Eletrônica Analógica - Lista de Exercícios sobre Conversores de Dados AD-DA

1 DISCIPLINA ELETRÔNICA ANALÓGICA 3ª LISTA DE EXERCÍCIOS EXERCÍCIO 1 A respeito dos conversores de dados responda o seguinte a Quais as diferenças entre os sinais analógicos e digitais Cite exemplos de aplicações b Um conversor DA de 8 bits produz uma tensão de saída de 2V para um código de entrada de 01100101 Qual será o valor de Vout para um código de entrada 11110011 PONTUAÇÃO 10 EXERCÍCIO 2 A figura 1 mostra um conversor DA com saída de corrente Considerando que Vref 10 V R 10 kΩ e Rf 10 kΩ PONTUAÇÃO 20 a Determine o tamanho do degrau e a tensão de fundo de escala de Vout PONTUAÇÃO 10 b Altere o valor de Rf de modo que a tensão de fundo de escala de Vout seja 5V PONTUAÇÃO 10 Figura 1 EXERCÍCIO 3 Desejase digitalizar o sinal vt5sen10t t 0 Para que o erro de quantização da conversão analógicodigital não seja maior que 016 Volts o número mínimo de bits necessários para digitalizar uma amostra do sinal vt é Alternativas a 4 b 5 c 6 d 7 e 8 2 EXERCÍCIO 4 Considerando as características dos conversores AD e DA é correto afirmar que a resolução Alternativas a é a faixa de valores de amplitude do sinal analógico b é a menor variação dentro da faixa dinâmica do sinal analógico que causa uma variação no sinal digital c é a duração de tempo em que se garante que o conversor tenha um valor válido na saída a partir do momento zm que foi aplicado um sinal na entrada e o processo de conversão foi iniciado d ocorre ao se converter um sinal analógico para digital e não possui relação com o número de bits EXERCÍCIO 5 Um conversor DA Digital Analógico possui 8 bits e gera um sinal de 0 a 8V Qual a tensão aproximada de passo desse conversor Alternativas a A b 31 mV c B d 310 mV e C f 2048 mV g D h 2048 mV i E j 1 mV EXERCÍCIO 6 Deve ser montado circuito de um conversor Digital Analógico DA tipo R2R com Amplificador operacional vide figura anexa e 4 bits Após montagem deve ser disponibilizado link para conferência Identifique corretamente os blocos I II e III a I II III quantização codificação amostragem quantização quantização amostragem quantização codificação e I II III quantização amostragem codificação EXERCÍCIO 7 Resolva os exercícios abaixo e explique detalhadamente o passoapasso A Calcule a eficiência máxima do amplificador classe A com realimentação série B Calcule a eficiência máxima do amplificador classe A com acoplamento a transformador C Calcule a eficiência máxima do amplificador classe B b I II III amostragem codificação c I codificação II amostragem III d I II III EXERCÍCIO 1 a O sinal digital é caracterizado por possuir valores discretos com números que não se conectam de maneira contínua no decorrer do tempo e na amplitude Em contrapartida o formato analógico manifesta variações em um espectro infinito entre cada um de seus valores Exemplificando grandezas analógicas temos o potencial elétrico e a pressão entre outras Por outro lado exemplos de sinais digitais incluem indicadores de fim de curso sensores de presença botões e estados lógicos de ligado e desligado b Convertendo os códigos para o formato decimal 0011001012 012 212 512 61101 111101112 012 112 412 512 612 71243 A tensão de saída correspondente a um valor de 243 é calculada utilizando a relação linear entre o valor e a tensão de saída Vout2432V 101 481V EXERCÍCIO 2 a Para entrada 1111 VoutRf R Vref 1 Vref 2 Vref 4 Vref 8 10 10 10 10 2 10 4 10 8 18 75V Para a entrada 1110 Vout10 10 1010 2 10 4 0 8175V O tamanho do degrau é calculado pela diferença entre as tensões de fundo de escala de duas entradas consecutivas Tomando a entrada 1110 e 1111 Degrau111111101875175V125V b Alterando o valor de Rf para obter uma tensão de fundo de escala de Vout igual a 5V 5Rf 10 1875 Rf 267V EXERCÍCIO 3 Númerodebitslog2 Amplitudedo Sinal Erro deQuantização No caso a amplitude do sinal é 10V considerando o valor absoluto da função seno e o erro de quantização é 016V Calculando Númerodebitslog2 10 016595 6 EXERCÍCIO 4 É a menor variação dentro da faixa dinâmica do sinal analógico que causa uma variação no sinal digital EXERCÍCIO 5 Um conversor DA de 8 bits produz um sinal que varia de 0 a 8V Esta faixa de valores é dividida em 256 posições discretas onde cada posição representa um valor diferente no sinal Para calcular a diferença entre cada posição consecutiva dividese a faixa total de 8V pelo número de posições ou seja 256 8 256 31mV EXERCÍCIO 6 I amostragem II quantização III codificação EXERCÍCIO 7 A Para um amplificador classe A com alimentaçãosérie a eficiência máxima é determinada utilizando as oscilações máximas de tensão e corrente A eficiência máxima é calculada como Eficiênciamáxima V CC 2 8 RC V CC 2 2 RC 100 25 Isso significa que a eficiência máxima de um amplificador classe A com alimentação série é de 25 mas essa eficiência só ocorre sob condições ideais de oscilação de tensão e corrente A maioria dos circuitos com alimentaçãosérie apresenta eficiências consideravelmente inferiores a 25 B Para um amplificador classe A acoplado a um transformador a máxima eficiência teórica atinge 50 A eficiência real pode ser calculada com base nos sinais do amplificador usando a fórmula Eficiência50 VCEmáxVCEmín VCEmáxVCEmín 2 Quanto maior o valor de VCEmáx e menor o valor de VCEmín mais a eficiência se aproxima do limite teórico de 50 C Para um amplificador classe B a eficiência pode ser calculada pela equação básica Eficiência Po CA PiCC 100 Usando equações específicas na equação de eficiência obtemos Eficiência V L p 2 2RL VCC 2 π p 100π 4 V L p VCC100 A Equação acima indica que para um amplificador classe B a eficiência máxima ocorre quando a tensão de pico do sinal de saída VLp é igual à tensão de alimentação VCC Isso resulta em uma eficiência máxima de Eficiênciamáximaπ 4100785