PLANO DE ENSINO Engenharia Mecânica Fundamentos de Eletrônica Analógica e Digital

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1 Curso: Disciplina: Carga Horária Semanal: 06 Carga Horária Total: 120 PLANO DE ENSINO Engenharia Mecânica Fundamentos de Eletrônica Analógica e Digital EMENTA Teoria dos semicondutores. Aplicações do Diodo de Junção. Transistores Bipolares de Junção TBJ. Polarização Dc do Transistor Bipolar de Junção. Amplificador Operacional AOP. Sistemas de numeração e códigos. Portas lógicas e Álgebra Booleana. Circuitos lógicos combinacionais. Flip-Flops e dispositivos correlatos. Contadores e Registradores. Conversores Digital-Analógicos e Análogo-Digitais. Seções de laboratório. OBJETIVO GERAL Estudar os circuitos eletrônicos analógicos e digitais bem como as suas aplicações. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Definir e conceituar os diodos e suas características elétricas. Identificar e conceituar as diversas aplicações do diodo. Definir Transistor e explicar o processo de funcionamento dos mesmos. Conceituar os métodos de polarização dos transistores, bem como determinar os valores de parâmetros fixos. Compreender o uso de Amplificadores Operacionais em circuitos eletrônicos. Converter números decimais em binários e vice-versa. Converter o sistema de numeração hexadecimal ou octal tanto para o decimal quanto para o binário. Representar números decimais usando o código BCD. Compreender a diferença entre o código BCD e o código binário puro. Realizar operações aritméticas em binário Descrever as operações das Portas AND, NAND, OR, NOR e NOT, bem como construir as tabelasverdade para as mesmas. Desenhar diagramas de tempo para as portas lógicas AND, NAND, OR, NOR e NOT. Utilizar expressões booleanas para descrever as portas lógicas e suas combinações. Implementar os circuitos lógicos utilizando portas básicas AND, OR e NOT. Simplificar circuitos lógicos complexos, utilizando a álgebra booleana. Utilizar os teoremas de DeMorgan para simplificar expressões booleanas. Obter expressões do tipo de soma-de-produtos para projetos de circuitos lógicos correspondentes, as aplicações de hardware. Utilizar a álgebra booleana e o mapa de Karnaugh como ferramentas para simplificação e projetos de circuitos lógicos. Explicar o funcionamento dos circuitos exclusive OR e NOR. Citar as características básicas de CI s digitais. Construir um flip-flop latch com portas NAND, ou NOR, e analisar seu funcionamento. Descrever a diferença entre sistemas síncronos e assíncronos. Entender os diversos tipos de flip-flops disparados por transição tais como: o J-K, o D e o S-C. Utilizar diagramas de transição de estado para descrever a operação de contadores. Usar flip-flops em circuitos de sincronização. Conectar registradores de deslocamento como circuitos para transferências de dados. Empregar flip-flops em circuitos para divisão de freqüência e em contadores.

2 Construir contadores com módulo menor que 2 N. Compreender a necessidade de usar os conversores analógico/digital e digital/analógico. CONTEÚDO PROGRÁMATICO 1. TEORIA DOS SEMICONDUTORES 1.1. Propriedades dos Átomos 1.2. Materiais Semicondutores 1.3. Dopagem de Materiais Semicondutores 1.4. Junção PN 1.5. Polarização Direta e Reversa da Junção PN 1.6. Características Físicas e Elétricas da Junção PN 1.7. Níveis de Resistência 1.8. Capacitância de Transição e Difusão 1.9. Tempo de Reestabelecimento Reverso 2. APLICAÇÕES DO DIODO DE JUNÇÃO 2.1. Característica do Diodo 2.2. Curva Característica de um Diodo 2.3. Análise por Reta de Carga 2.4. Aproximações para o Diodo 2.5. Configuração Série de Diodos com entradas DC 2.6. Configurações Paralela e Série-Paralela com entradas DC 2.7. Portas E/OU 2.8. Retificador de Meia Onda sem e com filtro capacitivo 2.9. Retificação de Onda Completa sem e com filtro capacitivo Ceifadores Grampeadores Circuitos Multiplicadores de Tensão Diodo Zener 3. TRANSISTORES BIPOLARES DE JUNÇÃO - TBJ 3.1. Introdução 3.2. Construção do Transistor 3.3. Operação do Transisitor 3.4. Configuração Base-Comum 3.5. Transistor como Amplificador 3.6. Configuração Emissor-Comum 3.7. Configuração Coletor-Comum 3.8. Limites de Operação 4. POLARIZAÇÃO DC DO TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO 4.1. Introdução 4.2. Ponto de Operação 4.3. Circuito com Polarização Fixa 4.4. Circuito com Polarização Estável do Emissor 4.5. Polarização por Divisor de Tensão 4.6. Polarização DC com Realimentação de Tensão 4.7. Procedimentos de Projeto 4.8. Circuitos de Chaveamento com Transistor 5. AMPLIFICADOR OPERACIONAL - AOP 5.1. Características e especificações 5.2. Amplificador Inversor 5.3. Amplificador Não-Inversor 5.4. Amplificador Somador de Tensão 5.5. Amplificador Subtrator de Tensão 5.6. Comparadores de Tensão 5.7. Diferenciador e Integrador Ativos 6. SISTEMAS DE NUMERAÇÃO E CÓDIGOS

