Elementos condicionadores de sinais. Elementos condicionadores de sinais

Transcrição

1 Conersor correne-ensão Amplificadores I I in OUT in muio f I baixa Circuio equialene de Noron da fone de sinal Pode-se colocar uma resisência de alor // f Conersor ensão-correne Amplificadores Proposa : I in Nesse circuio, a carga Z L não fica aerrada e nem ligada direamene à alimenação. A correne pode fluir nos dois senidos em Z L.

2 Carga ligada à alimenação ( Amplificadores Proposa : Para βgrande i L I, logo i L (/ i i 0,7 esrição: i c i L L i i / i L L i 0,7 L ( i -0,7/i L Obs. A correne só pode araessar a carga em um único senido. Proposa : Circuio auxiliar: Amplificadores in / in / in in - I in in ( / in I in ( / / I in -I - in ( / / in in /I in -( / Conersor de impedância negaia

3 No circuio anerior, se, in - Amplificadores (s (s/ - Z L Z L I(s I(s - Theenin Noron Obs. A correne pode araessar a carga nos dois senidos. (s/ Z L I(s I(s (/ (s Conersor ensão-correne Conersões: Sisemas com poradora AC Sinal DC Sinal AC Amplificação Sinal AC Sinal DC Geralmene feio quando: i. Sensores (, L ou C em pones de deflexão AC ii. Sensor LDT Nesses casos a ampliude de um sinal senoidal aria com a ariáel sendo medida E Th S KI( I( ariáel sendo medida K consane que depende do sensor e/ou pone de deflexão senω S S S alimenação AC (da pone de deflexão, por ex. ω S πf S da ordem de alguns KHz S

4 I( é uma função no empo Sisemas com poradora AC Se for periódico decomposo em uma série de Fourier Se for não periódico caracerizado pela ransformada de Fourier Seja I( represenada por um série de Fourier com f m de alguns poucos Hz. Seja E Th I( i m i I senπf i i S KIi i m isen πf i sen πf s i i ( ( E Th aria com o empo I Sisemas com poradora AC I i s sen( πf S S S 4

5 Sisemas com poradora AC Considerando a i-ésimacomponene de E Th Como sen(a.sen(b ½.cos(A-B - ½.cos(AB Sinal AM (ampliude modulada módulo i / Sisemas com poradora AC Modulação AM chamada: AM balanceada, pois com pone balanceada I i 0 0 i Também AM com poradora suprimida Para E Th : Deslocou-se o especro do sinal sendo medido de baixa para alas frequências. 5

6 Sisemas com poradora AC i é pequeno e será amplificado por um amplificador AC, com f L < f s -f m e f H > f s f m Faz-se com que f L >> 60Hz (diminui-se a inerferência da rede elérica Sisemas com poradora AC O sinal AM precisa ser demodulado usa-se um deeor de enolória Sinal AM Deeor e. Onda complea Sinal reificado Filro C Enolória Um exemplo com C não adequado 6

7 Sisemas com poradora AC Demodulador sensíel à fase (PSD phase sensi e deecor I( I -I Se houer inersão de fase do sinal AM em relação a s, inere-se o sinal da enolória na saída do PSD Sisemas com poradora AC Super diodo o i Se i 0 o i (diodo conduz. O A. O. fornece a correne que araessa. Se confirma a malha fechada e o curo irual na enrada do A.O. Se i < 0 o 0 (diodo não conduz A. O. em malha abera, enão saura em uma ensão negaia. Como não há correne em, o 0. Inclinação uniária 7

8 Sisemas com poradora AC o- e o eificador de meia onda de precisão No primeiro semiciclo D conduz No segundo semiciclo D conduz e Sisemas com poradora AC eificador de onda complea de precisão Super diodo i AO o i AO o L Quando o i > 0, a ensão na enrada inersora de AO ale i, logo saura negaiamene. 8

9 Sisemas AM rejeiam inerferências exernas (com frequências abaixo de f L e acima de f H após a modulação (sob a ação de um filro passa-faixa. Para sisemas FM (frequência modulada frequência do sinal senoidal aria com a ariáel sendo medida. anagens: Ampliude de um sinal senoidal é mais suscepíel às ineferências exernas quando comparada à frequência. Conando pulsosem um ineralo de empo definido, o sinal de frequência pode ser facilmene conerido para forma digial. são circuios dinâmicos, com realimenação, que manêm oscilação conínua. Princípio do oscilador senoidal O MAIÚSCULO Aendidas essas condições, mesmo que a enrada seja reirada, ao se fechar a malha (em A o sisema oscilará na frequência ω. Esperase que em uma única frequência. 9

10 Condições para oscilação (criério de Barkhausen conínua na frequência ω Obs. Isso para o caso do diagrama anerior onde a realimenação é negaia (ou seja, o sinal de realimenação sofre uma inersão de fase (-80º O sisema erá um par de pólos sobre o eixo imaginário (em ±jω e não haerá amorecimeno (oscilação manida. Siuação impossíel do pono de isa práico em circuios lineares. O (s G(s[ I (s- F (s] parasia Sensor LL o L Expansão (Taylor de ω n L -/ C -/ em orno de L 0 (primeira ordem. ω n0 é a freq. com L0 0

11 O (s G(s[ I (s- F (s] Sensor CC o C parasia Expansão (Taylor de ω n L -/ C -/ em orno de C 0 (primeira ordem. ω n0 é a freq. com C0 ariações em L (º circuio e C (º circuio causam ariações em ω n. Projea-se o circuio para que haja oscilação em ωω n. H ( jω ω ω jξ ω n ωn ωω n H ( jωn jξ

