2024

Eletrónica e Instrumentação

Nome: 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

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

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

Equipa Docente (2023/2024 )