Electrónica I

Programa

Objectivos

Os principais objectivos da disciplina são dotar os alunos de conhecimentos sólidos relativos a:

Aplicação das leis e princípios fundamentais da teoria dos circuitos (Kirchhoff, sobreposição, Thévenin, Norton, absorção) e domínio claro das noções de fonte independente, resistência equivalente e fonte controlada.
Funcionamento de circuitos simples RC, circuitos passa-baixo e passa-alto, cálculo de constantes de tempo, e resposta a ondas sinusoidais e a ondas quadradas.
Utilização de modelos de amplificadores lineares e associados cálculos de ganho de tensão e corrente, resistência de entrada e de saída.
Princípios de funcionamento da junção p-n e dos díodos de junção e de transístores bipolares e de efeito de campo.
Circuitos rectificadores simples.
Polarização de dispositivos electrónicos e funcionamento para pequenos sinais; aproximação linear e modelos equivalentes para pequenos sinais.
Compreensão da separação do funcionamento AC e DC dos circuitos. Decomposição dos circuitos em modelo para polarização e modelo para sinal.
Configurações Fonte (ou Emissor) Comum, Dreno (Colector) Comum e Porta (Base) Comum.
Circuitos de amplificadores com mais do que um transístor.
Funcionamento do MOSFET como interruptor e do inversor CMOS.
Topologias básicas de amplificadores realimentados e suas propriedades.

Conteúdos

Os tópicos de base versados na disciplina são os seguintes:

Amplificação e Modelos de amplificadores
Circuitos RC
Amplificadores operacionais
O díodo de junção
Transístores de efeito de campo (FETs) e circuitos básicos com FETs
Transístores bipolares (BJTs) e circuitos básicos com BJTs
Configurações multiandar
Realimentação

Simultaneamente, nas aulas laboratoriais visa-se que os alunos, para além de aprenderem aspectos mais práticos de circuitos, desenvolvam capacidades de medida e análise, utilizando os instrumentos e procedimentos adequados.

Encontra um programa mais detalhado na ficha da disciplina.

Metodologia

Aulas Teóricas de exposição dos assuntos a tratar com (muitos) exemplos práticos ilustrativos, intercaladas com aulas de demonstração de técnicas de análise e síntese de circuitos e resolução de problemas. Nas aulas teóricas visa-se mais a ilustração e aprofundamento de conhecimentos do que a exposição exaustiva de toda a matéria. Os conhecimentos relevantes para a disciplina correspondem ao que está descrito no livro de texto recomendado.

Nas aulas de Prática Laboratorial serão levados a cabo 4 trabalhos com os componentes básicos e a sua aplicação em circuitos, sua montagem e teste. Os guiões serão disponibilizados previamente, na página da disciplina. Cada trabalho terá sempre 4 componentes:

Uma parte expositiva associada a um guião do trabalho;
Uma parte de iniciação acompanhada ao trabalho laboratorial;
Uma parte de trabalho autónomo, em tempo e espaço previsto nos horários, durante o qual os alunos completarão o trabalho que lhes está destinado e respondem às questões colocadas no guião;
Uma última parte destinada a avaliação do trabalho desenvolvido e conhecimentos adquiridos.

Bibliografia e textos de apoio

O programa da disciplina está coberto pelo conteúdo do livro Microelectronic Circuits, Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith, Oxford University Press, 5^th ed., New York, 2004. As duas edições anteriores, embora menos actualizadas, são também aceitáveis.

Os textos seguintes destinam-se a apoiar o estudo da disciplina:

Textos de apoio

Estes textos são oferecidos aos alunos e destinam-se a complementar o livro de texto recomendado, "Microelectronic Circuits", de Sedra and Smith. Consistem, essencialmente, numa adaptação dos capítulos homónimos (da 3ª ed.) desse livro, com alterações e expandindo algumas partes da matéria, visando uma melhor adequação ao programa da disciplina. Estes textos não dispensam a consulta do livro de texto.

