na componente laboratorial. 

 

• A componente de avaliação distribuída (laboratorial e minitestes) mantém o seu valor quer para o exame normal quer para o de recurso. 

 

• Em caso de melhoria de nota, se realizada no mesmo ano, as regras são as mesmas que vigoram para o recurso; se noutro ano, a nota de frequência (laboratório) do ano em que fez a disciplina volta a contar com o peso de 30%, sendo os restantes 70% atribuídos ao exame.

 

Fórmula de cálculo da classificação final

Sendo L1=min(L, E-4)

1. Alunos ordinários ou alunos de regime especial que o solicitem: 0,5*E+0,3*L1+0,2*M

 

1. Alunos com falta justificada a um dos minitestes: 0,6*E+0,3*L1+0,1*M 

 

1. Alunos ordinários com falta justificada aos dois minitestes: 0,7*E+0,3*L1

 

Provas e trabalhos especiais

Nenhum.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

0,7*E+0,3*L1

Melhoria de classificação

 

1. Classificação final: repetição do exame 

 

1. Classificação distribuída: repetição da frequência dos laboratórios

 

Observações

Haverá uma instanciação da disciplina no moodle, em que constarão informações actualizadas e que os alunos devem consultar com regularidade, sendo que a informação aí contida é considerada informação que os alunos devem, obrigatoriamente, possuir.