Sinais e Sistemas Exame Data: 11/6/2018. Duração: 3 horas

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1 Sinais e Sistemas Exame Data: /6/. Duração: 3 horas Número: Nome: Identique este enunciado e a folha de respostas com o seu número e os seus primeiro e último nomes. Para as questões a, indique as suas respostas, com cruzes, na tabela seguinte. Respostas erradas têm cotação negativa: uma resposta errada a uma questão de cotação C e n alternativas de resposta é cotada com C/(n ). Resolva os problemas a 7 na folha de respostas, justicando todos os passos. Respostas às questões a Questão a b c d e f g Questão a b c d Questão 3 a b c d Questão a b c d Questão 5 a b c d Questão 6 a b c d e f g Questão 7 a b c d Questão a b c d e f Questão 9. a b c d e f g Questão 9. a b c d Questão a b c d e f Questão. a b c d e f g Questão. a b c d e f Questão.3 a b c d e f Questão (.75 valores) Indique o período fundamental do sinal de tempo discreto x(n) = sin(5n) ou a armação verdadeira. a) π/5 b) π/5 c) π d) e) 5 f) g) x(n) não é periódico Questão (.75 valores) Considere o sistema de tempo contínuo com relação entrada-saída y(t) = x(3t). Indique a expressão da sua resposta ao sinal = u(t) u(t 6). a) y(t) = u(t) u(t ) b) y(t) = u(3t) u(t ) c) y(t) = u(t) u(t ) d) y(t) = u(3t) u(t 6) Questão 3 (.75 valores) Considere o sistema com relação entrada-saída y(n) = n x(n). Classique-o quanto a linearidade e invariância no tempo. a) Linear e variante b) Linear e invariante c) Não linear e variante d) Não linear e invariante Questão (.75 valores) Considere o SLIT com resposta ao impulso unitário h(t) = tu(t). Classique-o quanto a memória e estabilidade. a) Com memória e estável b) Sem memória e estável c) Com memória e instável d) Sem memória e instável

2 Questão 5 (.75 valores) A resposta de um SLIT ao degrau unitário u(n) é s(n) = nu(n 5). Indique a sua resposta y(n) ao sinal x(n) = u(n 3). a) y(n) = nu(n 3) b) y(n) = nu(n ) c) y(n) = (n 3)u(n 3) d) y(n) = (n 3)u(n ) Questão 6 (.75 valores) O sinal sin(t) está à entrada do SLIT real com resposta em frequência H(j) = j 3. Indique a expressão da saída. a) b) sin(t) c) cos(t) d) sin(t) e) cos(t) f) sin(t) g) cos(t) Questão 7 (.75 valores) O sinal tem a TF X(j), ao lado esboçada. Indique o esboço da TF de y(t) = cos(t). (As transformadas são nulas excepto na região esboçada.) X(j) Y (j) Y (j) Y (j) Y (j) a) b) c) d) 3 3 Questão (.75 valores) Considere o SLIT de tempo discreto com resposta em frequência H(e j e j ) =. e j Indique a equação às diferenças que o rege. (Como habitualmente, x designa a entrada e y designa a saída.) a) y(n) y(n ) = x(n ) b) y(n) y(n ) = x(n ) c) y(n) y(n ) = x(n ) d) y(n ) = x(n) x(n ) e) y(n ) = x(n) x(n ) f) y(n ) = x(n) x(n ) Questão 9 Considere o sistema seguinte, onde o amostrador e reconstrutor são ideais e S é um ltro real, passa-alto ideal de frequência de corte Ω c = e o sinal de entrada cuja TF X(j) está esboçada. X(j) Amostrador (T ) x d (n) S z d (n) Reconstrutor (T ) z(t) 9. (.75 valores) Que condição deve ser imposta a T para que se cumpram as condições exigidas pelo teorema da amostragem? a) T = π b) T > π c) T = π d) T < π e) T > π/ f) T < π/ g) T < 9. (.75 valores) Sendo T =., indique o esboço da TF de z(t). (Transformadas nulas excepto na região esboçada.) Z(j) Z(j) Z(j) a) b) c) Z(j) d)

