Aula1-Introducao

Prévia do material em texto

Eletrônica Analógica I
Engenharias:
Elétrica
Controle e Automação
Aula 1
Introdução
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 2
Objetivos da disciplina
 Oportunizar o aprendizado dos princípios de eletrônica, 
bem como dos componentes básicos usados nesta área, de 
forma teórica e prática;
 Capacitar alunos no uso da instrumentação básica de 
laboratório e no uso de programas para simulação de 
circuitos eletro-eletrônicos;
 Capacitar o aluno para o projeto de sistemas e aplicações 
baseados em eletrônica analógica;
 Fornecer a base para as demais disciplinas do curso onde 
a eletrônica é fundamental.
Introdução Eletrônica Analógica 2
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 3
Conteúdo da Disciplina
 1 - Introdução à Eletrônica Analógica
 2 - Materiais Semicondutores
 3 - O diodo semicondutor: características ideais e reais
 4 - Circuitos retificadores CA-CC
 5 - Diodo Zener / Circuitos Reguladores
 6 - Introdução ao Transistor de Junção Bipolar (TJB)
 7 - Polarização do Transistor / Transistor como chave
 8- Polarização do Transistor por divisor de tensão na base
 9 - Amplificadores de potência, classes de ampl. e projeto
 10 - Transistor FET e Amplificadores Operacionais
Introdução Eletrônica Analógica 3
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 4
Referências Bibliográficas
Introdução Eletrônica Analógica 4
 BOYLESTAD, Robert; NASHELSKY, Louis; 
GUIMARAES, Alberto Gaspar. Dispositivos 
eletrônicos e teoria de circuitos. RJ: LTC, 1999.
 LALOND, David E.; ROSS, John A. Princípios de 
dispositivos e circuitos eletrônicos. São Paulo: 
Makron Books do Brasil, c1999.
 BOGART JR., Theodore F.; ABDO, Romeu. 
Dispositivos e circuitos eletrônicos. São Paulo: 
Makron Books, 2001.
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 5
Sumário
1. Conceitos básicos:
1.1. Definição 
1.2. Aspéctos históricos
1.3. Sistemas de unidades
1.4. Sinais no Domínio Analógico
1.5. Aplicações da Eletrônica Analógica
Introdução Eletrônica Analógica 5
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 6
Definição
Definição: Eletrônica é o campo da ciência e da 
engenharia que trata dos dispositivos eletrônicos e de 
sua utilização. É a parte da física que estuda e utiliza as 
variações de grandezas elétricas (nos quais os elétrons 
têm papel fundamental) para captar, transmitir e 
processar informações.
Divide-se em Eletrônica Analógica e Digital porque 
cada uma delas opta por obedecer uma destas duas 
formas de apresentação dos sinais elétricos. 
Introdução Eletrônica Analógica 6
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 7
Aspectos históricos
1813: Davy obtém o primeiro arco elétrico;
1821: Seebeck descobre o efeito termoelétrico;
1827: Georg Simon Ohm estabelece a relação entre a 
diferença de potencial, a corrente e a resistência elétrica 
em um circuito (R=V/I); 
1866: É instalado o telégrafo transatlântico que utiliza um 
cabos submarino conectando EUA e França;
1882: Nikola Tesla constrói um sistema de potencia AC 
para substituir os geradores e motores de corrente 
contínua que estavam em uso;
Introdução Eletrônica Analógica 7
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 8
Aspectos históricos
1883: A origem dos aparelhos eletrônicos remonta às 
pesquisas de Thomas Alva Edison, que em 1883 
descobriu o que chamamos hoje de "Efeito Edison", ou 
efeito termiônico. 
Ele demonstrou a formação de uma corrente elétrica fraca 
no vácuo parcial entre um filamento aquecido e uma 
placa metálica. 
A corrente era unidirecional e cessava se a polaridade do 
potencial entre o filamento e a chapa fosse invertida. 
Ficou comprovado que os transmissores da eletricidade 
estavam eletrizados. Mais tarde, estes transmissores 
receberam o nome de elétrons. 
Introdução Eletrônica Analógica 8
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 9
Aspectos históricos
1900: Planck introduz a idéia da troca quantizada de energia, 
entre matéria e radiação, para explicar os fenômenos da 
radiação térmica, a teoria do quanta;
1912: Edwin H. Armstrong, engenheiro eletrônico norte-
americano inventou o circuito regenerativo de rádio;
1914: A válvula termoiônica é utilizada como geradora de 
sinais de rádio;
1923: O norte-americano Arthur Compton faz o experimento e 
explica o espalhamento de fótons (raios X); 
1939: Foi iniciada a construção do primeiro computador 
totalmente automático, chamado de Mark I; 
1941: Surgem os primeiros estudos sobre os transistores;
Introdução Eletrônica Analógica 9
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 10
Aspectos históricos
1948: Os pesquisadores americanos John Bardeen e 
Walter H. Brattain patenteiam o transistor e B; 
1955: É descoberto o diodo varicap;
1958: Desenvolvimento do circuito integrado; 
1963: É comercializado o primeiro mini-computador
pessoal comercial;
1976: A Motorola introduz a tecnologia TTL no 
desenvolvimento de novos processadores;
1992: Nasce a Internet comercial;
….. Super-computadores, celulares, …, 
….. microeletrônica, …, nanoeletrônica
….. Transistor 3D
Introdução Eletrônica Analógica 10
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 11
Sistemas de unidades
Unidades do Sistema Internacional
V = volt = medida de tensão elétrica ou diferença de potencial
A = ampère = medida de corrente elétrica
Ω = ohm = medida de resistência elétrica
W = watt = medida de potência
Hz = hertz = medida de frequência
F = farad = medida de capacitância
H = henry = medida de indutância
C = coulomb = medida de carga elétrica
S = siemens = medida de condutividade elétrica
J = joule = medida de Trabalho
Introdução Eletrônica Analógica 11
http://pt.wikipedia.org/wiki/Volt
http://pt.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8re
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ohm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Watt
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hertz
http://pt.wikipedia.org/wiki/Farad
http://pt.wikipedia.org/wiki/Henry
http://pt.wikipedia.org/wiki/Coulomb
http://pt.wikipedia.org/wiki/Siemens_(unidade)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Joule
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 12
Conversão entre escalas
G
(Giga)
M
(Mega)
K
(Kilo)
?
