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CONCEITOS
Saber, principalmente, as definições de sinal, faixa, faixa dinâmica, ruído, erro, incerteza,
precisão, exatidão, resolução, limiar, saturação, zona morta, histerese e calibração.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL E THEVENIN
Saber os ganhos e as impedâncias de entrada e saída dos amplificadores inversor, não inversor,
buffer, somador, subtrator (diferencial), amplificador de instrumentação. CMRR é a atenuação
do sinal comum as duas entradas do amplificador de instrumentação ou amplificador subtrator.
Caixa preta ideal tem Zin=infinito e Zout=0. Caso intermediário Zout=0 e Zin menor que
infinito. Os Thevenins do que vem antes e depois influenciam o circuito, evitar estes
problemas com os amplificadores acima. Os melhores são o buffer, o não inversor e o
amplificador de instrumentação pois Zout=0 e Zin é infinito. Ganho necessário =
ΔVmaxSaída/ΔVmaxEntrada. Offset necessário = VminFinal–VminInicial (o valor mínimo pode ser
substituído pelo valor máximo ou médio nas duas parcelas). De preferência remover o offset
em sinais com alguns Volts. Amplificar antes se necessário. Cuidado para não saturar os
amplificadores. Preferencialmente não remover offset de sinais com milivolts ou menos. Para
medidas diferenciais especificar um amplificador de instrumentação. Para medidas
monopolares especificar um amplificador não inversor. Quanto maior o ganho do amplificador
de instrumentação melhor, pois a diferença relativa entre o ganho diferencial e atenuação de
modo comum fica maior. Ganho no amplificador de instrumentação pode ser de alguns
milhares de vezes. Ganho, nas demais configurações, limitado a algumas centenas. Fontes de
alimentação de 1,2 até 12V, resistores de kΩ, capacitores em μF ou nF, correntes em mA. Se o
ganho for menor do que 1 usar um divisor de tensão.
SINAIS
Conhecer a faixa de frequência e amplitude dos sinais de EEG, EMG e ECG. Saber o que é
uma célula de carga e um goniômetro feito com potenciômetros. Dizer que um sinal tem faixa
dinâmica entre X e Y (Vpp, por exemplo) significa que a menor faixa dinâmica é X e a maior
é Y. Qualquer outra faixa dinâmica entre X e Y é possível (não confunda X e Y com os
extremos da faixa).
FILTROS
Filtros seletores de frequência servem para reduzir componentes indesejadas de sinal (ou
ruído). Corrente contínua (CC, f=0) pode ser removida com filtro P.A. (se o sinal não tem CC)
caso contrário remover com offset. Ruídos de alta frequência são removidos com P.B.. P.F.
com (ω2-ω1)>(1 década) pode ser construído com PB+PA. R.F. muito estreito pode ser feito
com NOTCH de segunda ordem com Q escolhido como ω0/(ω2-ω1). P.B. são usados como
anti-aliasing. Sinais de modo comum podem ser retirados com CMRR ou filtro. A SNR pode
ser usada para determinar a Amin do gabarito. A frequência de corte pode ser a maior
frequência do sinal que temos interesse, e a Amin pode ser 3dB, se o espectro tem pouca
amplitude nesta frequência, ou menor, se a amplitude for elevada. Alternativamente a
frequência de corte pode ser bem maior, atenuando pouco na banda de passagem quando as
componentes de frequência tem amplitude alta no limite da banda. Se amplitude for elevada a
amostragem deve ser feita com o dobro ou mais da frequência da banda de atenuação. Quando
a amplitude é baixa a amostragem pode ser feita com o dobro ou mais da frequência de corte.
AD
Em Volts: 1LSB=resolução=ruído=erro=ΔVmaxAD/2n; Erro relativo=erro/ΔVmaxSinal.
SNR[dB]≈6·Nbits. SNR relativa ou efetiva [dB]=–20·log(Erro relativo). Para melhorar a
resolução efetiva, aumentar o ganho do sinal ou diminuir a faixa dinâmica da entrada do AD
ou aumentar o número de bits do conversor. A amostragem deve ser maior ou igual ao dobro
da maior frequência com amplitude significante.