Circuitos Eletrónicos

Sem conhecimentos base recomendados.

Nesta unidade curricular são utilizadas as seguintes metodologias de ensino:

1. Método expositivo: método explicativo onde fundamentos teóricos e conceitos são apresentados pelo docente e discutidos com a turma. Os conceitos e informações serão apresentados aos alunos através, por exemplo, de apresentações em slides ou discussões orais. Será utilizado nas aulas para a estruturação e esquematização da informação.

2. Método demonstrativo: baseia-se na exemplificação pelo docente de uma operação técnica ou prática que se deseja aprendida. Centra-se na forma como se executa uma dada operação, destacando as técnicas, as ferramentas e os equipamentos mais adequados. Será por exemplo utilizado em aulas práticas e laboratoriais.

3. Método interrogativo: processo que se fundamenta em interações verbais, sob a condução do docente, adotando o formato de questões e respostas. Permite obter maior dinâmica na aula e consolidar a aprendizagem. Será utilizado por exemplo para recordar elementos de aulas anteriores, e em revisões do conteúdo lecionado.

4. Métodos ativos: serão utilizadas técnicas pedagógicas em que o aluno é o centro do processo de aprendizagem, sendo um participante ativo e envolvido na sua própria formação. O docente assume o papel de facilitador, estimulando o pensamento crítico, a colaboração, a criatividade e a autonomia dos alunos. Serão aplicados nas aulas para alcançar um ambiente de aprendizagem dinâmico e mais duradouro.

No final da unidade curricular o estudante ficará habilitado a:

1. Descrever as principais grandezas de um circuito elétrico. Analisar os princípios das leis de Ohm e de Joule. Usar as leis de Ohm e de Joule em problemas do mundo real. Determinar erros de medição. Sumarizar as características de geradores com e sem carga.

2. Analisar circuitos em Corrente Contínua (CC). Diferenciar entre ligações em série e em paralelo. Usar a lei de Ohm generalizada e as leis de Kirchhoff para calcular grandezas elétricas essenciais num circuito. Avaliar medições para deteção de anomalias. Demonstrar a utilização dos teoremas de Thevenin e da sobreposição. Analisar associações de condensadores e as suas características. Construir circuitos de média complexidade.

3. Descrever conceitos fundamentais de magnetismo e eletromagnetismo. Explicar como as correntes elétricas geram campos magnéticos. Relacionar a direção do campo magnético com a direção da corrente elétrica. Analisar o processo de magnetização em materiais ferrosos. Explicar os princípios da indução eletromagnética.

4. Analisar circuitos em Corrente Alternada (CA). Relacionar os parâmetros da onda sinusoidal, como amplitude, frequência e fase. Justificar o comportamento de condensadores e bobinas num circuito de CA. Aplicar a Lei de Ohm a circuitos de CA. Desenvolver e interpretar diagramas vetoriais em circuitos de CA. Analisar circuitos RLC em série e paralelo. Definir impedância num contexto de CA. Avaliar potência em circuitos de CA. Explicar a compensação do fator de potência. Descrever os conceitos fundamentais da corrente alternada trifásica.

5. Definir semicondutores. Descrever as propriedades dos materiais semicondutores. Explicar a diferença entre semicondutores do tipo P e N. Analisar o funcionamento da junção PN. Indicar os modos de polarização de díodos em circuitos simples. Explicar o processo de retificação em circuitos com díodos. Projetar fontes de alimentação de corrente contínua usando díodos. Analisar o desempenho de fontes de alimentação. Explicar o funcionamento dos díodos Zener. Descrever aplicações especiais dos díodos, como reguladores de tensão.

6. Descrever as características dos transistores bipolares. Identificar as diferentes regiões de operação de um transistor bipolar (corte, saturação e ativa). Explicar as características dos transistores de efeito de campo JFETs e MOSFETs. Descrever a tecnologia CMOS. Explicar os princípios de funcionamento e as aplicações da tecnologia CMOS em circuitos integrados. Descrever as diferentes montagens amplificadoras. Distinguir as diferentes classes de amplificação. Projetar circuitos de polarização.

