Legenda comum
\(V\) (ou \(U\)): tensão (volt, V); \(I\): corrente (ampere, A); \(R\): resistência (ohm, Ω); \(P\): potência (watt, W).
\(f\): frequência (hertz, Hz); \(T\): período (segundo, s); \(t\): tempo (s, salvo indicação h); \(C\): capacidade (farad, F); \(L\): auto-indução (henry, H).
\(\pi\approx3{,}1416\); \(\sqrt{\phantom{x}}\): raiz quadrada; \(|x|\): módulo; \(\sum\): soma dos termos. Índices numéricos identificam elementos ou medições; símbolos redefinidos num tema valem nesse contexto.
Converter prefixos antes de calcular. Usar unidades SI excepto nas fórmulas que indicam MHz, km, Ah, h, dBW ou dBm. Grandezas em razões devem usar unidades iguais.
Unidades, prefixos e código de cores
\(x\): valor numérico; \(a,b\): expoentes dos prefixos de origem e destino. \(d_1,d_2,d_3\): algarismos das bandas; \(m\): expoente do multiplicador; \(\delta\): tolerância em percentagem. Cores dos algarismos: preto 0, castanho 1, vermelho 2, laranja 3, amarelo 4, verde 5, azul 6, violeta 7, cinzento 8, branco 9. Multiplicadores dourado e prateado: expoentes −1 e −2; tolerâncias habituais: castanho ±1 %, vermelho ±2 %, dourado ±5 %, prateado ±10 %.
Prefixos: G = 10⁹; M = 10⁶; k = 10³; unidade = 10⁰; m = 10⁻³; µ = 10⁻⁶; n = 10⁻⁹; p = 10⁻¹². Maiúsculas e minúsculas distinguem prefixos.
Conversão entre prefixos
Watt-hora para joule
Ampere-hora para coulomb
Resistência de quatro bandas
Resistência de cinco bandas
Intervalo de tolerância
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Lei de Ohm e potência resistiva
Usar tensão e corrente contínuas ou valores eficazes numa resistência em CA.
Tensão
Corrente
Resistência
Potência eléctrica
Potência a partir da corrente
Potência a partir da tensão
Tensão a partir da potência
Corrente a partir da potência
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Kirchhoff, fontes e energia
\(\mathcal{E}\): força electromotriz (V); \(r\): resistência interna (Ω); \(R_{\mathrm{c}}\): carga resistiva (Ω). \(C_{\mathrm{bat}}\): capacidade da bateria (Ah); \(E\): energia (J ou Wh); \(n\): número de células iguais. Índices: in = entrada; out = saída; fonte = alimentação; carga = consumidor. No divisor, \(R_2\) liga a saída à referência.
Lei dos nós, correntes com sinal
Lei das malhas, tensões com sinal
Tensões em série
Correntes em paralelo
Resistência para queda de tensão
Divisor de tensão sem carga
Corrente com resistência interna
Tensão nos terminais, em descarga
Máxima transferência em CC
Máxima transferência em CA
O asterisco indica conjugado complexo.
Energia a potência constante
P em W e t em s dão J; t em h dá Wh.
Autonomia teórica da bateria
Corrente constante; a autonomia real depende da descarga e das perdas.
Bateria de células iguais em série
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Associação de resistências, condensadores e bobinas
\(n\): número de componentes iguais; \(k\): índice de cada componente; eq = equivalente. Para bobinas, as relações seguintes pressupõem acoplamento magnético desprezável.
Resistências em série
Resistências em paralelo
Duas resistências em paralelo
Resistências iguais em paralelo
Condensadores em paralelo
Condensadores em série
Dois condensadores em série
Condensadores iguais em série
Bobinas em série
Bobinas em paralelo
Bobinas iguais em paralelo
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Período, frequência e comprimento de onda
\(v\): velocidade de propagação (m/s); \(c\): velocidade da luz no vazio, aproximadamente \(3\times10^8\,\mathrm{m/s}\); \(\lambda\): comprimento de onda (m); \(\omega\): frequência angular (rad/s); \(n\): ordem inteira da harmónica.
