Introdução Circuitos

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Circuitos Elétricos I
UNIFACS – 2016_02
Prof. Elio Pithon Sarno Filho
eliopithon@hotmail.com
Apresentação
• Professor
• Normas de conduta
• Plano de Ensino
• Introdução: Analógico vs Digital
Professor
Professor
• Unicamp
Professor
• Unicamp
• Telecomunicações
Professor
• Unicamp
• Telecomunicações
• CPqD – Telebrás
Professor
• Unicamp
• Telecomunicações
• CPqD – Telebrás
• Processamento Digital de Sinais
Normas de Conduta
Normas de Conduta
• Chamada
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
• Intervalos
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
• Intervalos
• Importância das listas de exercícios
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
• Intervalos
• Importância das listas de exercícios
• Envio slides/listas
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
• Intervalos
• Importância das listas de exercícios
• Envio slides/listas
• Respeito mútuo e cordialidade
Normas de Conduta
• Chamada
• Pontualidade
• Silêncio/concentração
• Intervalos
• Importância das listas de exercícios
• Envio slides/listas
• Respeito mútuo e cordialidade
• Background
Plano de Ensino
Unidade I
• Avaliação 1 (01/10/2016)
Plano de Ensino
Unidade II
• Avaliação 2 (03/12/2016)
• Segunda chamada (10/12/2016)
• Avaliação 3 (17/12/2016)
Plano de Ensino
Bibliografia
• BOYLESTAD, Robert L. ; NASHELSKY, Louis –
Circuitos Elétricos
• SADIKU, Matthew N. & ALEXANDER, Charles K.–
Fundamentos de Circuitos Elétricos
• IRWIN, J.D - Análise de Circuitos em Engenharia
• Slides de aula
Plano de Ensino
Atividades práticas
• Laboratório I –
• Laboratório II –
Plano de Ensino
Avaliação do aprendizado
• Avaliação I – (Peso 3,0)
Avaliação escrita (individual) 80%
Laboratório I (grupo) 20%
• Avaliação II – (Peso 4,0) 
Avaliação escrita (individual) 80%
Laboratório II (grupo) 20% 
AIC
• Avaliação III – (Peso 3,0)
Avaliação escrita (individual)
• Dúvidas ?
INTRODUÇÃO
Analógico ou Digital ?
Panorama atual
• Tendência crescente de digitalização em todas 
as áreas tecnológicas
• As aplicações do processamento digital de 
sinais abrangem um imenso conjunto de 
áreas, como entretenimento, comunicações, 
exploração do espaço, medicina, arqueologia 
e geofísica, apenas para citar algumas. 
Sistemas de telecomunicações
Telefonia Móvel Celular
Instrumentação
Robótica
Medicina: Diagnóstico em 3D
Iridologia
Exploração do espaço profundo
Metereologia
Prospecção de 
Petróleo
Indústria bélica
Radar
Entretenimento
Fatores determinantes:
• Desenvolvimento de tecnologias de tratamento digital de 
sinais (PDS)
• Arquiteturas de hardware mais sofisticadas e complexas 
(processamento paralelo/distribuído)
• Algoritmos poderosos e eficientes (FFT, DCT, JPEG, MPEG)
• Avanços crescentes na microeletrônica possibilitando 
processadores mais rápidos e memórias mais densas 
(MOSFET).
Digital Signal Processor (DSP)
• Os padrões de compactação de áudio e 
vídeo MPEG e de dados de imagem 
JPEG baseiam-se em muitos dos 
princípios e das técnicas de 
Processamento Digital de Sinais.
Mas apesar desta tendência de 
digitalização crescente ....
...mas a realidade ainda é analógica.
