José Figueiredo
Departamento
de Física, Edifício C8,
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa,
Campo Grande, 1749-015 Lisboa
Email: jose.figueiredo@ciencias.ulisboa.pt
Página
Pessoal Horário
Gab 8.4.25
Ext. 28425 Telef. 217 500 907
Circuitos
Elétricos e Sistemas Digitais (MEF MEBB)
Circuitos e Eletrónica (Física)
2018-2019,
1.º Semestre
Horário da UC
Fenix
Moodle
Horário de atendimento:
- quarta-feira
das 15h45 às 17h15.
- sexta-feira,
das 16h30 às 17h15.
Informações: Data do primeiro teste - 2 de novembro
de 2018, das 14h30 às 16h30. Sala C3.2.14.
Programa
1.
Elementos de Circuito e Leis Fundamentais 2. Análise de Circuitos
Dinâmicos (no Tempo e na Frequência) 3. Fontes Dependentes
e Teoremas de Thévenin e de Norton 4. Técnicas Sistemáticas
de Análise de Circuitos 5. O Díodo e Aplicações
6. Amplificador Operacional e Respetivas Aplicações 7.
Representação de Informação em Sistemas Digitais
8. Funções e Portas Lógicas 9. Circuitos Combinatórios
de Média Dimensão (MSI) 10. Introdução aos Circuitos
Sequenciais 11. Introdução ao Projeto de Máquinas de
Estado com Circuitos Sequenciais 12. Conversores Analógico-Digitais
(ADCs) e Digital-Analógicos (DACs).
Objectivos:
Apresentar
os fundamentos da Análise de Circuitos e dos Sistemas Digitais. Estudar
dispositivos electrónicos e desenvolver competências de análise
de circuitos electrónicos. Estabelecer bases para posteriores cursos
em Electrónica e Instrumentação.
Aulas Teóricas:
Apresentação
Apresentação,
funcionamento e avalição Notas de apoio
Elementos de circuitos e leis fundamentais (compilação
dos ficheiros PDF)
Tensão, corrente, Lei de Ohm, resistência e potência,
Assoc. de resistências, divisores de tensão, Divisor de corrente
e leis de Kirchhoff
Análise
de circuitos dinâmicos (análises no tempo e na frequência)
(compliação
dos ficheiros PDF)
Corrente alternada (CA), sinais alternados, condensadores, circuitos RC
em CA, Função de transferência, diagramas de Bode, frequência
de corte e largura de banda, circuitos RC, decibel e -/+3 dB, filtros RC,
circuitos integrador e diferenciadorBobines, indutância; circuitos RL,
resposta em frequência, filtros RL, resposta temporal, circuitos
diferenciador e integrador com indutâncias; circuitos RLC série
e paralelo, frequência de ressonância, resposta em frequência,
fator de qualidad, e, largura de banda, filtros RLC.
Fontes
dependentes e teoremas the Thévenin e de Norton (compliação
dos ficheiros PDF)
Fontes dependentes, característica corrente-tensão, circuitos
lineares, princípio da sobreposição, teorema de Thévenin,
Teorema de Norton. Metodologias para aplicação do princípio
da sobreposição, para determinação dos equivalentes
de Thévevin e de Norton. Exemplos de aplicação do princípio
da sobreposição e de determinação dos equivalentes
de Thévevin e de Norton em circuitos com fontes independentes e fontes
dependentes
Técnicas
sistemáticas de análise de circuitos
Método das malhas e dos nós para análise de circuitos,
Ferramentas de simulação e análise de circuitos elétricos:
o simulador PSPICE, Exemplos práticos de circuitos resistivos.
Díodos e aplicações
Física da junção p-n, característica tensão-corrente
da junção p-n, modelos do díodo; retificadores de tensão;
detetores de pico; circuitos limitadores; fixadores de nível; filtragem/desmoduladores;
fontes de tensão; multiplicadores de tensão. Díodos de
Zener; reguladores de tensão com díodos Zener; díodo
de efeito de túnel; díodo de Schottky e contactos ómicos;
díodo varactor; Díodos emissores de luz (LEDs) e díodos
laser; fotodíodo; aplicações.
Amplificador operacional e aplicações
Amplificador operacional ideal e amplificador operacional real. Modelos
do amplificador operacional. Noções básicas de retroação.
Montagens não-iversora e inversora; impedâncias de entrada e
de saída. Aplicações práticas do amplificador
operacional: amplificadores de tensão, de transimpedância, de
corrente e de transadmitância; Circuitos operativos, circuitos aritméticos
e resolução de equações diferenciais; Amplificador
de instrumentação; Retificadores de precisão; amplificador
exponencial e logarítmico; Circuitos comparadores; Osciladores e geradores
de sinais.