3 Questão (.75 valores) Considere o SLIT estável que se rege pela equação diferencial y (t) 9y(t) = x (t) +, onde: xentrada, ysaída. Indique a sua função de transferência (expressão e região de convergência). a) H(s) = e s + e s 9, Re(s) > 9 b) H(s) = e s + e s 9, 9 < Re(s) < 9 c) H(s) = e s + e s, Re(s) > 9 9 d) H(s) = s + s, Re(s) > 3 9 s + e) H(s) = s, 3 < Re(s) < 3 9 s + f) H(s) = s, Re(s) > 3 9 Questão Considere o sistema de segunda ordem sem zeros e com pólos em a ± jb, com a >, b >.. (.75 valores) Como sabe, a aproximação assimptótica do seu diagrama de Bode de amplitude é da forma ao lado representada. Indique como se relaciona C com a e b. H(j) db C db/dec a) C = a b) C = b c) C = a + jb d) C = a + b e) C = a + b f) C = a/b g) C = b/a. (.75 valores) Caso se pretenda que a sua resposta em frequência não exiba pico de ressonância, ou seja, que o diagrama de Bode de amplitude real tenha comportamento monótono, que condição devem satisfazer os valores de a e b? a) a b b) b a c) a / d) b / e) a + b / f) a + b /.3 (.75 valores) Como sabe, a resposta deste sistema ao degrau unitário converge através de uma oscilação amortecida. Caso se pretenda que a frequência angular desta oscilação não exceda 5 rad/s, que condição devem satisfazer os valores de a e b? a) a 5b b) b 5a c) a 5 d) b 5 e) a + b 5 f) a + b 5 Problema (.5 valores) O SLIT com resposta ao impulso unitário h(n) = n [u(n) u(n )] tem à entrada o sinal x(n) = Determine o sinal de saída y(n). ( ) n u(n). 3 Problema (.5 valores) O sinal periódico abaixo esboçado está à entrada de um ltro real de tempo contínuo, passa-baixo ideal de frequência de corte c = rad/s. 5 6 t Determine e esboce o sinal de saída y(t).

4 Problema 3 (.5 valores) O sinal de tempo contínuo tem a transformada de Fourier seguinte: { 3 se X(j) = se >. O sinal é real? Determine a sua expressão. Problema (.5 valores) Considere o SLIT de tempo discreto cuja resposta em frequência (para < π) é a seguinte: H(e j ) π 3π/ π/ π/ 3π/ π Determine a sua resposta y(n) ao sinal de entrada x(n) = sin(n). n Problema 5 (.5 valores) A transformada de Fourier do sinal de tempo contínuo x c (t) = sin (3πt) πt é dada por X c (j) = Este sinal está à entrada de um amostrador ideal com período de amostragem T =.. Determine a expressão do sinal de saída x d (n) e esboce a sua transformada de Fourier X d (e jω ). { 6π se < 6π se 6π. Problema 6 (.5 valores) No sistema da gura seguinte, para um dado sinal de entrada, obtem-se y(t) = (e t 3 e 3t 3 ) e 6t u(t). s+ z(t) + y(t) s+6 Nessas condições, determine a expressão do sinal z(t). Problema 7 ( valores) Um sinal de tempo contínuo p(t), periódico de período fundamental T, é sujeito ao processamento seguinte:. Determinam-se os coecientes da sua série de Fourier (SF), a k.. Dene-se um sinal de tempo discreto através de x(n) = a n. 3. Usa-se x(n) à entrada de um ltro real, passa-baixo ideal de frequência de corte Ω c = π/, obtendo a saída y(n).. Dene-se uma nova sequência de coecientes através de b k = y(k). 5. Determina-se o sinal de tempo contínuo q(t) que tem SF de coecientes b k e período fundamental T. Expresse, de forma tão simples quanto possível, a relação entre q(t) e p(t).

