SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson Prof. Edson-2011

Objetivos Específicos da Aula: Analise Espectral do Sinal Amostrado (Smith, Cap. 3, pag 35-44) Filtros Passivos (Boylestad, Cap. 23 10ed. , pag 694-698) Resposta RC para Transientes (Boylestad, Cap. 24 10ed. , pag 737-755) Amplificadores Operacionais. (Notas de aula do Prof. Edson, 1983) Análise do Circuito da Injeção Eletrônica Monoponto FATEC O livro The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing By Steven W. Smith, Ph.D. ser obtido por capítulos, gratuitamente em http://www.dspguide.com Prof. Edson-2011

A conversão A/D é um processo de duas fases. A primeira é a Quantização, que é o processo de converter um sinal contínuo em discreto. A segunda fase é o processo de Codificação. O processo é uma função não linear e a resolução (Q) depende do número de estados (N) de saídas. Prof. Edson-2011 Intersil Application Handbook, 1985.

Freqüência de Amostragem e Faixa de Passagem Suponha um sinal de amostragem SP (b) com amplitude 1 sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a). O resultado do produto é um sinal com comportamento discreto modulado pelo sinal de entrada. Prof. Edson-2011 Intersil Application Handbook, 1985.

Frequência de Amostragem e Faixa de Passagem Suponha um sinal de amostragem fs (b) com amplitude “1” sendo multiplicado pelo sinal de entrada (a), mas com um um capacitor na saída. Durante o chaveamento, um valor constante é armazenado (S/H). Prof. Edson-2011 Intersil Application Handbook, 1985.

Intersil Application Handbook, 1985. Qual deve ser a frequência mínima de amostragem para não perder informação? Se um sinal contínuo, com largura de banda limitada, não contiver nenhuma frequência maior que fc, então o sinal original pode ser reconstruído sem distorção se a taxa de amostragem for maior que fc. (fc=frequência do sinal de entrada) A curva de espectro de frequência mostram as amplitudes para cada valor de frequência. Prof. Edson-2011 Intersil Application Handbook, 1985.

Quando adicionamos um sinal de amostragem nós introduzimos novas harmônicas (1fs, 2fs, 3fs), deslocando o espectro. Caso a frequência de amostragem não for suficientemente alto, ocorrerá uma sobreposição do espectro do sinal original com a frequência de amostragem. (Aliasing=superposição) fs<fc Prof. Edson-2011 Intersil Application Handbook, 1985

fc=0%fs fc=9%fs Exemplos de sinais com taxa de amostragem adequados. Prof. Edson-2011 Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999.

fc=95%fs Exemplo de sinal com taxa de amostragem inadequado. Frequência Alias Prof. Edson-2011 Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999.

Segundo o critério de Nyquist, a frequência de amostragem fs deve ser sempre maior do que duas vezes a maior frequência do sinal amostrado fc. Harry Nyquist (1889-1976) Bell Laboratories Prof. Edson-2011 Digital Signal Processing, Steven W. Smith, Caltech, 1999.

Espectro de um de Amostragem na de Trem de Pulsos. Como o pulso de amostragem não tem largura infinitesimal, observaremos um trem de pulsos que possui muitas harmônicas. Prof. Edson-2011 Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

Partindo de Fourier que postula que qualquer sinal periódico pode ser representado como uma somatória adequada de sinais senoidais. Prof. Edson-2011

Efeito no Sinal Amostrado Prof. Edson-2011 Rogério Regazzi et al., Soluções práticas de instrumentação e automação.

FILTRO PASSIVO PASSA BAIXA (FPB) Fundamentalmente, um circuito composto por um resistor e um capacitor formam um FPB passivo, cuja atenuação da amplitude do sinal de entrada é dependente da freqüência. Quanto maior a freqüência, menor será a impedância visto pela linha e como conseqüência, uma maior atenuação. Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

R Xc Vi Vo Determinação do Ganho Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

FILTRO PASSIVO PASSA ALTA (FPA) De forma oposta ao FPB, o FPA reduz a atenuação na medida que a frequência de entrada aumenta. Para sinais abaixo do ponto de corte a impedância somente aumenta, reduzindo a amplitude do sinal de saída. Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

Xc R Vi Vo Classificação dos ruídos, origem e possível solução Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

PULSO IDEAL Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

PULSO REAL Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

Circuito RC com Chaveamento Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

Aplicação de uma Onda Quadrada no FPB Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

Saída do Filtro Prof. Edson-2011 Robert L. Boylestad Introductory Circuit Analysis, 10ed

Amplificador Operacional com Ganho Unitário Características: Alta impedância de entrada Baixa impedância de saída Ganho unitário Ein=Eout Prof. Edson-2011

Amplificador não Inversor Características: Impedância de entrada alta Corrente IR1=IR2 Ganho = (1+R2/R1) Não se consegue ganho < 1 Prof. Edson-2011

Amplificar Inversor Características: Impedância de entrada igual a R1 Corrente IR1=IR2 não importando R2 Ganho = -(R2/R1) É possível ganho < 1 Saída é invertida Prof. Edson-2011

Conversor Corrente Tensão Características: Impedância de entrada igual a R Corrente I=IR Saída invertida Prof. Edson-2011

Amplificador Operacional CA3140 BIMOSFET Prof. Edson-2011

Amplificador Operacional CA3140 Prof. Edson-2011

Retificador de Valor Absoluto Prof. Edson-2011

Amplificador de Pequenos Sinais Prof. Edson-2011

Características das entradas analógicas Prof. Edson-2011

Prof. Edson-2011

Fonte de Referencia de Tensão Prof. Edson-2011 Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Amplificador Diferencial Prof. Edson-2011 Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook Prof. Edson-2011 Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook Comparador com Histerese Prof. Edson-2011 Walter Jung, IC-OP AMP Cookbook

Comparador com Histerese do Circuito da Aula Prof. Edson-2011

Circuito Isolador do Condicionador de TPS Prof. Edson-2011

Circuito da CPU Prof. Edson-2011

Alguns tempos para o microcontrolador PIC16F877A com clock de 20mHz // Rotina de leitura do AD gasta em torno de ~48uS // Rotina de escrita e inversão do sinal de saída gasta em torno de ~2uS // Divisão de 2 long int gasta ~90us // Produto de 2 long int gasta ~52us // Soma e subtração de 2 long int gastam ~4us Destaque das diferenças entre o 16F877A e 18F4550 Prof. Edson-2011