Resumimos o conteúdo do livro que aborda tópicos como transformada de Fourier, sinais analógicos e digitais e teoria básica de circuitos para facilitar a compreensão da área de sistemas embarcados.
Explica as características e o princípio de funcionamento de componentes como resistores, capacitores, indutores e transistores, e apresenta conceitos como pull-up, pull-down e coletor aberto.
Pode ajudar a adquirir conhecimentos básicos necessários para o projeto e compreensão de sistemas embarcados, além de entender o papel e a interação dos componentes de circuitos eletrônicos.
Me formei em Engenharia Eletrônica, mas durante a graduação, eu simplesmente cursava as disciplinas sem pensar no significado ou na necessidade delas, apenas para obter boas notas. Naturalmente, no final do semestre e após as férias, nada ficava na minha cabeça… ㅜ_ㅜ
Encontrei este livro enquanto pesquisava sobre a área de embarcados e, ao dar uma olhada rápida, percebi que ele era muito bem estruturado, explicava a complexa área de embarcados de forma bastante leve e, ao mesmo tempo, o conteúdo era profundo e impactante.
Desta vez, quero realmente absorver um pouco de conhecimento e, por isso, vou organizar o conteúdo do livro em um blog!!!
Vamos começar!
Capítulo 1 Hardware Collage - Leitura de diagramas elétricos
1. Sinal e frequência
O que é a Transformada de Fourier?
Qualquer sinal pode ser representado como a soma de funções Cosseno ou Seno!! → Em última análise, isso significa separar o sinal por frequência.
Por exemplo, tomando a função quadrada,
Do ponto de vista da frequência da função quadrada, ela se torna uma função sinc, o que significa que a função quadrada é composta por inúmeras ondas senoidais contínuas. A amplitude e o período das ondas senoidais próximas à frequência 0 são maiores, enquanto as ondas senoidais mais distantes têm amplitude e período menores.
Ao analisar dessa perspectiva de frequência, podemos verificar quantos componentes de frequência um sinal possui e analisar a magnitude e amplitude de cada componente.
Acessando este site, você pode entender um pouco mais sobre a transformada de Fourier!!! (Recomendo alterar para onda quadrada e observar!)
2. Sinal Analógico & Sinal Digital & Terra
Os sinais analógicos geralmente são compostos por componentes CA e CC (corrente alternada e corrente contínua), CAé um sinal que muda de polaridade, e CCrepresenta um estado estável. No Capítulo 1, aprendemos que qualquer sinal pode ser criado somando vários sinais de frequência. Ou seja, qualquer sinal analógico pode ser criado adicionando vários componentes de frequência.
Os sinais digitais são compostos principalmente por componentes CC. Ou seja, os sinais digitais também são um tipo de sinal analógico. No entanto, um determinado valor de limiar é definido e, se o valor for superior a ele, é considerado Alto, e se for inferior, é considerado Baixo.
Quando o sinal digital muda de 0 → 1 ou 1 → 0, ele pode causar um efeito de Rebote durante a mudança, e esta parte pode causar problemas em sistemas digitais (a tensão pode ser menor ou pode ocorrer um erro de reconhecimento). Portanto, é necessário projetar levando isso em consideração.
GND = GROUND representa o 0V de referência e também pode representar o polo negativo da bateria. GND é o ponto para onde toda a corrente converge, sendo o ponto de referência para distinguir entre 0 e 1.
3. Teoria de Circuitos Super Simples
Resistor : O resistor pode limitar a quantidade de corrente que flui através do circuito! Ao passar pelo resistor, ocorre uma queda de tensão igual ao valor da resistência multiplicado pela corrente. Em forma de equação, V=IR
Capacitor : O capacitor é um componente que permite a passagem do componente CA (corrente alternada) e impede a passagem do componente CC (corrente contínua). Em outras palavras, a resistência varia dependendo da frequência do componente CA e CC. dV/dt = I / C, ou seja, quanto maior a taxa de variação da tensão ao longo do tempo, mais fácil é a passagem e menor é a resistência. Se o valor de C aumentar, a corrente também aumentará!!
Outra propriedade é a capacidade de armazenar e descarregar corrente.
Indutor : O indutor impede que a corrente varie. V = L dI/dt, ou seja, apenas correntes de baixa frequência passam. Isso significa que ele pode bloquear o fluxo de sinais abruptos. Ou seja, quanto maior o valor de L, menor a corrente!!
Em resumo, para uma determinada tensão desejada, podemos controlar a quantidade de corrente,
No caso de R, quanto maior o valor de R, menor a corrente que fluirá, No caso de C, quanto menor o valor de C, menor a corrente que fluirá, No caso de L, quanto maior o valor de L, menor a corrente que fluirá.
Do ponto de vista da frequência, para valores definidos de RLC, R não é afetado pela frequência, C tem menor resistência em altas frequências (a corrente flui mais facilmente), L tem maior resistência em altas frequências (a corrente tem dificuldade de fluir).
Filtro!
Filtro Passa-Baixa (LPF) : É um filtro que permite a passagem apenas de componentes de baixa frequência. Normalmente, o ruído é um componente de alta frequência, por isso o LPF é amplamente utilizado.
O capacitor não permite a passagem de CC, então ele se torna um circuito aberto. Ou seja, VinDC = DoutDC
Quando o capacitor permite a passagem de CA, ele se torna um curto-circuito. Neste caso, a corrente que flui varia de acordo com o valor da resistência de R. Portanto, para reduzir o fluxo de corrente, ou seja, a dissipação de calor, podemos aumentar o valor do componente R.
Transistor
A função do transistor é controlar livremente o fluxo de corrente!
B é chamado de base, E é chamado de emissor e C é chamado de coletor. Quando B é ativado, E-C é conectado para permitir o fluxo de corrente, e quando não é ativado, ele é cortado. Como a quantidade de corrente que flui é determinada? Depende da intensidade da tensão aplicada entre B-E!!
Dependendo da quantidade de tensão aplicada à base, são criadas regiões de saturação, ativação e corte. Região de ativação: a corrente entre C-E varia significativamente devido à entrada de B! Região de corte: a tensão de B é muito baixa para que a corrente entre C-E flua! Região de saturação: a tensão de B é muito alta e a corrente entre C-E não flui mais!
As duas funções do transistor derivam disso: amplificação e chaveamento!
O chaveamento é representado usando as regiões de corte e saturação,
e a função de amplificação pode ser representada usando a região ativa.
4. Pull up, Pull down e Open Collector
Low Active é indicado por CS(chip Select)_, /, etc., e significa que ele opera em tensão baixa. Por outro lado, se opera em 1, é chamado de High Active.
Como mostrado na figura, se o chip digital for um resistor grande, em Low Active, Pull up aplica o valor 0 ao chip digital quando o interruptor está ligado e Pull down aplica o valor alto ao chip quando o interruptor está desligado. Em High Active, é o contrário!!
Pull up e Pull down podem ser considerados operações que variam dependendo de qual nível padrão deve ser definido. Na realidade, se o chip fosse como no exemplo acima, mesmo uma pequena quantidade de eletricidade estática poderia fazer o motor funcionar. Se esse motor fosse um canhão, seria um grande problema.
O transistor também tem a mesma função que Pull up e Pull down.