Em certa atividade relacionada a sistemas de medição e controle elétrico, um engenheiro eletricista necessita propor uma solução para realizar um processamento analógico específico, visando à modificação e ao armazenamento de um sinal elétrico com as características específicas. O sinal de origem é não periódico e possui componentes em frequência entre 0 Hz e 1 kHz. A amplitude desse sinal varia entre 0 V e 1 V. Assim, por meio de circuitos elétricos com resistores, capacitores e, apenas se necessário, amplificadores operacionais, deseja-se
1 eliminar o nível DC e atenuar as frequências inferiores a 5 Hz;
2 atenuar significativamente as frequências superiores a 100 Hz;
3 amostrar o sinal resultante sem adicionar aliasing no processo de amostragem;
4 manipular a faixa dinâmica do sinal para que este seja amostrado por um conversor A/D com tensão de entrada igual a ±5 V.
Com base nas informações descritas na situação hipotética acima, redija um texto dissertativo descrevendo de que forma
1 deve ser implementada a eliminação do nível DC e a atenuação das componentes em frequências inferiores a 5 Hz, apresentando o circuito mais simples possível que pode ser utilizado e os elementos que o compõem; [valor: 2,50 pontos]
2 deve ser implementada a atenuação das frequências superiores a 100 Hz, apresentando o circuito mais simples possível que pode ser utilizado e os elementos que o compõem; [valor: 2,00 pontos]
3 a manipulação da faixa dinâmica do sinal resultante deve ser feita de forma a atender o requisito do conversor A/D, apresentando apenas o tipo de circuito a ser utilizado; [valor: 2,50 pontos]
4 a amostragem do sinal pode ser realizada sem a adição de aliasing. Para eliminar o nível DC do sinal e atenuar componentes de frequências até 5 Hz, emprega-se um filtro passa-alta de
primeira ordem com frequência de corte de 5 Hz, composto por um resistor e um capacitor. Para atenuar frequências acima de
100 Hz, emprega-se um filtro passa-baixa de primeira utilizando-se um resistor e um capacitor. A frequência de corte é
definida em 100 Hz. Para aumentar a faixa de amplitude do sinal, utiliza-se um amplificador operacional configurado como
amplificador não-invesor com ganho 10. Em seguida, aplica-se um deslocamento de nível DC para centralizar o sinal em 0 V,
resultando na faixa de ±5 V. Como essas operações são lineares, a ordem da amplificação e do deslocamento de nível DC pode
ser invertida. Para a amostragem do sinal, utiliza-se um conversor A/D com uma frequência de amostragem de pelo menos
200 Hz, de forma a seguir o teorema de Nyquist.
QUESITOS AVALIADOS
QUESITO 2.1
Conceito 0 – Não citou o circuito ou o citou de forma errônea.
Conceito 1 – Citou corretamente o circuito e sua função, mas não listou os componentes.
Conceito 2 – Citou corretamente o circuito e listou corretamente seus componentes.
QUESITO 2.2
Conceito 0 – Não citou o circuito ou o citou de forma errônea.
Conceito 1 – Citou corretamente o circuito e sua função, mas não listou os componentes.
Conceito 2 – Citou corretamente o circuito e listou corretamente seus componentes.
QUESITO 2.3
Conceito 0 – Não citou o circuito ou o citou de forma errônea.
Conceito 1 – Citou apenas um dos passos necessários para a manipulação.
Conceito 2 – Citou os dois passos necessários para a manipulação.
QUESITO 2.4
Conceito 0 – Não citou o quesito apresentado ou citou de forma errônea.
Conceito 1 – Citou que a amostragem deve seguir o critério de Nyquist, mas citou a frequência de amostragem errada.
Conceito 2 – Citou que a amostragem deve seguir o critério de Nyquist e citou a frequência de amostragem correta.
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