3 6.1. Conversões Binário-Decimal 6.2. Conversões Decimal-Binário 6.3. Sistema de Numeração Octal 6.4. Sistema de Numeração Hexadecimal 6.5. Código BCD 6.6. Relacionando as Representações 6.7. O Byte 6.8. Códigos Alfanuméricos 6.9. Método da Paridade para Detecção de Erros Aritmética Binária 7. PORTAS LÓGICAS E ÁLGEBRA BOOLEANA 7.1. Constantes e Variáveis Booleanas 7.2. Tabela Verdade 7.3. Operação OR com Portas OR 7.4. Operação AND com Portas AND 7.5. Operação NOT 7.6. Descrevendo Circuitos Lógicos Algebricamente 7.7. Determinando o Valor da Saída de Circuitos Lógicos 7.8. Implementação de Circuitos a Partir de Expressões Booleanas 7.9. Portas NOR e Portas NAND Teoremas da Álgebra Booleana Teoremas de DeMorgan Símbolos Lógicos do Padrão IEEE/ANSI 8. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONAIS 8.1. Forma de Soma-de-Produtos 8.2. Simplificação de Circuitos Lógicos 8.3 Simplificação Algébrica 8.4. Projetando Circuitos Lógicos Combinacionais 8.5. Método do Mapa de Karnaugh 8.6. Circuitos Exclusive OR e Exclusive NOR 8.7. Circuitos Gerador e Verificador de Paridade 8.8. Circuitos para Habilitar/Desabilitar 8.9. Características Básicas de CIs Digitais 9. FLIP-FLOPS E DISPOSITIVOS CORRELATOS 9.1. Latch com Portas NAND 9.2. Latch com Portas NOR 9.3. Sinais de Clock e Flip-Flops com Clock 9.4. Flip-Flops S-C com Clock 9.5. Flip-Flops J-K com Clock 9.6. Flip-Flops D com Clock 9.7. Latch D 9.8. Entradas Assíncronas 9.9. Símbolos IEEE/ANSI Considerações Sobre Temporização em Flip-Flops Flip-Flops Mestre/Escravo Aplicações com Flip-Flops Sincronização de Flip-Flops Armazenamento e Transferências de Dados Transferência Serial de Dados: Registradores de Deslocamento 10. CONTADORES E REGISTRADORES Contadores Assíncronos Contadores de Módulo < 2 N Circuitos Integrados de Contadores Assíncronos Contadores Assíncronos Decrescente Atraso de Propagação em Contadores Assíncronos Contadores Síncronos

4 10.7. Contadores Síncronos Decrescentes e Crescentes/Decrescentes Contadores com Carga Paralela O 74LS193/HC Ligação em Cascata de Contadores BCD Projeto de Contadores Síncronos Contadores com Registradores de Deslocamento Aplicações 11. CONVERSORES DIGITAL-ANALÓGICOS E ANÁLOGO-DIGITAIS Introdução Conversor Digital-Analógico Básico Conversor Digital-Analógico com Amplificador Operacional Conversor Digital-Analógico utilizando rede R-2R Conversor Digital-Analógico com rede R-2R utilizando Amplificador Operacional Circuito Integrado de conversor Digital-Analógico Conversor Analógio-Digital de Rampa Digital Conversor Analógico-Digital de Aproximações sucessivas 12. SEÇÕES DE LABORATÓRIO Procedimento Experimental 1: Polarização Direta e Reversa e Curva Característica do Diodo. Procedimento Experimental 2: Retificadores e Filtro Capacitivo. Procedimento Experimental 3: Diodo Zener. Procedimento Experimental 4: Multiplicador de tensão. Procedimento Experimental 5: Aplicações Gerais dos Diodos. Procedimento Experimental 6: Teste do Transistor Bipolar de Junção e Polarização DC do TBJ. Procedimento Experimental 7: Circuitos amplificador inversor e somador, usando AOP. Procedimento Experimental 8: Portas Lógicas. Procedimento Experimental 9: Circuitos combinacionais. Procedimento Experimental 10: Flip-Flops. Procedimento Experimental 11: Contadores Assíncronos. METODOLOGIA Aulas expositivas utilizando recursos áudio visuais e quadro branco; Resolução de exercícios: estudos de casos; Aulas práticas com exposição de equipamentos, instrumentos e medidores. 1 Bimestre - 20 pontos: AVALIAÇÃO 2 Bimestre - 20 pontos: Nota final: NF = (soma das notas 1º bim + soma das notas 2º bim)/4 NF 7,0 e Freqüência 75% => APROVAÇÃO 4,0 NF < 7,0 e Freqüência 75% => EXAME FINAL NF < 4,0 e/ou freqüência < 75% => REPROVAÇÃO BIBLIOGRAFIA BÁSICA BOYLESTAD, R. L.; NASHELKY. L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, LALOND, D. E.; ROSS, J. A. Princípio de Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. Vol. 1. São Paulo: Makron Books, LOURENÇO, A. C. et al. Circuitos Digitais. 6. ed. São Paulo: Érica, BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR CIPELLI, A. M. V.; MARKUS, O.; SANDRINI, W. J. Teoria e desenvolvimento de projetos de circuitos eletrônicos. 23. ed. São Paulo: Érica, 2009.

5 FLOYD, T. Sistemas Digitais - Fundamentos e aplicações. 9. ed., Porto Alegre: Bookman, IDOETA, I. V; CAPUANO, F. G. Elementos de Eletrônica Digital. 40. ed. São Paulo: Érica, MALVINO, A. P. Eletrônica - Volume ed. São Paulo: Pearson Education, TOCCI, R. J; WIDMER, N. S. "Sistemas Digitais, princípios e aplicações". 10. ed. São Paulo: Prentice Hall, Biblioteca Virtual 3.0 Universitária. Disponível em: Acesso em: Ago