Existe ainda um texto multimédia ( "Amplificadores Diferenciais e Multiandar" ), da autoria de Franclim F. Ferreira, Pedro Guedes de Oliveira e Vítor G. Tavares que, embora escrito num outro contexto programático, contém muita informação sobre o programa de Electrónica I.

Este texto é complementado pelos dois documentos seguintes, preparados para serem impressos.

1º volume - Amplificadores Diferenciais e Multiandar, texto principal.
2º volume - Amplificadores Diferenciais e Multiandar, Anexos.

Caderno de problemas

Problemas do Capítulo 1 - Introdução à Electrónica
mais problemas do Capítulo 1 - 12 problemas resolvidos
Problemas do Capítulo 2 - Amplificadores Operacionais
Problemas do Capítulo 3 - Díodos de Junção
Problemas do Capítulo 4 - Transístores Bipolares de Junção
Problemas do Capítulo 5 - Transístores de Efeito de Campo

Nota: A divisão em capítulos do caderno de problemas, a exemplo do que acontece com os textos de apoio, refere-se à organização da 3ª edição do livro de Sedra and Smith.

Ligações interessantes

Duas explicações animadas sobre o funcionamento da junção pn: University of St. Andrews e C.R.Wie, SUNY-Buffalo

Avaliação

A nota final da disciplina é feita pela média pesada associada a:

Frequência das aulas práticas laboratoriais, avaliada com base na participação e desempenho nas aulas e, em particular, através dum pequeno interrogatório oral, no fim de cada trabalho.
  §    Além das aulas de laboratório previstas no horário, cada turma dispõe dum período extra de duas horas por semana, reservado nos laboratórios para a realização de trabalho autónomo, com vista à conclusão dos trabalhos estabelecidos.
  §    Esta parcela da avaliação é obrigatória para todos os alunos, podendo o caso dos trabalhadores estudantes e outros alunos de regime especial ser objecto de análise específica com vista a garantir lugar numa turma em horário adequado;
  §    Esta parcela da avaliação manter-se-á para os anos subsequentes e constará de uma pauta de frequência a ser afixada antes do período de exames, devendo os alunos que queiram voltar a frequentar os laboratórios solicitá-lo ao docente responsável pela disciplina;
  §    Esta parcela da avaliação conta com o peso de 30% para a classificação final, mas terá o seu valor limitado superiormente à classificação do exame final mais 4 valores (na escala de 0 a 20).
Dois minitestes a efectuar, quando possível, durante o período de aulas teóricas, o primeiro entre a 5ª e a 6ª semana e o segundo entre a 9ª e a 10ª (este ano em 2 de Abril e 14 de Maio), com o peso de 10% cada um.
Exame final com o peso entre 50% e 70%.
  §    Para os alunos ordinários em primeira inscrição, o peso do exame será de 50%;
  §    Para os alunos ordinários em primeira inscrição, que tenham faltado a um miniteste com uma justificação aceite pelo docente responsável pela disciplina, a percentagem desse miniteste é adicionada ao exame final;
  §    Para os alunos em regime especial ou os alunos ordinários que já tenham obtido frequência à disciplina e não tenham solicitado expressamente o acesso aos minitestes, o seu peso será de 70%;

Notas:

A frequência da parte laboratorial é obrigatória, conforme expresso acima, e sujeita à legislação no tocante ao número máximo de faltas admissível.
A justificação de uma falta não a elimina da contagem para efeito de aproveitamento, devendo os alunos repetir os trabalhos respectivos numa outra aula ou em tempo extra curricular, desde que autorizado pelo docente e acompanhado pelo técnico responsável pelos laboratórios.
O acesso ao exame final exige um mínimo de 8 valores (em 20) na componente laboratorial.
A componente contínua mantém o seu valor quer para o exame normal quer para o de recurso.
Em caso de melhoria de nota, se no mesmo ano, as regras são as mesmas que vigoram para o recurso; se noutro ano, a nota de frequência (laboratório) do ano em que fez a disciplina volta a contar com o peso de 30%, sendo os restantes 70% atribuídos ao exame.