(Unidade)
m
(mili)
u
(micro)
n
(nano)
p
(pico)
109 106 103 1 10-3 10-6 10-9 10-12
1.000.000.000 1.000.000 1.000 0,001 0,000001 0,000000001
Introdução Eletrônica Analógica 12
Sistemas de unidades
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 13
Domínio de dados
Introdução Eletrônica Analógica 13
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 14
Processo de medida inicia e termina em domínios não
elétricos.
Formas de codificar os dados são divididas em:
 Físico-Químico,
 Posição do ponteiro
 Número.
Domínio de dados
Domínios Não-Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 14
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 15
 Qualquer processo de medida começa e termina em domínios não elétricos.
Algumas medidas podem ser inteiramente determinadas em domínios não-
elétricos.
Domínio de dados
Domínios Não-Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 15
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 16
As formas de representar os dados no domínio elétrico
são divididas em:
 Analógico
 Tempo
 Digital
Domíniode dados
Domínios Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 16
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 17
Domínios Elétricos
Domínio analógico: a informação é transportada
pela amplitude do sinal (carga, tensão, corrente,
ou potência).
Domínio do tempo: a informação é medida pela
relação de tempos (período ou frequência, largura
de pulso, ou fase).
Domínio digital: os sinais têm somente dois
valores. A informação pode ser dada pelo número
de pulsos ou pela palavra codificada na forma
serial ou paralela.
Domínio de dados
Introdução Eletrônica Analógica 17
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 18
Toda medida analítica é constituída por um sinal,
que por sua vez, carrega a informação sobre o
analito de interesse.
Domínio de dados
Domínios Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 18
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 19
A transmissão analógica é caracterizada por uma
constante troca de estado. Portanto, a informação
transmitida de maneira analógica terá variações
de estado (freqüência, amplitude, comprimento);
Domínio de dados
Domínios Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 19
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 20
Devido ao fato de que o ruído influencia a
magnitude dos sinais elétricos, os sinais
analógicos são especialmente suscetíveis ao
ruído elétrico (e eletro-magnético).
Domínio de dados
Sinais Analógicos
Introdução Eletrônica Analógica 20
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 21
A informação é armazenadas no domínio do
tempo como variações do sinal em relação ao
tempo em vez de suas amplitudes.
Domínio de dados
Sinais no Domínio do tempo
Introdução Eletrônica Analógica 21
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 22
Informações armazenadas em função do tempo.
Linha tracejada = 
Limite do sinal 
HI = Acima do limite
LO = Abaixo do limite
Domínio de dados
Sinais no Domínio do tempo
Introdução Eletrônica Analógica 22
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 23
 Ramo da Engenharia relativo à:
 Produção, Transformação, Transmissão e Medição de Sinais Elétricos.
 Atividade:
Modelos 
Físicos de 
Fenômenos 
Naturais
Ferramentas 
Matemáticas
Combinar
Sistemas de 
Interesse 
Prático
 Sistemas de Comunicação
 Sistemas de Computação
 Sistemas de Controle
 Sistemas de Geração e Transmissão
 Sistemas de Processamento de Sinais
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 23
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 24
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 24
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 25
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 25
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 26
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 26
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 27
 Sistemas de Geração e Transmissão
 Gerar e Distribuir Energia Elétrica
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 27
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 28
 Sistemas de Processamento de Sinais
 Transformação de Sinais
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 28
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 29
Sistemas Elétricos
Introdução Eletrônica Analógica 29
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 30
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 30
Processo de medida:
Componentes básicos de instrumentos.
Instrumentação
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 31
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 31
Processo de medida e controle.
Instrumentação
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 32
ControladorVazão 
Real
Vazão 
Desejad
a
Válvula
Sensor 
de 
Vazão
Aplicação da Eletrônica
Processo de medida e controle.
Instrumentação
Introdução Eletrônica Analógica 32
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 33
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 33
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 34
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 34
Projetos
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 35
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 35
Projetos
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 36
Aplicação da Eletrônica
Introdução Eletrônica Analógica 36
Projetos
Sistemas Digitais – Leonel Tedesco
Slide 37
Dúvidas ?
Introdução Eletrônica Analógica 37