Eletrônica Digital

1. Eletrônica Digital prof. Victory Fernandesvictoryfernandes@yahoo.com.brwww.tkssoftware.com/victory

2. Capítulo 07 • IDOETA; CAPUANO. Elementos de Eletrônica Digital. Livros Érica Ltda., 1998.

3. Olhe a sua volta...

4. Olhe novamente...

5. Conversores A/D e D/A • Exemplo da placa de audio • Conversor A/D para capturar a voz no microfone e grava-la como arquivo • Conversor D/A para reproduzir o som gravado nas caixas de som

6. Conversores A/D e D/A • Analógico x Digital • Analógico • Variação contínua de uma variável • Todas as grandezas físicas naturais velocidade, pressão, temperatura, corrente elétrica, tensão, resistência • Para atingir o valor desejado qualquer é preciso passar por todos os valores intermediários • Existem infinitos valores assumidos entre dois pontos quaisquer

7. Conversores A/D e D/A • Analógico x Digital • Digital • Variação discreta • Passagem de um valor a outro se dá por saltos • Existem finitos valores assumidos entre dois pontos quaisquer

8. Analógico x Digital

9. Conversão A/D e D/A

10. Conversores A/D e D/A • Armazenamento • Informações armazenadas em arquivos em forma de bits

11. Conversores A/D

12. Conversores D/A

13. Conversores A/D e D/A • Amostragem • O sinal originalmente contínuo é discretizado • O sinal é amostrado em intervalos fixos de tempo e a essa taxa dá-se o nome de taxa de amostragem com freqüência dada em Hertz [Hz] • Quantidade de vezes que o sinal é amostrado por unidade de tempo • 1 Hz = 1 Ciclo/Segundo

14. Conversores A/D e D/A • Exemplo do CD

15. Conversores A/D e D/A • Exemplo do CD • 44,1 KHz • São amostradas 44100 valores do sinal por segundo • Quanto maior a taxa de amostragem mais precisa é a representação discreta do sinal originalmente contínuo • Quanto maior a taxa de amostragem mais informações (“pontos”) deverão ser armazenados e/ou transmitidos

16. Conversores A/D e D/A

17. Conversores A/D e D/A

18. Conversores A/D e D/A

19. Conversores A/D e D/A • Teorema de Nyquist • Taxa de amostragem deve ser pelo menos 2 vezes maior que a freqüência que a frequência do sinal que se deseja registrar • Caso o teorema não seja obedecido ocorre o fenômeno de alising e há distorção do sinal do sinal original

20. Conversores A/D e D/A • Exemplo do CD • Como só ouvimos sons de 20Hz a 20 kHz • A taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40 kHz para que todas as freqüências audíveis fossem ser registradas

21. Conversores A/D e D/A

22. Conversores A/D e D/A • Teorema de Nyquist • Utilizando o teorema de Nyquist pode-se escolher a melhor freqüência de amostragem de forma a economizar bandapois para que o sinal possa ser reconstituído basta atender ao teorema, e o aumento da taxa de amostragem com a melhor representação da onda não implica na melhor qualidade do sinal mas sim em mais informações a serem armazenadas

23. Conversores A/D e D/A • Quantização • Representação dos valores amostrados em uma quantidade finita de bits • Quanto maior a quantidade de bits melhor mais precisa a representação do sinal

24. Conversores A/D e D/A • Quantização • Utilizando 8 bits é possível representar 256 valores (0-255) • Supondo que os valores dos pulsos variem de 0 a 255V • Digamos que um pulso tenha valor de 147,39V • Ele terá de ser quantizado como 147V ou 148V pois não existe valor intermediário • 100100112 = 14710 • 100101002 = 14810

25. Conversores A/D e D/A • Quantização

26. Conversores A/D e D/A • Quantização • Digamos que um pulso tenha valor de 147,39V • Ele terá de ser quantizado como 147V ou 148V pois não existe valor intermediário • Ocorrerá então um erro de -0,39V ou +0,61V chamado erro de quantização

27. Conversores A/D e D/AErro de Quantização

28. Conversores A/D e D/A • Tamanho de Arquivos • Tamanho do arquivo é diretamente proporcional à taxa de amostragem e número de bits da quantização • TA * R/8 * C * t • TA = Taxa de amostragem • R = Resolução em bits • C = Numero de canais • t = tempo em segundos

29. Conversores A/D e D/A • Tamanho de Arquivos • (44100Hz)x(16bits/8)x(2 canais)x(60s) • Resultado em Bytes? • Resultado em KBytes? • Resultado em MBytes?

30. Conversores A/D e D/A • Tamanho de Arquivos • (44100Hz)x(16bits/8)x(2 canais)x(60s) • 10584000 Bytes • 10335,94 KBytes • 10,09 MBytes

31. Dúvidas? • Victory Fernandes • E-mail: victoryfernandes@yahoo.com.br • Site: www.tkssoftware.com/victory

32. Referências Básicas • Sistemas digitais: fundamentos e aplicações - 9. ed. / 2007 - Livros - FLOYD, Thomas L. Porto Alegre: Bookman, 2007. 888 p. ISBN 9788560031931 (enc.) • Sistemas digitais : princípios e aplicações - 10 ed. / 2007 - Livros - TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. 804 p. ISBN 978-85-7605-095-7 (broch.) • Elementos de eletrônica digital - 40. ed / 2008 - Livros - CAPUANO, Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan V. (Ivan Valeije). São Paulo: Érica, 2008. 524 p. ISBN 9788571940192 (broch.)

33. REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES: • Eletronica digital: curso prático e exercícios / 2004 - Livros - MENDONÇA, Alexandre; ZELENOVSKY, Ricardo. Rio de Janeiro: MZ, c2004. (569 p.) • Introdução aos sistemas digitais / 2000 - Livros - ERCEGOVAC, Milos D.; LANG, Tomas; MORENO, Jaime H. Porto Alegre, RS: Bookman, 2000. 453 p. ISBN 85-7307-698-4 • Verilog HDL: Digital design and modeling / 2007 - Livros - CAVANAGH, Joseph. Flórida: CRC Press, 2007. 900 p. ISBN 9781420051544 (enc.) • Advanced digital design with the verlog HDL / 2002 - Livros - CILETTI, Michael D. New Jersey: Prentice - Hall, 2002. 982 p. ISBN 0130891614 (enc.) • Eletronica digital / 1988 - Livros - Acervo 16196 SZAJNBERG, Mordka. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1988. 397p. • Eletronica digital : principios e aplicações / 1988 - Livros - MALVINO, Albert Paul. São Paulo: McGraw-Hill, c1988. v.1 (355 p.) • Eletrônica digital / 1982 - Livros - Acervo 53607 TAUB, Herbert; SCHILLING, Donald. São Paulo: McGraw-Hill, 1982. 582 p.