Slides - Sistemas Digitais X Analógicos.
- 1. Sistemas Digitais x Analógicos
- 2. Sistema Digital Um sistema digital é um sistema no qual os sinais têm um número finito de valores discretos, se contrapondo a sistemas analógicos nos quais os sinais têm valores pertencentes a um conjunto contínuo (infinito). Prof a : Virgínia Baroncini 2
- 3. Introdução ao Digital 1s e 0s Grande parte dos sistemas de telecomunicações em todo o mundo enquadra-se na categoria de sistemas digitais. Começou-se com um sistema digital simples de dois estados para representar informações. Prof a : Virgínia Baroncini 3 Um sistema de telégrafo é composto por uma bateria, uma chave de contato momentâneo (normalmente aberta), um fio de telégrafo e um clacker eletromagnético.
- 4. ▪ O sistema do telégrafo usa dois “símbolos” distintos para transmitir palavra ou número. ▪ Pulsos elétricos curtos e longos, que simbolizam pontos e traços do código Morse, caracterizam uma representação digital da informação. ▪ O sinal elétrico está ligado ou desligado, em todos os momentos. Prof a : Virgínia Baroncini 4 ▪ Um diagrama de tempo mostra em que estado (1 ou 0) está o sistema, em qualquer momento. ▪ Aponta, também, o momento exato em que ocorre uma mudança de estado.
- 5. Representações Numéricas ▪Sistemas físicos usam quantidades, que devem ser medidas, monitoradas, guardadas, manipuladas aritmeticamente, observadas e utilizadas de alguma maneira. ▪Existem basicamente duas formas de representação dos valores das quantidades : a analógica e a digital. Prof a : Virgínia Baroncini 5
- 6. Representação analógica A quantidade é representada por um indicador proporcional continuamente variável. Exemplos: ▪ O velocímetro do automóvel varia com a velocidade. ▪ O termômetro de mercúrio oscila em um intervalo de valores, de acordo com a temperatura. Prof a : Virgínia Baroncini 6
- 7. Exemplo ▪ O som, através de um microfone, causa variações na tensão. ▪ O microfone é o dispositivo que converte energia sonora em sinal analógico de tensão. Prof a : Virgínia Baroncini 7 ▪ Em 1875, Alexander Graham Bell descobriu como mudar sua voz em um sinal elétrico continuamente variável, enviá-lo através de um fio e transformá-lo novamente em energia sonora na outra extremidade.
- 8. Representação digital Varia em diferentes etapas (separadas). As quantidades são representadas por símbolos chamados dígitos. Prof a : Virgínia Baroncini 8 ▪ O passar do tempo é mostrado como uma mudança no mostrador de um relógio digital em intervalos de um minuto. ▪ Uma mudança na temperatura é mostrada em um display digital, quando há a oscilação de um grau, pelo menos.
- 9. Sistemas Analógicos e Digitais Sistemas digitais: ▪ Combinação de dispositivos que manipulam valores representados de forma digital. Sistemas analógicos: ▪ Combinação de dispositivos que manipulam valores representados de forma analógica. Prof a : Virgínia Baroncini 9 Analógica contínua Digital discreta (passos)
- 10. Exemplo de um sistema eletrônico analógico Ondas sonoras, que são de natureza analógica, sendo captadas por um microfone e convertidas em uma pequena tensão analógica denominada sinal de áudio. Prof a : Virgínia Baroncini 10 A saída do amplificador, que é uma reprodução ampliada da tensão de entrada, é enviada para o alto-falante. O alto-falante converte o sinal de áudio amplificado de volta para o formato de ondas sonoras com um volume muito maior que as ondas sonoras originais captadas pelo microfone.
- 11. Conversão do Sinal Analógico para o Sinal Digital Prof a : Virgínia Baroncini 11
- 12. • O aparelho de CD é um exemplo de um sistema no qual são usados tanto circuitos digitais quanto analógicos. Prof a : Virgínia Baroncini 12 • A música no formato digital é armazenada no CD. • Um sistema óptico com diodo laser capta os dados digitais a partir do disco girante e os transfere para um conversor digital-analógico.
