Circuitos Electrónicos Básicos

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1 Circuitos Electrónicos Básicos Jorge Fernandes Instituto Superior Técnico Licenciatura em Engenharia Electrónica 3º ano, 1º semestre Circuitos Electrónicos Básicos : G. Marconi -primeira comunição via rádio transatlântica. 1939: Russell descobre acidentalmente a junção P-N : Bill Shockley et al. (Bell Labs) inventaramo transistor. 1948: Claude Shannon (Bell Labs) - teoria da Informação. 1958: Jack Kilby (Texas Instruments) 1959 Robert Noyce (Fairchild Semiconductor) inventam, independentemente, o primeiro circuito integrado. Introdução Circuitos Electrónicos Básicos 3 1

2 Introdução Actualmente: Bolachas (Wafers) com 300mm Digitais: 40 Mtransistores µp, 2GHz 50W chips, Centenas de pinos Analógicos: >20GHz RF -Telecomunicações Serve de suporte a todas as áreas: Telecomunicações; Computadores; Robótica; Electrónica de Consumo; Controlo. Circuitos Electrónicos Básicos 4 Introdução Lei demoore: Duplicar o número de transistores a cada 1.5 anos Circuitos Electrónicos Básicos 5 2

3 Introdução Circuitos Electrónicos Básicos 6 Introdução 800µm 550µm Test board 4.2 cm 4.9 cm Soft Gold Roger Substrate Chip on board with bonding SMAConnectors Coupling Capacitors Potentiometer Circuitos Electrónicos Básicos 7 3

4 Introdução Circuitos Electrónicos Básicos 8 Introdução Circuitos Electrónicos Básicos 9 4

5 Antes de saber projectar circuitos complexos é preciso aprender os circuitos básicos! Circuitos Electrónicos Básicos Introdução... nesta disciplina são estudados circuitos electrónicos elementares, analógicos e digitais, com transistores MOS e com transistores bipolares. Circuitos Electrónicos Básicos 10 Programa da Disciplina Tópicos: Conceitos de: dispositivo, circuito e sistema; modelo, domínio de validade e hierarquia. Circuitos com Díodode Junção Transistor como Dispositivo Electrónico Básico: Transistores MOS e Bipolares Circuitos Digitais Básicos Combinatórios MOS Circuitos Analógicos Básicos de Amplificação Linear MOS e Bipolares Amplificadores Circuitos Electrónicos Básicos 11 5

6 Elementos de Estudo A. S. Sedra and K. C. Smith, "Microelectronic Circuits" (4 th edition), Oxford University Press, M.M.Silva, "Circuitos com Transistores Bipolares e MOS", Fundação C. Gulbenkian, J.Fernandes, Circuitos Electrónicos Básicos, Colecção de Transparências disponível na Internet M.M. Silva, "Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos" (2ª edição), Fundação C. Gulbenkian, Circuitos Electrónicos Básicos 12 Bibliografia Complementar G.W. Roberts, A.S. Sedra, "SPICE" (2 nd edition) Oxford University Press, P. R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis, R. G. Meyer, "Analysis and Design of Analog Integrated Circuits" (4th edition), Wiley, J. M. Rabaey, "Digital Integrated Circuits: A Design Perspective", Prentice-Hall, K. Martin, "Digital Integrated Circuit Design", Oxford University Press, D. A. Johns, K. Martin, "Analog Integrated Circuit Design", Wiley, Circuitos Electrónicos Básicos 13 6

7 Informações Início das Aulas Aulas Teóricas 13 de Setembro de 2005 Aulas Laboratório 15 de Setembro de 2005 Docente Prof. Jorge Fernandes tel Horário Aulas Teóricas: 3ª feira, 9h30-11h00, Sala1.2 5ª feira, 9h00-10h30, Sala1.2 Aulas Laboratório: 5ª feira, 10h30-12h30, Sala1.24 Circuitos Electrónicos Básicos 14 Avaliação de Conhecimentos 3º testes durante o semestre. Repescagem de 1 teste na época de Exames. -Nota mínima nos testes: -Nota mínima no laboratório (média): 8 valores. 10 valores. média ponderada dos testes (70%) e do laboratório (30%). Circuitos Electrónicos Básicos 15 7

8 Regras de funcionamento do Laboratório As aulas laboratoriais compreendem a resolução de exercícios e execução de trabalhos em bancada. Os guias dos trabalhos podem ser obtidos na internet na secção de download Os relatórios são entregues no final da sessão de laboratório e devem ser escritos de forma concisa. A nota mínima no laboratório é 10 valores. Os alunos com aproveitamento no laboratório em anos lectivos anteriores são dispensados de frequentar o laboratório. Circuitos Electrónicos Básicos 16 Dispositivos e Modelos Dispositivo: Componente real, discreto ou integrado. Dispositivos interligados formam um Circuito. Circuitos interligados formam um Sistema. Definição depende do nível de hierarquia. Modelos: leis características de dispositivos (ou de circuitos, ou de sistemas) Leis topológicas regem as interligações Kirchoff KCL, KVL Análise de circuitos Circuitos Electrónicos Básicos 18 8

9 Dispositivos e Modelos Dispositivos Circuitos Sistemas Circuitos Electrónicos Básicos 19 Dispositivos e Modelos 1 Dispositivo pode ter vários modelos Depende de: regime de operação domínio de validade precisão Tipos de modelos Formais (descritos por equações) Simples análise manual (normalmente com base física) Complexos análise por computador Circuito Domínio de validade: Estático ou Dinâmico, no domínio do tempo ou da frequência. Circuitos Electrónicos Básicos 20 9

10 Dispositivos e Modelos Exemplo: Resistência P1 Modelo simples (linear): v = R i (elemento ideal) Modelo mais complexo: (pode ser decomposto em vários elementos ideais e linearizado num domínio de validade) P2 Possível modelo de resistência em circuito integrado para aplicações de rádio frequência. Os diferentes elementos são ideais ou podem ainda ser parametrizados em função de outras variáveis como temperatura, etc. Circuitos Electrónicos Básicos 21 Dispositivos e Modelos Um Circuito ou um Sistema também podem ter vários modelos e com diferentes níveis da abstracção. Modelos de sistemas, ou de circuitos mais complexos, de alto-nível são por vezes referidos como Macro-modelos. Modelo representação abstracta de uma realidade, em que se definem as características valorizadas dessa realidade, e o domínio em que são representadas. Circuitos Electrónicos Básicos 22 10

11 ...em Circuitos Electrónicos Básicos Vamos estudar circuitos com dispositivos semicondutores: Díodo Transistor MOS TransistorBipolar... que associados, ou associados a dispositivos passivos, originam circuitos electrónicos. Circuitos Electrónicos Básicos 23 11