Período
Frequência
Velocidade de propagação
Comprimento de onda
Comprimento de onda no ar, aproximação
Frequência no ar, aproximação
Frequência angular
Frequência da harmónica
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Valores eficazes, fase e impulsos
\(v(t)\): tensão instantânea; \(\varphi\): fase; \(\Delta t\): atraso entre pontos equivalentes (s); \(D\): ciclo de trabalho; \(t_{\mathrm{on}}\): duração activa do impulso (s). Índices p ou m = pico; pp = pico a pico; ef ou rms = eficaz. Para a corrente sinusoidal, valem as mesmas relações substituindo V por I.
Sinusóide sem componente contínua
Valor pico a pico da sinusóide
Valor eficaz da sinusóide
Pico a partir do valor eficaz
Pico a pico a partir do valor eficaz
Média da sinusóide num período
Sinusóide centrada em zero; não confundir média com valor eficaz.
Valor eficaz de uma onda periódica
Onda quadrada simétrica, níveis ±Vp
Módulo do desfasamento temporal
O sinal depende da convenção de avanço ou atraso; quadratura = 90°.
Ciclo de trabalho
Potência média de impulsos rectangulares
Potência nula no intervalo inactivo.
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Capacidade, indutância e campos
\(q\): carga eléctrica (C); \(\varepsilon\): permitividade do dieléctrico (F/m); \(\mu\): permeabilidade do núcleo (H/m); \(A\): área (m²); \(d\): distância entre placas (m); \(N\): espiras; \(\ell\): comprimento magnético (m). Nesta secção, \(E_{\mathrm{campo}}\) é campo eléctrico (V/m), \(H\) campo magnético (A/m) e \(B\) densidade de fluxo magnético (T). \(r\): distância ao eixo de um fio rectilíneo (m); \(\Phi\): fluxo magnético (Wb); \(\theta\): ângulo entre campo e normal da espira.
Corrente média de carga
Carga do condensador
Condensador de placas paralelas
Desprezar efeitos de bordo.
Bobina longa, modelo aproximado
Núcleo linear e geometria fixa; a forma toroidal usa o percurso magnético médio.
Campo uniforme entre placas
Relação magnética num meio linear
Energia no condensador
Energia na bobina
Campo de um fio rectilíneo longo
Longe das extremidades; raio r maior que o raio do condutor.
Fluxo uniforme através de uma espira
Tensão induzida em N espiras
Para a mesma variação de campo e orientação, a tensão cresce com o número de espiras e a área.
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Reactância, impedância e ressonância
\(X_C,X_L,X\): reactâncias (Ω); \(Z\): impedância complexa (Ω); \(j\): unidade imaginária; \(\varphi\): ângulo entre tensão e corrente. \(Q\): factor de qualidade (sem unidade); \(R_s\): resistência série de perdas (Ω); \(B_{3\mathrm{dB}}\): largura de banda a −3 dB (Hz); \(\tau\): constante de tempo (s); \(f_c\): frequência de corte (Hz).
Em ressonância, R, L e C ideais em paralelo têm impedância equivalente R. No condensador ideal a corrente adianta a tensão 90°; na bobina ideal atrasa 90°. Em CC permanente, o condensador ideal fica aberto e a bobina ideal em curto-circuito.
Reactância capacitiva, módulo
Reactância indutiva
Impedância de RLC em série
Módulo da impedância série
Desfasamento no circuito série
Ressonância ideal LC
Condição de ressonância
Impedância série em ressonância
Factor de qualidade da bobina
Factor de qualidade do ressonador
Largura de banda do ressonador
Constante de tempo RC
Corte de filtro RC de primeira ordem
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Transformadores ideais
Índices p = primário e s = secundário; \(N\): número de espiras (sem unidade). Tensões e correntes eficazes; impedâncias Ω. As relações de corrente usam módulos.
