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Categoria 1 · Módulo 03 · pergunta 84
Osciladores, VCO e PLL · 2. Ressonância LC
Qual a frequência de ressonância aproximada de um circuito em série RLC se R=56 Ohm, L=0,04 mH e C=200 pF?
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Resposta de referência
Opção B: 1,78 MHz
Porque é esta resposta?
Usa-se \(f₀ = 1/(2π\sqrt{LC})\), convertendo \(L = 0,04 mH\) para henrys e \(C = 200 pF\) para farads. O resultado é aproximadamente 1,78 MHz. A resistência afecta perdas e Q; a aproximação de ressonância usada no enunciado depende de L e C.
Raciocínio passo a passo
Converter \(L=4\times10^{-5}\,\mathrm H\) e \(C=2\times10^{-10}\,\mathrm F\).
Qual a frequência de ressonância de um circuito em paralelo RLC se R=33 Ohm, L=0,05 mH e C=10 pF?
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Resposta de referência
Opção D: 7,12 MHz
Porque é esta resposta?
Usa-se \(f₀ = 1/(2π\sqrt{LC})\), convertendo \(L = 0,05 mH\) para henrys e \(C = 10 pF\) para farads. O resultado é aproximadamente 7,12 MHz. A resistência afecta perdas e Q; a aproximação de ressonância usada no enunciado depende de L e C.
Raciocínio passo a passo
Converter \(L=5\times10^{-5}\,\mathrm H\) e \(C=10^{-11}\,\mathrm F\).
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
O que determina a frequência de um oscilador LC?
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Resposta de referência
Opção C: A indutância e a capacidade no circuito de tanque
Porque é esta resposta?
O circuito de tanque LC selecciona a frequência de oscilação, aproximadamente \(f_0=1/(2\pi\sqrt{LC})\). L é a indutância em H, C a capacidade em F e f0 a frequência em Hz. No circuito real, parasitas, carga e temperatura também deslocam a frequência.
Erro comum: Aplicar uma regra de outro circuito ou ignorar as condições indicadas na explicação.
Duma forma geral, qual das condições é necessária para um circuito oscilar?
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Resposta de referência
Opção C: Ter uma realimentação positiva
Porque é esta resposta?
Para isso, precisa de energia, de uma rede que determine a frequência e de uma realimentação que devolva parte do sinal à entrada com a fase e o ganho adequados.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Os osciladores RC ativos (com AMPlificadores Operacionais - AMPOP) não devem ser utilizados para frequências superiores a 1 MHz (e idealmente as frequências de trabalho não deverão ultrapassar os 100 kHz). Porquê?
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Resposta de referência
Opção C: Devido às limitações de resposta em frequência dos AMPlificadoes OPeracionais - AMPOP
Porque é esta resposta?
A resposta em frequência e a velocidade de variação da saída do AMPOP limitam o ganho e a fase disponíveis para sustentar uma oscilação RC. É por isso que um AMPOP de uso geral pode falhar em frequências elevadas. Os valores de 100 kHz e 1 MHz do enunciado são orientações para certos dispositivos, não limites universais dos operacionais modernos.
Erro comum: Aplicar uma regra de outro circuito ou ignorar as condições indicadas na explicação.
Quais os componentes básicos de grande parte dos osciladores
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Resposta de referência
Opção D: U filtro e um amplificador que funcione num lop por realimentação (feed-back)
Porque é esta resposta?
Para isso, precisa de energia, de uma rede que determine a frequência e de uma realimentação que devolva parte do sinal à entrada com a fase e o ganho adequados.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
Como é fornecida a realimentação positiva a um oscilador Hartley?
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Resposta de referência
Opção A: Através de um divisor indutivo
Porque é esta resposta?
: No oscilador Hartley, a realimentação positiva é fornecida através de um divisor indutivo, que consiste em uma bobina (indutor) que conecta a saída do amplificador de RF de volta à entrada, resultando na geração de um sinal oscilante.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
Como é fornecida a realimentação positiva a um oscilador Colpitts?
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Resposta de referência
Opção C: Através de um divisor capacitivo
Porque é esta resposta?