Sub-sistemas analógicos 
• Interfaces H/M: monitores, microfones, caixas 
acústicas, displays de cristal líquido, CCD 
• Sensores: termopar, cristal piezoelétrico
• Amplificadores para instrumentação (OP-AMP)
• Conversores A/D e D/A
• Antenas para transmissão de sinais de RF
• Amplificadores, misturadores, moduladores de RF
.... entre outros, são partes dos sistemas eletrônicos 
que ainda são parcial ou integralmente analógicos.
Alguns exemplos:
Sistemas de distribuição de CATV e 
antenas coletivas
Sub-sistemas analógicos utilizados: 
Conversores UHF-VHF Moduladores de RF
Amplificadores de PotênciaMisturadores
Transmissão Via Satélite
Telefonia Móvel Celular
Concepção analógica
• Porém o aspecto mais importante a ser enfatizado, é 
que a concepção de projeto e implementação dos 
sistemas digitais se baseiam em critérios e parâmetros 
de mérito analógicos (S/N, GBP, fc, BW, etc)
• Pois estes sistemas se destinam a tratar sinais elétricos 
associados a grandezas analógicas do mundo real 
(temperatura, pressão, som, imagem, etc)
Por exemplo:
Projeto e implementação de filtros
Para que serve um filtro?
• Para filtrar sinais elétricos.
• Para “selecionar” componentes de frequência
desejáveis e atenuar ou eliminar componentes 
indesejáveis deste sinal.
Representação de sinais no domínio 
das frequências
• Séries e transformadas de Fourier
• Qualquer sinal pode ser representado por 
uma combinação linear de senóides ou 
exponenciais complexas
Assim como a luz branca é o resultado 
da combinação as sete cores ....
... O sinal w(t) pode ser decomposto num somatório de 
senóides de amplitude e frequência diferentes : 
w(t)
w(t)
Série Trigonométrica de Fourier:
Por exemplo:
cada raia representa a 
amplitude 
de uma das componentes 
senoidais
Espectro de Frequências
(1/3)cos(3
wot)
(1/5)
cos(wot)
(1/3)cos(3wot)
(1/7)cos(7wot)
(1/5)cos(5wot)
Aproximação de w(t) obtida pela soma das sete primeiras componentes espectrais 
Observar que as componentes pares (2wo, 4wo e 6wo são nulas)
Quanto mais componentes espectrais são 
somadas, melhor é a aproximação de w(t)
1 componente
2 componentes
3 componentes
e assim por diante ....
Filtragem passa-baixas do sinal w(t)
Sinal w(t) e seu espectro frequências
Filtragem passa-baixas
(1/3)cos(3
wot)
(1/5)
cos(wot)
(1/3)cos(3wot)
(1/7)cos(7wot)
(1/5)cos(5wot)
Sinal na saída do filtro e suas componentes espectrais:
• As componentes de frequência maior que
7wo foram eliminadas pelo filtro
Filtro analógico
1) Parâmetros de mérito: frequência de corte fc e largura de banda (Bandwith)
2) Implementações:
filtro ativo
filtro passivo
Filtro Digital
Os parâmetros de mérito e as curvas características são as mesmas anteriores, mas a 
implementação do filtro é totalmente digital, seguindo as etapas de conversão A/D do sinal 
analógico de entrada, processamento digital das amostras e conversão D/A das amostras 
filtradas.
Filtro digital (processador)
Transparência
• Como as especificações e parâmetros de 
mérito são os mesmos nos dois casos, o 
resultado global da filtragem é o mesmo, 
independendo se o filtro é analógico ou 
digital. 
Comparação entre os sistemas 
analógicos e os digitais
Para que serve um sistema?
• .... para processar sinais.
• Por exemplo: Um amplificador é um sistema
• Para que serve?
• Para amplificar sinais elétricos.
• Multiplicar a amplitude por um fator de ganho
Mas o que é um sinal ?
É um fenômeno que acontece no 
tempo e nos traz informação
Exemplo: sinal de voz, onde a variação de 
pressão do ar é convertida em um sinal 
elétrico.