Sistemas digitais
Representação de Informação em Sistemas Digitais:
Bases numéricas (decimal, binária, octal, hexadecimal); conversões
entre bases; representação binária de números
negativos; código de Gray; código BCD; código de 7-segmentos;
código alfanumérico. Funções e Portas Lógicas:
Funções e portas lógicas; Álgebra de Boole;
síntese de funções lógicas padrão; simplificação
algébrica de funções lógicas; mapas de Karnaugh.
Circuitos Combinatórios de Média Dimensão (MSI): Multiplexadores
e codificadores; desmultiplexadores e descodificadores; conversores de código;
comparadores; somadores. Introdução aos Circuitos Sequenciais:
Circuitos sequenciais síncronos e assíncronos; o trinco (latch)
e a báscula (flip-flop); registos de deslocamento; contadores síncronos
e assíncronos.
Ver também
Notas de Introdução
à Electrónica
Aulas Teórico-Práticas
01 Lei de Ohm,
potência e circuitos resistivos - folha com
soluções (PSPICE)
02 Circuitos RC, impedância,
resposta temporal - folha com soluções
(PSPICE)
03 Leis de Kirchhoff,
divisores de tensão e divisores de corrente + notas de apoio
à resolução dos exercícios/probelmas
04 Análise
de Circuitos Dinâmicos (no Tempo e na Frequência), função
de transferência, diagramas de Bode e filtros.
05 Fontes dependentes, princípio
de sobreposição, equivalente de Thévenin e de Norton.
Resolução
do primeiro teste
Problemas
resolvidos - J. D. Irwin, Basic enginnering circuit analysis
06 Circuitos
com díodos 1 Exercícios
com díodos 2
07 Amplificador operacional
e aplicações
08 Sistemas digitais
Aulas Práticas:
Guia
P01: Fontes DC, multímetro e resistências;
Folha de resultados
Guia P02: Gerador de sinal, osciloscópio,
condensadores; Folha de resultados
Guia P03:
Simulador de circuitos PSpice
(PSpice
9.1 student version + guia_versão_0.1);
Folha de resultados
Guia P04:
Resistência interna do voltímetro
e do amperímetro, ponte Wheatstone; Folha de resultados
Guia P05:
Circuitos RC, filtros, função
de transferência; Folha de resultados
Guia P06: Circuitos com díodos
e aplicações; Folha de resultados
Guia P07: Circuitos com amplificadores
operacionais (AmpOps); Folha de resultados
+ montagens de ampops na placa
de teste
Guia P08:
Circuitos com AmOps – filtros ativos;
Folha de resultados
+ grelha do osciloscópio + esquema placa de teste
Guia P09: Circuitos com díodos
e AmpOps, retificação e amplificadores; Folha de resultados
Guia P10: Circuitos com AmpOps – comparadores e
geradores de sinal; Folha de resultados
Guia P11: Circuitos
digitais; Folha de resultados
Bibliografia:
- Slides, folhas
de exercícios/problemas e guias das atividades laboratoriais - ver
aulas teóricas, aulas TP
e aulas PL
- Irwin, Basic
Engineering Circuit Analysis, 7th ed., Wiley, 2002.
- Floyd &
Buchla, Electronics Fundamentals, Pearson Education, 2010.
- Sedra, Smith,
Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 5th Ed., 2004.
- Floyd, Digital
Fundamentals - Global Edition, Pearson Education, 2010.
- Morris, Kime,
Logic and Computer Design Fundamentals, 4th Edition, Pearson Education Limited,
2014.
Bibligrafia
complementar:
- Notas de Introdução
à Electrónica
- Spence, Introductory Circuits, Wiley, 2008.
- Spencer, Ghausi,
Introduction to Electronic Circuit Design, Prentice-Hall, 2003.
- Agarwal, Lang,
Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits, Morgan- Kaufman/Elsevier,
2005.
- Medeiros Silva,
Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos,
Fundação Calouste Gulbenkian, 2ª Ed., 2001.
- J. A. Brandão
Faria, Análise de Circuitos, IST Press, 2013.
- Arroz, Monteiro,
Oliveira, Arquitectura de Computadores, IST Press, 2006.
- TPs: Schaum’s
Outline of Theory and Problems of BASIC CIRCUIT ANALYSIS, O’Malley. John.,
ISBN 0-07-047824-
- TPs: Shaum's
Electric Circuits, MAHMOOD NAHVI, Ph.D., JOSEPH A. EDMINISTER, DOI: 10.1036/0071425829
Textos informativos
e apontamentos:
Departamento de Física da
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande, P-1749-016
Lisboa - Edifício C8, Gabinete 8.4.25, Ext. 28425.