Eletrónica e Instrumentação

Cód.: FIS14176L

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Física

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português

Regime de Frequência: Presencial

Apresentação

A UC dedica-se ao ensino dos princípios de funcionamento dos dispositivos baseados em materiais semicondutores e Circuitos Integrados. Os alunos serão treinados para projetar e implementar circuitos analógicos e digitais bem como compreender o funcionamento de instrumentos eletrónicos e sensores.

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Objetivos de Aprendizagem

Nesta unidade curricular são fornecidos conhecimentos básicos de eletrónica analógica e digital que permitirão aos alunos analisar e conceber circuitos razoavelmente complexos. O programa inclui o estudo, do ponto de vista lógico, dos blocos de construção básicos da eletrónica digital. Esses blocos básicos são usados para desenvolver circuitos combinatórios mais complexos. As técnicas de análise e design também são ensinadas. A análise e o projeto de circuitos sequenciais são então lecionados. São também apresentados conceitos de lógica programável e respetivo hardware, de forma a que os alunos adquiram a capacidade de explorar os mais recentes desenvolvimentos em tecnologia de circuitos digitais.

Conteúdos Programáticos

1-Semicondutores: intrínsecos/dopados. Junção PN. Barreira energia potencial. Polarização direta/inversa 2-Diodos ideal/real. Curva característica. Modelos aproximados/pequeno sinal. Retificador. Zener/LED 3-Transistores: BJT, JFET, MOSFET Configurações e-b-c comum 4-Amp-Op. Configuração inversora/não inversora Adicionador, integrador, diferenciador. Amplificador de instrumentação 5-Sistemas digitais/analógicos. Números binários 6-Boole Algebra. Funções lógicas. Mapas de Karnaugh. Minimização 7-Circuitos integrados. Famílias lógicas. Níveis elétricos. Atrasos. Margem de ruído. Circuitos TTL. Lógica negativa/positiva. ICs. 8-Circuitos combinatórios, (co)(desco)/dificadores, multiplexers 9-Circuitos sequenciais. Latches. Flip-Flops. Diagramas de estado. Registos contadores 11-Memórias. Capacidade de memória, código Hamming 12. Lógica programável 13 Conversores analogico-digital, Instrumentos de medida analógicos, Sensores, condicionadores de sinal, sensores remotos, redes de sensores

Métodos de Ensino

O ensino é baseado em aulas teóricas, práticas e laboratoriais. É colocada uma grande ênfase no projeto, simulação e implementação de circuitos lógicos.
A avaliação é composta por duas componentes complementares: teórica (70%), Laboratorial (30%).
Os elementos de avaliação são classificados utilizando o intervalo [0,20].
Componente Teórica: 2 frequências ou 1 exame: Nota mínima de 9.5 val.
[F1] Freq. 1 - Nota mínima de 9.0 val. (35%)
[F2] Freq. 2 - Nota mínima de 9.0 val. (35%)
[Ex1] Exame final 1 (70%)
[Ex2] Exame final 2 (70%)
Componente Laboratorial: Nota mínima de 9.5 val
[L] Laboratório (30%)
As atividades dos laboratórios são obrigatórias. Pode ser solicitado um exame prático se nota mínima inferior a 9.5
[NF] Nota final: NF = Max{(F1 + F2)/2; Ex1; Ex 2}×0.7 + L×0.3
NF>=9.5: Aprovado
NF

Bibliografia

Mano, M. & Kime, C. (2000). Logic and Computer Design Fundamentals. Pearson/Prentice Hall
Wakerly, J. (2006). Digital Design Principles and Practices. (4th Ed). Prentice Hall.
Mano, M. (2004). Digital Design. (4th Ed). Prentice Hall.
Taub, H. (1982). Digital Circuits and Microprocessors. (International Student Edition). McGRAW-HILL
Milman J. & Halkias, C. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits and Systems. (International Student; Edition). McGRAW-HILL
Moris, A. S. & Langari, R. (2012). Measurement and Instrumentation: Theory and Application. Academic Press, ISBN: 978-0.381960-4
Milman, J. (1987). Microelectronics: Digital and Analog Circuits and Systems. (International Student Edition). McGRAW-HILL.
Sedra A. (2010). Microelectronic Circuits. (International Edition). Oxford University Press
Molloy, D. (2021) Exploring Raspberry Pi: Interfacing to the Real World with Embedded Linux 1st Edition, Wiley Press
Evans, B. (2011) Beginning Arduino Programming, Springer