5 Sinais e Sistemas Exame Data: /6/. Duração: 3 horas Número: Nome: Identique este enunciado e a folha de respostas com o seu número e os seus primeiro e último nomes. Para as questões a, indique as suas respostas, com cruzes, na tabela seguinte. Respostas erradas têm cotação negativa: uma resposta errada a uma questão de cotação C e n alternativas de resposta é cotada com C/(n ). Resolva os problemas a 7 na folha de respostas, justicando todos os passos. Respostas às questões a Questão a b c d e f g Questão a b c d Questão 3 a b c d Questão a b c d Questão 5 a b c d Questão 6 a b c d e f g Questão 7 a b c d Questão a b c d e f Questão 9. a b c d e f g Questão 9. a b c d Questão a b c d e f Questão. a b c d e f g Questão. a b c d e f Questão.3 a b c d e f Questão (.75 valores) Indique o período fundamental do sinal de tempo discreto x(n) = sin(3n) ou a armação verdadeira. a) x(n) não é periódico b) π/3 c) π/3 d) π e) f) 3 g) 6 Questão (.75 valores) Considere o sistema de tempo contínuo com relação entrada-saída y(t) =. Indique a expressão da sua resposta ao sinal = u(t) u(t ). a) y(t) = u(t) u(t 6) b) y(t) = u(t) u(t ) c) y(t) = u(t) u(t 6) d) y(t) = u(t) u(t ) Questão 3 (.75 valores) Considere o sistema com relação entrada-saída y(n) = nx(n). Classique-o quanto a linearidade e invariância no tempo. a) Linear e invariante b) Linear e variante c) Não linear e invariante d) Não linear e variante Questão (.75 valores) Considere o SLIT com resposta ao impulso unitário h(t) = t u(t). Classique-o quanto a estabilidade e memória. a) Estável e com memória b) Estável e sem memória c) Instável e com memória d) Instável e sem memória

6 Questão 5 (.75 valores) A resposta de um SLIT ao degrau unitário u(n) é s(n) = nu(n ). Indique a sua resposta y(n) ao sinal x(n) = 3u(n 5). a) y(n) = 3nu(n 5) b) y(n) = 3nu(n 7) c) y(n) = 3(n 5)u(n 7) d) y(n) = 3(n 5)u(n 5) Questão 6 (.75 valores) O sinal sin(t) está à entrada do SLIT real com resposta em frequência H(j) = j 3. Indique a expressão da saída. a) sin(t) b) cos(t) c) sin(t) d) cos(t) e) sin(t) f) cos(t) g) Questão 7 (.75 valores) O sinal tem a TF X(j), ao lado esboçada. Indique o esboço da TF de y(t) = cos(t). (As transformadas são nulas excepto na região esboçada.) X(j) Y (j) Y (j) Y (j) Y (j) a) b) 6 6 c) d) Questão (.75 valores) Considere o SLIT de tempo discreto com resposta em frequência H(e j e j ) =. 9 e j Indique a equação às diferenças que o rege. (Como habitualmente, x designa a entrada e y designa a saída.) a) y(n ) = x(n) 9 x(n ) b) 9 y(n ) = x(n) x(n ) c) 9y(n ) = x(n) x(n ) d) y(n) 9 y(n ) = x(n ) e) y(n) y(n ) = 9 x(n ) f) 9y(n) y(n ) = x(n ) Questão 9 Considere o sistema seguinte, onde o amostrador e reconstrutor são ideais e S é um ltro real, passa-alto ideal de frequência de corte Ω c = e o sinal de entrada cuja TF X(j) está esboçada. X(j) Amostrador (T ) x d (n) S z d (n) Reconstrutor (T ) z(t) 9. (.75 valores) Que condição deve ser imposta a T para que se cumpram as condições exigidas pelo teorema da amostragem? a) T < b) T = π c) T > π d) T = π e) T < π f) T > π/ g) T < π/ 9. (.75 valores) Sendo T =., indique o esboço da TF de z(t). (Transformadas nulas excepto na região esboçada.) Z(j) Z(j) Z(j) Z(j) a) b) c) d)