Modelo ideal: sem perdas, fugas ou saturação. Não se aplica um factor de transformação à frequência.
Relação de tensões
Relação de correntes
Conservação da potência
Transformação de impedâncias
Frequência conservada
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Transístores e amplificadores operacionais
\(\alpha\): ganho de corrente em base comum, adimensional; \(\beta\): ganho de corrente contínua do transístor; índices C = colector, B = base e E = emissor. \(A_v\): ganho de tensão linear; in = entrada; out = saída; \(R_f\): resistência de realimentação; \(R_1\): resistência de entrada no inversor ou à referência no não inversor.
Identificar primeiro a montagem no esquema original. O sinal negativo indica inversão de fase; respeitar alimentação e limites de saída.
Ganho de corrente do bipolar
Ganho de corrente em base comum
Em contínuo. Para pequenas variações no ponto de funcionamento, relacionar a variação da corrente de colector com a variação da corrente de emissor.
Corrente de colector, zona activa
Corrente de emissor
Ganho de tensão linear
AMPOP inversor ideal
Saída do inversor ideal
AMPOP não inversor ideal
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Rectificação e filtragem
\(V_D\): queda directa de um díodo (V); \(n\): díodos em série; \(f_r\): frequência da ondulação (Hz); \(f_{\mathrm{rede}}\): frequência de entrada (Hz); \(\Delta V\): ondulação pico a pico (V).
Na meia onda resistiva sem condensador da pergunta cat2-124, a tensão inversa máxima do díodo é Vp. Com condensador de reserva pode aproximar-se de 2Vp; depende da topologia.
Queda em díodos em série
Pico da tensão sinusoidal
Frequência da ondulação, meia onda
Frequência da ondulação, onda completa
Ondulação com filtro capacitivo
Aproximação com descarga quase linear entre recargas.
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Potência activa, reactiva e aparente
\(S\): potência aparente (VA); \(Q_{\mathrm{r}}\): potência reactiva (var); \(\mathrm{FP}\): factor de potência; \(\varphi\): desfasamento. Relações com coseno e seno para regime sinusoidal; rms = valor eficaz.
Para cargas não lineares, o factor de potência não é necessariamente igual a cosφ.
Potência aparente
Potência activa
Potência reactiva
Factor de potência
Triângulo de potências
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Decibéis, ganhos e atenuações
\(G\): ganho com sinal (dB); \(L\): perda positiva (dB); índices 1 = entrada/referência, 2 = saída/comparação. \(\log_{10}\): logaritmo de base 10. Comparar potências na mesma unidade. Relações de tensão pressupõem a mesma impedância para a equivalência com ganho de potência. \(\Delta S\): diferença de unidades S de um medidor devidamente calibrado.
Ganho de potência
Potência após ganho
Ganho de tensão
Tensão após ganho
Atenuação de potência positiva
Atenuação de tensão positiva
Potência após atenuação
Percentagem de potência perdida
Ganho total em cascata
Medidor S, convenção de 6 dB por unidade
Uma unidade S corresponde a cerca de 4 vezes a potência; aparelhos reais podem divergir.
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Níveis absolutos: dBW e dBm
\(P_{\mathrm{dBW}}\) e \(P_{\mathrm{dBm}}\): níveis de potência, referidos respectivamente a 1 W e 1 mW. O argumento de um logaritmo é sempre uma razão sem unidade.
Potência em dBW
Potência em dBm
Conversão dBW para dBm
Watt a partir de dBW
Watt a partir de dBm
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Modulação AM e SSB
\(m\): índice AM (sem unidade); \(V_m\): amplitude do modulante; \(V_c\): amplitude da portadora; \(V_{\max},V_{\min}\): extremos da envolvente; \(f_c\): frequência da portadora; \(f_m\): frequência modulante; \(P_c\): potência da portadora; \(B\): largura de banda. Frequências e banda na mesma unidade.