12 Ex. Sisema de medição de pressão. Sinal FM C P para pequenas ariações Exercício: Deerminar as condições para o circuio abaixo (oscilador com pone de Wien oscilar. Indicar o alor de /. G(s o C C H(s esposa: ω 0 /(C e de /

13 Comparação de sinais (Usado para gerar sinais reangulares. I - O O I Problema nesse comparador: normalmene causa Bouncing Comparadores regeneraios (Schimi Trigger B A - I B - I - ealimenação posiia O que dizer da relação enre B e A? Não há curo-circuio irual enre enradas inersora e não inersora

14 4 Comparadores regeneraios (Schimi Trigger Se B Se B > e B I A B I A B < > > < 0 mas se 0 Se e B I A B I A B > < < > 0 mas se 0 Se hiserese Largura da H ( Tensão média de comparação M 0 0 Se M - A M H B Cura de hiserese M H Tensão média Largura da hiserese Obsera-se que é um comparador inersor

15 O ealimenação posiia - I A Não há curo-circuio irual enre enradas inersora e não inersora I - - O E a relação enre O e A? i A O Se > 0 A i > O A > Se < 0 A i < O A < H - Largura da hiserese O que ocorre se - (enrada inersora esier com ensão 0? 5

16 Cura de hiserese O -( / Largura da hiserese ( / A H - Obsera-se que é um comparador não inersor H O que ocorre se a enrada inersora não esá aerrada, mas a uma ensão? Na práica os comparadores (ou amp. ops podem er ensões de sauração negaia e posiia diferenes em módulo. Isso pode ser corrigido com o uso de diodos Zener H O L I H L A I - O O O Diodos Zener H L I H L Para polarizar os diodos 6

17 Além dos osciladores senoidais (que na práica operam com alguma não linearidade exisem os osciladores propriamene não lineares. Oscilador riangular gera sinal de onda riangular Oscilador reangular gera sinal reangular (dois níeis disinos de ensão. Muliibrador asáel não possui níel esáel Muliibrador monoesáel possui um níel esáel e um níel insáel Muliibrador biesáel possui dois níeis esáeis (flip-flop não lineares oscilador riangular c - C Circuio inegrador com consane de empo C a i C Comparador z i A. O. b a ic ( i( a ( / C ( ic ( λ dλ c ( C 0 0 b( a ( λ dλ c ( C z ( / z b z ( / - z z ( / 7

18 z a a Z I Z / a Z I Z / - z T/ T Z Z Z ( T C / z ( / b b Z Z C T C T 4 C f 4 C - z ( / T/ T b Z Z ( T C / Além de se gerar uma onda riangular, gera-se uma onda quadrada de mesma frequência (muliibrador asáel S A pora lógica é alimenada com a ensão DD S DD e Muliibrador asáel usando pora NAND com hiserese (CMOS 409 T - T e DD / DD / 8

19 S S DD e τ C T - T DD / DD / e DD S e DD e ( C ( 0 C e( DDe DD / DD / e 0 ( e ( ( C C DDe DD e T - 0 DD S e( DD e C e ( ( 0 C DDe ( ( C C e( DDe DD e DD / DD / e 0 T - 0 Enre e : e ( e ( ( ( C C DDe DD e ( ( C C DDe DD e C ln DD Enre 0 e : e ( e ( ( 0 C DDe ( 0 C DDe DD 0 C ln T 0 0 C ln 0,7 f T C ln C 9

20 Exercício: Analisar os circuios e deerminar suas frequências de oscilação. S S C C I.sign( s Os comparadores regeneraios isos aneriormene são muliibradores biesáeis acionados por níeis. 0

21 Muliibrador monoesáel u Muliibrador monoesáel y u y Níel alo (esado insáel Esímulos (podem ser por níel ou ransição Níel baixo(esado esáel Classificação: edisparáeis largura do pulso pode ser esendida se aplicada noa exciação em menos de segundos após a primeira exciação Não redisparáeis desabilia-se noa exciação enquando um pulso de saída esier aio

22 Muliibrador monoasáel usando pora NAND com hiserese (CMOS 409 DD DD e C S (* o diodo limia a ensão negaia na enrada da segunda pora (inernamene o CI já dee coner um diodo (* e ( DD e S (, ( 0 DD DD / DD / - DD / s ( DD 0 Para ( e ( C DD ( 0 C ( DDe e 0 T C T C e 0 DD 0 T - 0 T C ln(

23 Temporizador...555: coném os elemenos que permiem a implemenação de odos os ipos de muliibradores. Basa fazer as ligações exernas que ajusam a funcionalidade e o comporameno desejados. Consule Daashee. Diagrama funcional Operação de muliplicação w x. y ln w ln ( x. y ln w ln x ln y w e ln w x. y x y ln(. ln(. ln(w e (. w Diodo: i D - D i I e D S D n T D D nt ln i I S n i T D D ln I S

24 Operação de muliplicação Amplificador logarímico i i o ln i i I S n T Amplificador exponencial i o i i I e S i nt Obs. Fore dependência com a emperaura (deido a I S Operação de muliplicação ( < A 0 < onda riangular CH 0 a on on T T bi de conrole Chaes analógicas: a 0 CH abera e CH fechada a CH fechada e CH abera 0 CH A a T on T Filro passabaixa >> T πc (ª ordem C T T on T o o A on A (. T 4