Objetivos da Unidade Curricular

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.

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Pré-requisitos

• Eletromagnetismo (34712)

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Conteúdos

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.  Transístores Bipolares (BJTs)

7.  Amplificador Operacional e Respetivas Aplicações

8.  Representação de Informação em Sistemas Digitais

9.  Funções e Portas Lógicas

10. Circuitos Combinatórios de Média Dimensão (MSI)

11. Introdução aos Circuitos Sequenciais

12. Introdução ao Projeto de Máquinas de Estado com Circuitos Sequenciais

 

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Descrição detalhada dos conteúdos programáticos

Componente Teórica

1.  Elementos de Circuito e Leis Fundamentais

Fontes de tensão e de corrente independentes; resistências; condensadores e indutores; Leis de Kirchhoff; associação de componentes; modelação de geradores reais e de instrumentos de medida.

2.  Análise de Circuitos Dinâmicos (no Tempo e na Frequência)

Resposta temporal de circuitos dinâmicos; circuitos em regime alternado sinusoidal (AC): o fasor e a impedância complexa; resposta na frequência de circuitos práticos; diagramas de Bode.

3.  Fontes Dependentes e Teoremas de Thévenin e de Norton

Fontes dependentes e amplificadores ideais; linearidade e sobreposição. Teoremas de Thévenin e de Norton.

4.  Técnicas Sistemáticas de Análise de Circuitos

Métodos dos nós e das malhas; análise nodal modificada. Introdução a ferramentas de Projeto (CAD): o simulador SPICE.

5.  O Díodo e Aplicações

Física e modelos do díodo; retificadores; detetores de pico; limitadores; multiplicadores de tensão. Díodos de Zener; reguladores de tensão básicos com Zeners. Díodos emissores de luz (LEDs).

6.  Transístores Bipolares (BJTs)

Funcionamento físico e modelo de sinais fortes; ponto quiescente (polarização).

7.  Amplificador Operacional e Respetivas Aplicações

Modelo do amplificador operacional ideal. Noções básicas de retroação. Aplicações práticas do amplificador operacional: amplificadores (de tensão, de transimpedância, de corrente e de transadmitância; circuitos aritméticos; resolução de equações diferenciais; amplificador de instrumentação; retificadores de precisão; amplificador exponencial e logarítmico; comparadores; geradores de sinais (osciladores).

8.  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.

9.  Funções e Portas Lógicas

Funções e portas lógicas; Álgebra de Boole; síntese de funções lógicas padrão; simplificação algébrica de funções lógicas; mapas de Karnaugh.

10.   Circuitos Combinatórios de Média Dimensão (MSI)

Multiplexadores e codificadores; desmultiplexadores e descodificadores; conversores de código; comparadores; somadores.

11. Introdução aos Circuitos Sequenciais

Circuitos sequenciais síncronos e assíncronos; o trinco (latch) e a báscula (flip-flop); registos de deslocamento; contadores síncronos e assíncronos.

12. Introdução ao Projeto de Máquinas de Estado com Circuitos Sequenciais

Máquinas de estado (ME); diagramas de transição de estados e tabelas de transição de estados; projeto de MEs com circuitos digitais sequenciais síncronos.

 

Componente Teórica-Prática

TP 1 e 2 - Elementos de Circuito e Leis Fundamentais.

TP 3 - Análise de Circuitos Dinâmicos (no Tempo e na Frequência).

TP 4 - Fontes Dependentes e Teoremas de Thévenin e de Norton.

TP 5 - Técnicas Sistemáticas de Análise de Circuitos.

TP 6 - O Díodo e Aplicações.

TP 7 - Transístores Bipolares (BJTs).

TP 8, 9 e 10 - Amplificador Operacional e Respetivas Aplicações.

TP 11 - Representação de Informação em Sistemas Digitais. Funções e Portas Lógicas.

TP 12 - Circuitos Combinatórios de Média Dimensão (MSI).

TP 13 - Circuitos Sequenciais. Projeto de Máquinas de Estado.

 

Componente Prática

P 1 e 2 - Elementos de Circuito e Leis Fundamentais.

P 3 - Análise de Circuitos Dinâmicos (no Tempo e na Frequência).

P 4 - Fontes Dependentes e Teoremas de Thévenin e de Norton.

P 5 - Introdução a Ferramentas de Projeto (CAD): o simulador SPICE.

P 6 - O Díodo e Aplicações.

P 7 - Transístores Bipolares (BJTs).

P 8, 9, 10 e 11 - Amplificador Operacional e Respetivas Aplicações.

P 12 - Sistemas Digitais.

 

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Bibliografia

Recomendada

1.     Spence, “Introductory Circuits”, Wiley, 2008.

2.     Irwin, “Basic Engineering Circuit Analysis”, 7th ed., Wiley, 2002.

3.     Spencer, Ghausi, “Introduction to Electronic Circuit Design”, Prentice-Hall, 2003.

4.     Agarwal, Lang, “Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits”, Morgan- Kaufman/Elsevier, 2005.

5.     Arroz, Monteiro, Oliveira, “Arquitectura de Computadores”, IST Press, 2006.

6.    J. A. Brandão Faria, “Análise de Circuitos”, IST Press, 2013.

 

Outros elementos de estudo

Slides das aulas teóricas.

 

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Métodos de Ensino

Aulas teóricas (2 horas/semana), aulas teórico-práticas (1 hora/semana) e prática laboratorial (2 horas/semana) onde os alunos desenvolvem competências na montagem prática, na análise e no teste de circuitos electrónicos.

 

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Métodos de Avaliação

Resolução de séries de problemas; avaliação contínua da prática laboratorial; apresentação oral de dos resultados obtidos em 2 das aulas práticas; exame final.

 

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Língua de ensino

Português