Na AM convencional, m > 1 corresponde a sobremodulação. A relação PEP/potência média da voz em SSB depende da envolvente; 2,5:1 é uma aproximação histórica do banco, não uma constante.
Índice de modulação AM
Índice AM pela envolvente
AM convencional sem inversão da envolvente.
Percentagem de modulação AM
Banda lateral inferior de um tom
Banda lateral superior de um tom
Largura de banda AM, dupla faixa lateral
Largura de banda SSB
Se a banda base começar perto de zero, aproxima-se de fm,max.
Potência média AM, um tom sinusoidal
PEP da AM, um tom sinusoidal
Modulação FM e PM
\(\Delta f\): desvio de pico (Hz); \(f_c\): frequência da portadora; \(f_m\): frequência do tom modulante (Hz); \(\beta_{\mathrm{FM}}\): índice FM; \(D_f\): razão de desvio; \(n\): factor de multiplicação inteiro. \(\Delta\varphi_{\max}\): desvio de fase de pico (rad).
Carson é uma aproximação. Não confundir índice FM com percentagem do desvio permitido; esta última pode ser dada como fracção (0,2) ou percentagem (20 %).
Desvio de frequência
Índice FM para um tom
Razão de desvio de fonia FM
Regra de Carson
Percentagem do desvio permitido
Multiplicação da portadora
Desvio após multiplicação
Índice de modulação de fase
PEP, rendimento e dissipação
\(\eta\): rendimento (sem unidade; multiplicar por 100 para %); RF = saída de radiofrequência; DC = alimentação contínua. Para PEP, Vp e Vpp são amplitudes da RF no máximo da envolvente, numa carga resistiva. \(P_{\mathrm{RF,in}}\): excitação RF de entrada.
PEP pelo valor eficaz no pico da envolvente
PEP pela tensão RF de pico
PEP pela tensão RF pico a pico
Portadora contínua não modulada
Rendimento do andar de potência
Balanço de potência do amplificador
Quando a excitação RF é desprezável, retirar esse termo.
Rendimento de radiação da antena
Rendimento pelas resistências da antena
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Mistura, frequência intermédia e imagem
RF = sinal recebido; LO = oscilador local; FI = frequência intermédia; imagem = outra frequência que produz a mesma FI. Todas as frequências na mesma unidade. O misturador produz soma e diferença; o filtro selecciona o produto pretendido.
Produto de soma
Produto de diferença
Frequência intermédia por diferença
Injecção superior do oscilador local
Imagem com injecção superior
Injecção inferior do oscilador local
Válida nesta forma quando fRF > fFI.
Imagem com injecção inferior
Explicação na sebenta · U.S. Navy · NEETS 17, RF Communications Principles
Osciladores, PLL, DDS e estabilidade
\(N\): divisor de realimentação PLL; \(R\): divisor de referência PLL (aqui não é resistência); ref = referência; PFD = comparador fase/frequência. DDS: \(K\) é a palavra de sintonia; \(n\) é o número de bits do acumulador; clk = relógio. \(p\): erro relativo em ppm; \(f\): leitura do frequencímetro. \(A\beta_{\mathrm{fb}}\): ganho complexo da malha de oscilação.
A expressão PLL pressupõe ausência de divisor adicional na saída. A DDS exige filtragem de reconstrução e uma saída útil abaixo de metade da frequência de relógio.
Oscilação sustentada ideal, módulo
No arranque, o ganho de malha tem de exceder a unidade.
Oscilação sustentada ideal, fase
k é inteiro; realimentação em fase.