- 13. Vantagens do Sistemas Digitais ▪ Combinação de dispositivos ▪ Facilidades de design. ▪ Mais adaptado para armazenar informações. ▪ Maior facilidade em manter a exatidão e a precisão. ▪ Operação programável. ▪ Menos afetado pelo ruído. ▪ Facilidade de fabricação em chips CI. Prof a : Virgínia Baroncini 13
- 14. Existem limites para as técnicas digitais. O mundo real é quase totalmente analógico. A natureza analógica do mundo exige um processo de conversão demorado, composto por várias etapas: 1. Converter a variável física em um sinal elétrico (analógico). 2. Converter o sinal analógico elétrico para formato digital. 3. Processar (operar) a informação digital. 4. Converter a saída digital de volta para a forma analógica do mundo real. Prof a : Virgínia Baroncini 14
- 15. Prof a : Virgínia Baroncini 15
- 16. Exemplo: A temperatura do ar varia numa faixa contínua de valores. Prof a : Virgínia Baroncini 16 Em vez de fazer um gráfico da temperatura em uma base contínua, suponha que façamos a leitura da temperatura apenas a cada hora Teremos valores amostrados que representam a temperatura em pontos discretos no tempo (de hora em hora) ao longo de um período de 24 horas.
- 17. • Converte-se uma grandeza analógica em um formato para digitalizar, representando cada valor amostrado por um código digital. • É importante perceber que a Figura não é propriamente uma representação digital de uma grandeza analógica Prof a : Virgínia Baroncini 17
- 18. Exemplo: Sistema de regulagem da temperatura utilizando-se um conversor analógico-digital Prof a : Virgínia Baroncini 18
- 19. Exemplo: • Os telefones funcionavam em rede, através de um gerador elétrico à manivela. • Cada pessoa na rede recebia um código único de toques longos e curtos (como pulsos digitais). A parte que recebia a ligação codificava a sua identidade pela maneira que tocava seu telefone. • A sinalização (toques) usava a representação digital, mas a comunicação por voz era puramente analógica. Prof a : Virgínia Baroncini 19
- 20. ▪O telefone de discagem rotativa utiliza uma série de pulsos, representando os dez dígitos decimais. ▪ Nos telefones de “tom de toque”, as informações de comutação digital são enviadas por meio de sinais de tom analógico. ▪ O telefone celular tem componentes digitais e analógicos e usa ambos os tipos de sinais. Prof a : Virgínia Baroncini 20
- 21. Principais razões para a Mudança para a Tecnologia Digital ▪ Geralmente, os sistemas digitais são mais facilmente projetados. ▪ O armazenamento da informação é simples. ▪ Mantêm-se, com tranquilidade, a exatidão e a precisão do sistema. ▪ As operações podem ser programadas. ▪ Os circuitos digitais são menos afetados por ruídos. ▪ Um maior número de circuitos digitais pode ser fabricado em chips IC. Prof a : Virgínia Baroncini 21 Têm ocorrido notáveis avanços na tecnologia digital. Os avanços continuarão, na medida em que a tecnologia digital se expandir e melhorar.
- 22. Implementando Sistemas Digitais Prof a : Virgínia Baroncini 22
- 23. Gerando um sinal digital • Um sinal digital pode ser criado manualmente utilizando uma chave mecânica. Prof a : Virgínia Baroncini 23 • Problema: Nas chaves mecânicas existe o fenômeno da trepidação de contatos.
- 24. Inclusão de um circuito anti-trepidação • As chaves lógicas mecânicas que utilizaremos no laboratório utilizam circuitos dessa natureza. Prof a : Virgínia Baroncini 24
- 25. Outra Geração de um sinal digital • Utilização de um interruptor de pressão do tipo botão de pressão Prof a : Virgínia Baroncini 25 Entretanto quando o botão é liberado, a tensão de saída é indefinida.
- 26. Inclusão de um circuito multivibrador com disparo único A largura do pulso é determinada pelo projeto do multivibrador e não pelo tempo que o botão for pressionado. Prof a : Virgínia Baroncini 26
- 27. Circuito multivibrador astável O multivibrador astável oscila sem a necessidade de um chaveamento externo ou mesmo um sinal de saída externo. O multivibrador astável gera uma série contínua de pulsos. Em circuitos digitais, esse sinal é conhecido por CLOCK. Prof a : Virgínia Baroncini 27