O oscilador Colpitts obtém a fracção de realimentação a partir de um divisor capacitivo. Distingue-se do Hartley, que usa uma divisão indutiva, e das topologias que estabilizam a oscilação por cristal.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
Como é fornecida a realimentação positiva a um oscilador Pierce?
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Opção D: Através de um cristal de quartzo
Porque é esta resposta?
No Pierce, o cristal participa na rede de realimentação e determina fortemente a frequência de oscilação. A condição de oscilação exige ainda ganho e fase adequados; não basta dizer que existe realimentação sem identificar o cristal.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
Em que consiste um oscilador de díodo Gunn?
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Resposta de referência
Opção A: Um oscilador cujo funcionamento se baseia nas propriedades de resistência negativa de semicondutores adequadamente dopados
Porque é esta resposta?
Um oscilador de díodo Gunn é um tipo de oscilador que funciona com base nas propriedades de resistência negativa de semicondutores adequadamente dopados, como o díodo Gunn. Esse efeito permite a geração de sinais de radiofrequência.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
VCO significa Voltage-Controlled Oscillator, oscilador controlado por tensão. A frequência de saída varia em função da tensão de controlo, dentro da sua gama. Não se deve confundir a tensão de controlo com uma simples alteração da amplitude da saída.
Erro comum: Aplicar uma regra de outro circuito ou ignorar as condições indicadas na explicação.
Osciladores, VCO e PLL · 7. Estabilidade, ruído de fase e espúrios
Num analisador espectral em que se traduz o ruído de fase, relativamente a uma portadora "ideal" à saída de um emissor?
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Opção A: Em sinais muito concentrados em torno da portadora, um pouco acima e um pouco abaixo desta
Porque é esta resposta?
O ruído de fase produz energia em torno da portadora, a pequenos afastamentos acima e abaixo da frequência central. Num analisador aparece como uma elevação ou saia em redor do pico; é diferente de harmónicos afastados e da figura de ruído do receptor.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Duma forma geral, o que é uma malha de captura de fase PLL (Phase Locked Loop)?
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Resposta de referência
Opção A: É uma malha em que o sinal de realimentação é usado para sincronizar a frequência (ou fase) instantânea do sinal de saída com a frequência (ou fase) instantânea do sinal de entrada
Porque é esta resposta?
Uma PLL compara a fase da referência com a do sinal realimentado e corrige o VCO através do filtro de malha. Em bloqueio, a realimentação mantém a relação de frequência e fase prevista; uma referência estável ajuda a estabilizar a saída.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Qual dos seguintes circuitos não poderá fazer parte do diagrama de blocos de uma malha de captura de fase?
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Opção B: Detetor de envolvente
Porque é esta resposta?
Um detetor de envolvente não é comumente utilizado em uma malha de captura de fase. Os outros elementos, como VCO, comparador de fase e filtro passa-baixo, são componentes essenciais em uma malha de captura de fase.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Que tipo de circuito sintetizador de frequências usa um detetor (comparador de fase), seguindo de um filtro passa-baixo que por sua vez atua sobre um oscilador estável controlado por tensão e possui na malha de realimentação um divisor de frequências programável
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Opção C: Um sintetizador com malha de captura de fase
Porque é esta resposta?
Uma PLL compara a fase da referência com a do sinal realimentado e corrige o VCO através do filtro de malha. Em bloqueio, a realimentação mantém a relação de frequência e fase prevista; uma referência estável ajuda a estabilizar a saída.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Por que razão se costuma usar um oscilador estável de referência como parte de um sintetizador de frequência com malha de captura de fase?
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Resposta de referência
Opção B: Porque qualquer variação de amplitude no sinal do oscilador de referência vai produzir ruído de fase à sída do sintetizador
Porque é esta resposta?
Uma PLL transfere para a saída parte da instabilidade e do ruído de fase da referência, conforme a resposta da malha. Por isso usa uma referência estável e de baixo ruído. Variações de amplitude podem converter-se em erro de fase num detector ou circuito real, mas não é correcto dizer que qualquer variação de amplitude produz inevitavelmente ruído de fase em toda a arquitectura; essa é uma simplificação da resposta histórica.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 7. Estabilidade, ruído de fase e espúrios
Duma forma geral, o ruído de fase expressa-se em
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Resposta de referência
Opção A: dBc/Hz
Porque é esta resposta?