Frequência de comparação PLL
PLL inteira, em sincronismo
Frequência de saída DDS
Passo de sintonia DDS
Erro absoluto de frequência
Explicação na sebenta · Analog Devices · DDS · Analog Devices · PLL
Amostragem, quantificação, bits e FFT
\(f_s\): frequência de amostragem (amostras/s); \(f_{\max}\): maior frequência do sinal limitado em banda (Hz); \(T_s\): intervalo de amostragem (s). \(n\): bits do conversor; \(V_{\mathrm{FS}}\): amplitude total da gama de entrada (V); \(q\): passo de quantificação (V). \(M\): estados por símbolo; \(R_b\): taxa de bits (bit/s); \(R_s\): taxa de símbolos (baud); \(N\): amostras da FFT; \(T_{\mathrm{obs}}\): duração observada (s).
As taxas são brutas: codificação e protocolos reduzem o débito útil. A separação entre bins não substitui a resolução real condicionada pela janela e pelo tempo de observação.
Amostragem de sinal em banda base
Igualdade é o limite ideal; reservar margem para o filtro anti-aliasing.
Intervalo entre amostras
Níveis de quantificação
Passo ideal do quantificador
Bits por símbolo, estados equiprováveis
Taxa bruta de bits
Bits por símbolo pela razão das taxas
Separação entre bins da FFT
Duração do bloco FFT
Explicação na sebenta · Analog Devices · MT-002, amostragem · Analog Devices · MT-003, análise FFT
Ruído térmico e relação sinal/ruído
\(k=1{,}380649\times10^{-23}\,\mathrm{J/K}\): constante de Boltzmann; \(\Theta\): temperatura absoluta (K); \(B\): largura de banda de ruído (Hz); \(P_n\): potência de ruído disponível (W). SNR = relação sinal/ruído; índices S = sinal, N = ruído, in = entrada, out = saída; \(F\): factor de ruído linear; NF = figura de ruído (dB).
No ruído térmico clássico, reduzir temperatura ou banda reduz a potência de ruído; a banda tem de continuar a conter o sinal útil.
Potência de ruído térmico
Relação sinal/ruído em dB
Factor de ruído linear
Figura de ruído
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Linhas de transmissão e ondas estacionárias
\(\Gamma\): coeficiente de reflexão de tensão (complexo, sem unidade); \(Z_L\): impedância da carga; \(Z_0\): impedância característica real da linha; \(P_i,P_r\): potências incidente e reflectida (W); \(V_{\max},V_{\min}\): extremos da envolvente estacionária. VF = factor de velocidade; \(\ell\): comprimento físico; \(a\): atenuação por unidade de comprimento; \(L_{\mathrm{linha}}\): perda em dB.
Estas relações de VSWR pressupõem linha de referência sem perdas significativas. Γ = 0 dá VSWR = 1; |Γ| = 1 dá VSWR infinita. Boa adaptação não prova bom rendimento de radiação.
Coeficiente de reflexão na carga
Relação de onda estacionária de tensão
Reflexão a partir da VSWR
VSWR pela envolvente de tensão
Reflexão pelas potências
Potência reflectida
Potência líquida na carga
Potências referidas ao mesmo plano de medição; descontar perdas da linha se necessário.
Carga puramente resistiva
Factor de velocidade
Comprimento de onda no cabo
Troço de cabo de um quarto de onda
Atenuação por metro
Perda em dB e comprimento em m dão dB/m.
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2
Antenas, ganho, PAR e PIRE
\(G_i,G_d\): ganhos lineares relativos à isotrópica e ao dipolo; \(G_{\mathrm{dBi}},G_{\mathrm{dBd}}\): correspondentes ganhos em dB. \(P_{\mathrm{ant}}\): potência entregue à antena; \(P_{\mathrm{TX}}\): saída do emissor. \(A_e\): área efectiva (m²); \(D\): directividade linear; \(\eta\): rendimento de radiação; \(\ell\): comprimento. \(G_{\mathrm{frente}},G_{\mathrm{costas}}\): níveis do diagrama na mesma referência dB.
Comprimento total do dipolo ideal
Dipolo de fio, estimativa inicial
Ajustar à geometria e ao ambiente; o banco também arredonda usando λ/2.