7. Definir amplificadores e o seu papel em circuitos eletrónicos. Comparar diferentes tipos de amplificadores e suas aplicações. Descrever as características dos amplificadores operacionais (Amps Ops). Identificar diferentes tipos de amplificadores operacionais e suas funções. Analisar o funcionamento dos amplificadores inversor, não inversor e seguidor de tensão. Analisar filtros ativos passa-alto (PA), passa-baixo (PB) e passa-banda (BP). Projetar circuitos somadores, conversores D/A e filtros ativos usando amplificadores operacionais. Descrever o funcionamento de circuitos comparadores. Analisar problemas de circuitos lineares com amplificadores operacionais.

8. Descrever os componentes fundamentais das fontes de alimentação. Identificar a função de transformadores e retificadores nas fontes de alimentação. Explicar os diferentes métodos de retificação, como retificação de meia onda e retificação de onda completa. Comparar as vantagens e desvantagens de cada tipo de retificação. Analisar as características e limitações dos reguladores de tensão. Explicar os princípios de operação dos díodos Zener como reguladores de tensão. Sumarizar os sistemas de proteção contra curto-circuitos em fontes de alimentação.

1. Circuito Elétrico. Grandezas fundamentais do circuito elétrico. Leis de Ohm e Joule. Técnicas e aparelhos de medição. Associação de resistências. Energia e potência elétrica. Rendimento. Geradores e recetores.

2. Circuitos em Corrente Contínua (CC). Lei de Ohm generalizada. Leis de Kirchoff e análise de circuitos resistivos. Simplificação de circuitos. Divisores de tensão e corrente. Teoremas de Thevenin e sobreposição. Condensador em corrente contínua.

3. Magnetismo e eletromagnetismo. Campo magnético e sua geração por correntes elétricas. Forças eletromagnéticas. Magnetização de materiais ferrosos. Circuitos magnéticos e indução eletromagnética.

4. Circuitos em Corrente Alternada (CA). Fundamentos da CA sinusoidal. Comportamento de condensadores e bobinas em CA. Lei de Ohm em CA e diagramas vetoriais. Circuitos RLC em série e paralelo. Impedância. Potência em CA e compensação do fator de potência. Soma de potências e introdução à CA trifásica.

5. Semicondutores. Propriedades dos materiais semicondutores. Semicondutores tipo P e N. Junção PN. Díodos semicondutores: tipos, polarização e circuitos. Retificação e filtragem. Fontes de alimentação CC. Díodos Zener e aplicações especiais.

6. Transístores. Transístores bipolares: características e aplicações. JFETs e MOSFETs: características e aplicações. Tecnologia CMOS.

7. Amplificadores. Amplificadores operacionais: características e tipos. Amplificador inversor, não inversor e seguidor de tensão. Circuitos somadores e conversores D/A. Filtros ativos (PA, PB e BP). Circuito comparador.

8. Fontes de Alimentação. Princípios de fontes de alimentação CC. Circuitos estabilizadores de tensão: tipos e aplicações. Reguladores de tensão: díodo Zener, transistorizados e integrados.

• - Provas escritas e trabalhos laboratoriais - 100.0%

NAO

Amaral, A. (2015). Análise de Circuitos e Dispositivos Eletrónicos (2ª ed.). Publindústria.

Amaral, A. (2017). Eletrónica Analógica (1ª ed.). Edições Sílabo.

Amaral, A. (2019). Eletrónica Digital (1ª ed.). Edições Sílabo.

Amaral, A. (2021). Eletrónica Aplicada (1ª ed.). Edições Sílabo.

Baptista, A., Fernandes, C., & Pestana, J. (2012). Fundamentos de Eletrónica (1ª ed.). Lidel – Edições Técnicas, Lda.

Geier, M. (2015). How to Diagnose and Fix Everything Electronic (2ª ed.). McGraw Hill.

Horowitz, P. & Hill, W. (2016). The Art of Electronics (3ª ed.). Cambridge University Press.

Meireles, V. (2012). Circuitos Elétricos (8ª ed.). Lidel – Edições Técnicas, Lda.

Santos, J. (2016). Análise de Circuitos Elétricos (1ª ed.). Publindústria.

Scherz, P., & Monk, S. (2016). Practical Electronics for Inventors (4ª ed.). McGraw-Hill Education.

Silva, M. (2014). Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos (6ª ed.). Fundação Calouste Gulbenkian.