Durante o desenvolvimento de um sistema embarcado de aquisição de vibrações mecânicas em motores industriais, um engenheiro eletrônico identificou que o sensor analógico gera sinais com componentes espectrais significativos até 6,5 kHz, além de pequenas perturbações de alta frequência acima de 15 kHz.
Para digitalizar esse sinal, o engenheiro decide utilizar um conversor analógico-digital (ADC) com taxa de amostragem de 10 kHz, sem aplicar nenhum filtro passa-baixa na entrada.
Com base no teorema da amostragem e nos efeitos do aliasing, analise o cenário e escolha a alternativa que melhor descreve o que ocorrerá com o sinal amostrado:
1 - A única forma de evitar aliasing seria aumentar a taxa para acima de 20 kHz ou aplicar um filtro anti-aliasing analógico antes da amostragem.
2 – Não haverá aliasing porque o conteúdo acima de 15 kHz está distante da banda útil.
3 – Ocorrerá aliasing, pois a taxa de amostragem é insuficiente para representar corretamente as componentes de 6,5 kHz.
4 – O sinal será corretamente reconstruído, desde que o ruído de alta frequência seja atenuado digitalmente após a amostragem.
5 – A taxa de amostragem de 10 kHz garante reconstrução perfeita do sinal, pois está acima de 6,5 kHz.
Ed
anteontem
Para analisar a situação apresentada, precisamos considerar o teorema da amostragem de Nyquist, que afirma que a taxa de amostragem deve ser pelo menos o dobro da frequência máxima do sinal que se deseja amostrar para evitar aliasing. No caso, o sensor gera sinais com componentes espectrais significativos até 6,5 kHz. Portanto, a taxa de amostragem mínima necessária para evitar aliasing seria de 13 kHz (2 vezes 6,5 kHz). Como o engenheiro optou por uma taxa de amostragem de 10 kHz, que é inferior a 13 kHz, isso significa que ocorrerá aliasing. Agora, vamos analisar as alternativas: 1 - A única forma de evitar aliasing seria aumentar a taxa para acima de 20 kHz ou aplicar um filtro anti-aliasing analógico antes da amostragem. (Correta, pois realmente é necessário aumentar a taxa ou aplicar um filtro para evitar aliasing.) 2 – Não haverá aliasing porque o conteúdo acima de 15 kHz está distante da banda útil. (Incorreta, pois o aliasing pode ocorrer com componentes abaixo da metade da taxa de amostragem.) 3 – Ocorrerá aliasing, pois a taxa de amostragem é insuficiente para representar corretamente as componentes de 6,5 kHz. (Correta, pois a taxa de 10 kHz não é suficiente para evitar aliasing.) 4 – O sinal será corretamente reconstruído, desde que o ruído de alta frequência seja atenuado digitalmente após a amostragem. (Incorreta, pois a amostragem inadequada já causará problemas de aliasing.) 5 – A taxa de amostragem de 10 kHz garante reconstrução perfeita do sinal, pois está acima de 6,5 kHz. (Incorreta, pois a taxa de amostragem deve ser o dobro da frequência máxima para garantir a reconstrução perfeita.) As alternativas 1 e 3 estão corretas, mas a 3 é a que melhor descreve o que ocorrerá com o sinal amostrado, já que menciona diretamente o problema do aliasing. Portanto, a resposta correta é: 3 – Ocorrerá aliasing, pois a taxa de amostragem é insuficiente para representar corretamente as componentes de 6,5 kHz.