Eletrónica e Sinais

5 ECTS / 1º Semestre / Português

Objetivos e Competências

Objectivos de Aprendizagem:
Esta Unidade Curricular tem por objetivo primordial desenvolver conhecimentos e competências fundamentais no domínio da eletrónica e do processamento e análise de sinais com ênfase em aplicações de Bioengenharia. Pretende-se proporcionar uma formação básica neste domínio que permita o encadeamento dos estudos com as unidades curriculares subsequentes.

Resultados Expectáveis:
No final desta UC, o estudante que a frequente e conclua com sucesso deverá ser capaz de:

  • Compreender as grandezas elétricas fundamentais e as leis físicas que as regem;
  • Compreender e saber explicar o funcionamento de componentes elétricos e eletrónicos elementares;
  • Compreender, explicar e saber analisar o funcionamento de circuitos eletrónicos baseados nos respetivos componentes;
  • Conhecer sinais elementares, suas formulações matemáticas e saber calcular as suas características;
  • Manipular e transformar sinais, analisar e decompor sinais, comparar sinais e medir sinais;
  • Conhecer e manipular a descrição dos sinais nos domínios temporal e espectral pela série e pela transformada de Fourier;
  • Conhecer a descrição de sistemas e suas propriedades e em particular de sistemas lineares e invariantes no tempo;
  • Compreender o significado e a forma de obter e de analisar a função característica de um sistema e a sua resposta em frequência e respetivas representações matemáticas e gráficas;
  • Calcular a resposta de um circuito eletrónico a um sinal arbitrário de entrada;
  • Analisar um circuito eletrónico nas suas respostas temporal e em frequência;
  • Conhecer, saber calcular e saber interpretar os circuitos com os blocos eletrónicos básicos, nomeadamente os circuitos com amplificador operacional, o retificador com díodo, o amplificador e o comutador com transístor e os filtros elementares.

 

Metodologias de ensino

Aulas de exposição da matéria, de resolução de problemas e discussão dos temas do programa.

A avaliação terá uma componente de avaliação de frequência e um exame final e será concretizada através da realização de três atividades pelos estudantes valorizadas da seguinte forma:
Teste escrito intermédio de resolução de problemas: 12,5%
Relatório de um trabalho (com relatório): 12,5%
Exame final escrito: 75%
Os critérios principais na avaliação serão a fundamentação teórica, o rigor científico e técnico e a adequação e correção das soluções apresentadas.

 

Conteúdos

AULAS TEÓRICAS

  1. Conceitos fundamentais de sinais, sistemas e circuitos
    • Sinais fisiológicos; Sistemas lineares e invariáveis no tempo, Sinal e ruído
    • Grandezas elétricas: Diferença de potencial, Intensidade de corrente, Resistência, Potência e energia elétricas. Lei de Ohm, Lei de Joule
  2. Fundamentos do processamento de sinal
    • Tipos de sinais: periódicos, não periódicos, aleatórios, sinusoidais
    • Representação real e complexa; fasores
    • Características de sinais: amplitude, valor médio, valor eficaz, decibel
    • Operações com sinais: correlação e covariância, autocorrelação, correlação cruzada e convolução
  3. Transformadas e análise de sinais no domínio das frequências
    • Decomposição de sinais em Série de Fourier; Simetria par e ímpar
    • Transformada de Fourier; Representação complexa
    • Diagramas de Bode de amplitude e fase
    • Largura de Banda e Potência Espetral
  4. Circuitos elétricos e eletrónicos analógicos
    • Corrente contínua e corrente alternada
    • Resistências, indutâncias e condensadores: suas associações série e paralelo
    • Lei de Ohm generalizada
  5. Análise de circuitos elétricos e eletrónicos:
    • Conservação de matéria e energia em circuitos elétricos
    • Leis de Kirchoff, Teorema de Thévenin, Teorema da sobreposição.
    • Análise fasorial; Função de transferência
    • Análise e simplificação de circuitos elétricos e eletrónicos
    • Máxima transferência de energia
  6. Componentes eletrónicos e blocos funcionais: diodo, transistores, amplificador operacional, filtros
    • Os semicondutores: junção PN e seu funcionamento
    • Díodo e transistores: princípios e funcionamento e circuitos típicos
    • Amplificador Operacional: Características ideais e limitações práticas
    • Circuitos com AmpOps: inversor, não inversor, somador, diferencial
    • Filtros RC passivos e ativos

AULAS TEÓRICO-PRÁTICAS
Realização de exercícios sobre os conteúdos leccionados.
Realização de trabalho teório-prático com entrega de relatório sobre (um dos) seguintes temas:

  • Circuitos de filtros passivos
  • Circuitos de filtros ativos

Docentes

Professor(a) Auxiliar Convidado(a)
Professor Auxiliar na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. É cofundador da startup “Kinematix” de dispositivos eletrónicos para saúde e bem-estar…