7 Questão (.75 valores) Considere o SLIT estável que se rege pela equação diferencial y (t) y(t) = x (t) + 3, onde: xentrada, ysaída. Indique a sua função de transferência (expressão e região de convergência). a) H(s) = s + 3 s, Re(s) > s + 3 b) H(s) = s, Re(s) > s + 3 c) H(s) = s, < Re(s) < d) H(s) = e s + 3 e s, Re(s) > e) H(s) = e s + 3 e s, Re(s) > f) H(s) = e s + 3 e s, < Re(s) < Questão Considere o sistema de segunda ordem sem zeros e com pólos em a ± jb, com a >, b >.. (.75 valores) Como sabe, a aproximação assimptótica do seu diagrama de Bode de amplitude é da forma ao lado representada. Indique como se relaciona D com a e b. H(j) db D db/dec a) D = a + jb b) D = a c) D = b d) D = a/b e) D = b/a f) D = a + b g) D = a + b. (.75 valores) Caso se pretenda que a sua resposta em frequência não exiba pico de ressonância, ou seja, que o diagrama de Bode de amplitude real tenha comportamento monótono, que condição devem satisfazer os valores de a e b? a) a + b / b) a + b / c) b / d) a / e) b a f) a b.3 (.75 valores) Como sabe, a resposta deste sistema ao degrau unitário converge através de uma oscilação amortecida. Caso se pretenda que a frequência angular desta oscilação não exceda 3 rad/s, que condição devem satisfazer os valores de a e b? a) a 3 b) b 3 c) a + b 3 d) a + b 3 e) a 3b f) b 3a Problema (.5 valores) O SLIT com resposta ao impulso unitário h(n) = 3 n [u(n) u(n )] tem à entrada o sinal x(n) = Determine o sinal de saída y(n). ( ) n u(n). Problema (.5 valores) O sinal periódico abaixo esboçado está à entrada de um ltro real de tempo contínuo, passa-baixo ideal de frequência de corte c = rad/s t Determine e esboce o sinal de saída y(t).

8 Problema 3 (.5 valores) O sinal de tempo contínuo tem a transformada de Fourier seguinte: { se 3 X(j) = se > 3. O sinal é real? Determine a sua expressão. Problema (.5 valores) Considere o SLIT de tempo discreto cuja resposta em frequência (para < π) é a seguinte: H(e j ) π π/ π/ π/ π/ π Determine a sua resposta y(n) ao sinal de entrada x(n) = sin(n) n. Problema 5 (.5 valores) A transformada de Fourier do sinal de tempo contínuo x c (t) = sin (πt) πt é dada por X c (j) = Este sinal está à entrada de um amostrador ideal com período de amostragem T =.. Determine a expressão do sinal de saída x d (n) e esboce a sua transformada de Fourier X d (e jω ). { π se < π se π. Problema 6 (.5 valores) No sistema da gura seguinte, para um dado sinal de entrada, obtem-se y(t) = ( 3 e t e 3t ) 3 e 5t u(t). s+5 z(t) + y(t) s+3 Nessas condições, determine a expressão do sinal z(t). Problema 7 ( valores) Um sinal de tempo contínuo p(t), periódico de período fundamental T, é sujeito ao processamento seguinte:. Determinam-se os coecientes da sua série de Fourier (SF), a k.. Dene-se um sinal de tempo discreto através de x(n) = a n. 3. Usa-se x(n) à entrada de um ltro real, passa-baixo ideal de frequência de corte Ω c = π/, obtendo a saída y(n).. Dene-se uma nova sequência de coecientes através de b k = y(k). 5. Determina-se o sinal de tempo contínuo q(t) que tem SF de coecientes b k e período fundamental T. Expresse, de forma tão simples quanto possível, a relação entre q(t) e p(t).