• O sinal é uma tensão ou corrente elétrica 
variante com o tempo, com amplitude 
proporcional à intensidade da voz em cada 
instante. 
TEMPOA
M
P
L
IT
U
D
E
Processamento: a amplitude do sinal é aumentada, em cada 
instante de tempo, por um fator de ganho
Sinal amplificado
TEMPO
A
M
P
L
IT
U
D
E
Sinal sem amplificação
• A amplificação também pode ser realizada 
digitalmente.
Processamento digital de sinais
• Para se utilizar as técnicas digitais de trata-
mento de sinais analógicos, é preciso seguir as 
seguintes etapas:
• 1. Conversão A/D
• 2. Processamento digital
• 3. Conversão D/A
1. Transdutor. Converte a variável física em um sinal elétrico (sensor)
2. Conversor analógico-digital. Converte o sinal elétrico analógico para o 
formato digital , que consiste em um conjunto de bits codificados (0’s e 1’s)
3. Sistema digital (processador). Processa os valores digitais gerados pelo 
ADC, de acordo com as instruções de um programa (cálculos e outras operações)
4. Conversor digital-analógico. Os valores digitais resultantes do processamento 
digital são convertidos em valores analógicos (sinais de tensão ou corrente)
5. Atuador. Usado para controlar a variável física. Pode ser também um conversor
de sinal elétrico numa variável física (som, imagem, etc)
Conversão A/D
Amostragem
Quantização
O valor real de cada amostra do sinal 
analógico é aproximado por um valor 
discreto situado dentro de numa faixa 
limitada de valores possíveis 
Codificação Binária
oo1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 0
1 0 1
1 0 0
0 1 1
0 1 0
4,7
5,8
6,7
6,5
5,6
4,3
3,1
2,7
Exemplo de controlador digital
Exemplo de controlador digital
A utilização de técnicas e sistemas digitais 
para tratamento de sinais vem 
aumentando cada vez mais
POR QUÊ ?
Vantagens dos sistemas digitais
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
O valor exato das tensões usadas para 
representar os dois estados lógicos nos sistemas 
digitais não é crítico como no caso dos sistemas 
analógicos.
Circuitos digitais
• Operam com 2 níveis de tensão (0V e 5V), 
associados aos valores lógicos 0 e 1 
(lógica binária):
Implementação física
Chave aberta = 0
Chave fechada = 1
Transistor cortado = 1
Transistor saturado = 0
• Com chaves ou transistores:
Representação de grandezas binárias
• São projetados para produzir tensões de saída e para 
responder de modo previsível a tensões de entrada que 
estejam dentro dos intervalos definidos para “0” e para “1”: 
Responde da mesma forma
• O valor exato das tensões usadas para representar os 
dois estados lógicos nos sistemas digitais não é crítico 
como no caso dos sistemas analógicos:
₊
=
A) A informação está contida diretamente 
nos níveis de tensão do sinal.
B) Caso haja distorção nos valores destes níveis
pela presença de ruído ou variação dos componentes elétricos e eletrônicos,
haverá degradação da informação
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
Portanto, os sistemas digitais 
têm 
maior tolerância, flexibilidade e 
robustez. 
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
• Maior exatidão
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
• Maior exatidão
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
• Maior exatidão
• Facilidade de armazenamento da informação
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
• Maior exatidão
• Facilidade de armazenamento da informação
• Capacidade de programação
Vantagens dos sistemas digitais
• Facilidade de projeto
• Imunidade ao ruído
• Maior exatidão
• Facilidade de armazenamento da informação
• Capacidade de programação
• Elevado nível de integração
O Futuro será totalmente 
digital?
• A tecnologia digital vai continuar a invadir 
cada vez mais o nosso cotidiano e alcançar 
novas fronteiras que talvez não tenhamos 
nem sequer imaginado....
.... mas o mundo real ainda é analógico.
Portanto
Portanto
o futuro será ....
Portanto
o futuro será ....
Analógico e Digital .