O ruído de fase costuma ser especificado em dBc/Hz, num afastamento declarado da portadora. dBc compara a potência de ruído com a da portadora; /Hz normaliza o ruído para uma largura de banda de 1 Hz. É necessário indicar o afastamento, pois o ruído de fase varia com a distância à frequência central.
Erro comum: Aplicar uma regra de outro circuito ou ignorar as condições indicadas na explicação.
Uma malha de captura de fase que contém um oscilador controlado por tensão, está associada a um modulador de:
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Opção B: frequência
Porque é esta resposta?
Variar a tensão de controlo de um VCO varia a frequência instantânea da sua saída, permitindo modulação FM. Uma PLL pode integrar esse VCO, mas a resposta da malha pode contrariar ou transferir a modulação conforme o ponto de injecção e a largura de banda. Não basta a sigla PLL para definir qualquer modulador.
Erro comum: Aplicar uma regra de outro circuito ou ignorar as condições indicadas na explicação.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Qual a gama de captura de um circuito com malha de captura de fase
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Opção A: A gama de frequências que permite fechar o circuito
Porque é esta resposta?
Estados de funcionamento livre: o VCO oscila na sua frequência natural, sem estar alinhado com a referência; captura: a malha aproxima a frequência do VCO à referência; a captura depende da gama e da dinâmica da malha; bloqueado: a frequência de realimentação acompanha a referência e a diferença de fase permanece controlada; acompanhamento: dentro da gama de bloqueio, pequenas alterações da referência podem ser seguidas.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 8. Síntese digital directa
Quais os blocos que constituem um sistema DDS - (Direct Digital Synthesisr) básico?
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Opção D: Um oscilador de referência, um NCO - (Numerically Controlled Oscillator), um conversor digital-analógico e um filtro passa-baixo
Porque é esta resposta?
Uma DDS usa normalmente uma referência de relógio, um acumulador ou NCO ( Numerically Controlled Oscillator ), um conversor digital-analógico e um filtro passa-baixo.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
Em que consiste um circuito com malha de captura de fase?
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Resposta de referência
Opção C: Um circuito realimentado constituído por um detetor (comparador de fase), seguido de um filtro passa-baixo que por sua vez atua sobre um oscilador estável controlado por tensão e possui na malha de realimentação um divisor de frequências programável?
Porque é esta resposta?
Uma PLL compara a fase da referência com a do sinal realimentado e corrige o VCO através do filtro de malha. Em bloqueio, a realimentação mantém a relação de frequência e fase prevista; uma referência estável ajuda a estabilizar a saída.
Erro comum: Decorar a opção sem explicar o princípio que a torna correcta.
Osciladores, VCO e PLL · 4. Topologias de oscilador que aparecem em exame
Que tipo de circuitos são usados em osciladores de frequência variável?
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Opção B: Colpitts e Hartley
Porque é esta resposta?
Hartley e Colpitts são topologias de osciladores LC que podem ser usadas num VFO: a frequência é variada através dos elementos de sintonia. Hartley usa divisão indutiva e Colpitts divisão capacitiva na realimentação.
Erro comum: Confundir topologia LC com a obrigação de usar um cristal.
Osciladores, VCO e PLL · 5. A malha de captura de fase
O que quer dizer PLL?
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Opção C: "Phase Locked Loop"
Porque é esta resposta?
PLL significa Phase-Locked Loop, ou malha de captura de fase. O comparador de fase, o filtro e o oscilador controlado formam uma realimentação que permite sincronizar a fase e a frequência com uma referência.
Erro comum: Confundir captura de fase com um oscilador sem realimentação.
Osciladores, VCO e PLL · 7. Estabilidade, ruído de fase e espúrios
O fator que afeta o desempenho de um recetor através do mecanismo designado por "reciprocal mixing"
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Opção D: é o ruído de fase associado ao oscilador local
Porque é esta resposta?
A mistura recíproca ocorre quando o ruído de fase do oscilador local se mistura com um sinal forte próximo e eleva o ruído na banda de recepção. Pode limitar a recepção de sinais fracos, mesmo sem intermodulação do sinal desejado.
Erro comum: Confundir mistura recíproca com produtos de intermodulação.