Monopolo ideal de quarto de onda
Dipolo dobrado, condutores iguais
Conversão entre referências de ganho
Potência na antena após perda na linha
PIRE / EIRP em potência linear
PAR / ERP em potência linear
PIRE em dBW
PAR em dBW
Ganho e directividade lineares
Área efectiva na direcção considerada
Antena adaptada e polarização coincidente; para η = 1, Gi = D.
Relação frente/costas em dB
Largura de feixe a −3 dB
θ1 e θ2 são os pontos −3 dB em torno do lóbulo principal, lidos na figura original.
Parábola de área e eficiência constantes
Ganhos lineares; duplicar a frequência aumenta o ganho aproximadamente 6 dB.
Explicação na sebenta · Antenna Theory · Effective aperture · U.S. Navy · NEETS 10, Antennas and Propagation
Espaço livre e orçamento de ligação
\(d\): distância entre antenas; \(\rho\): densidade de potência (W/m²); \(E_{\mathrm{campo}}\): amplitude de campo eléctrico (V/m); \(L_{\mathrm{fs}}\): perda em espaço livre (dB). \(P_{\mathrm{RX}}\): nível recebido; TX/RX = emissão/recepção; \(G\): ganhos em dBi; \(L\): perdas em dB. \(M\): margem de ligação (dB). \(h_1,h_2\): alturas das antenas (m); \(R_e\): raio terrestre efectivo do modelo adoptado (m).
Perda em espaço livre
d e λ na mesma unidade; campo distante.
Espaço livre, distância km e frequência MHz
Variação da densidade de potência
Variação da amplitude do campo
O campo decai como 1/d; a densidade de potência como 1/d².
Campo e potência, mesma distância e antena
Mesma direcção, ganho e meio de propagação.
Potência recebida em espaço livre
Potências e ganhos lineares; adaptação e polarização coincidentes.
Orçamento de ligação
Ltotal inclui percurso, cabos e outras perdas em dB.
Margem acima da sensibilidade requerida
Janela ionosférica utilizável
Condição de percurso, sem garantia de contacto; se LUF > MUF, não há janela.
Horizonte rádio, modelo de Terra esférica
Distância em m; h muito menor que Re. Re pode incluir refracção atmosférica no modelo.
Explicação na sebenta · Antenna Theory · Effective aperture · U.S. Navy · NEETS 10, Antennas and Propagation
Blindagem, intermodulação e IP3
Índices i = incidente e t = transmitido; \(E\): campo eléctrico (V/m); \(H\): campo magnético (A/m). \(f_1,f_2\): frequências de entrada na mesma unidade; \(m,n\): inteiros positivos; ordem = m + n. \(P_f\): potência de cada fundamental; \(P_{\mathrm{IM3}}\): potência de um produto de terceira ordem; OIP3 = intercepção extrapolada referida à saída; níveis em dBm.
IP3 é uma extrapolação da região linear de um ensaio de dois tons iguais; não é potência segura de funcionamento. O nível de cada tom deve usar a mesma referência.
Efectividade da blindagem eléctrica
Efectividade da blindagem magnética
Produtos de intermodulação
Produto IM3 inferior, dois tons próximos
Produto IM3 superior, dois tons próximos
Intercepção de terceira ordem à saída
Efeito de carga e atraso de grupo
\(V_{\mathrm{fonte}}\): tensão sem o instrumento; \(R_s\): resistência de saída da fonte; \(R_m\): resistência do voltímetro; \(\tau_g\): atraso de grupo (s); \(\varphi\): fase (rad); \(\omega\): frequência angular (rad/s).
Para reduzir erro de carga, usar voltímetro com resistência elevada e amperímetro com resistência reduzida.
Tensão medida com carga do voltímetro
Atraso de grupo de um filtro
Explicação na sebenta · OpenStax · University Physics, volume 2