1 - Introdução 1 - Introdução

EAPS - Curso de Engenharia Electrónica e de Computadores
11--Introdução
Introdução
O mundo em que vivemos contém uma larga variedade de sinais a que
somos sensíveis, tais como, o som a temperatura e a luz.
O som é detectado pelos ouvidos que o transformam em sinais eléctricos
que são enviados ao cérebro, o que permite analisar o som quanto à
amplitude, frequência e fase e determinar a sua direcção. Podem assim,
distinguir-se sons produzidos por fontes diversificadas (música, voz, ruído
de um motor, etc.).
A temperatura sensibiliza receptores nervosos que se encontram
distribuídos pela pele, os quais enviam sinais eléctricos ao cérebro,
podendo resultar acções tais como ligar ou desligar o aquecimento e abrir
ou fechar uma janela.
Octávio Páscoa Dias
cap.1-1
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(cont.)
Para a luz, os olhos focam a imagem na retina, que a codifica em sinais
eléctricos e os envia ao cérebro, onde são analisados. Deste modo, entre
outras características, é identificada a forma e cor da imagem, e se esta se
encontra ou não em movimento.
De facto, o nosso corpo está equipado com cinco tipos de sensores: a
vista, o ouvido, o tacto, o olfacto e o gosto que estimulam um poderoso
“computador”, o nosso cérebro, fazendo-nos reagir de acordo com os
sinais enviados.
Perde-se no tempo o desejo do Homem em possuir uma máquina que, em
dadas situações, o substituísse na tomada de decisões, de acordo com o
estímulo de uma ou múltiplas variáveis ambientais.
Octávio Páscoa Dias
cap.1-2
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(cont.)
Porém, se é fácil equipar uma máquina com diversos tipos de sensores
que a habilitam a converter variáveis ambientais em sinais eléctricos, a
tarefa complica-se quanto à necessidade de implementar um computador
electrónico capaz de processar esses sinais de uma forma semelhante ao
nosso cérebro. De facto, o nosso cérebro trabalha com sinais que variam
continuamente no tempo, de que são exemplo a intensidade do som e a
pressão do ar. Estes sinais de variação contínua no tempo são conhecidos
pela designação de sinais analógicos. Assim, o nosso cérebro pode ser
considerado como um poderoso computador analógico.
Embora sejamos capazes de construir computadores analógicos, a
evolução da tecnologia tem conduzido à realização de computadores
digitais cada vez mais poderosos, do tipo computador pessoal (PC).
Octávio Páscoa Dias
cap.1-3
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A designação de computador digital tem a ver com o facto deste tipo de
computador operar com sinais digitais (figura 1.2), isto é, sinais que
assumem valores discretos no tempo, em oposição à variação contínua dos
sinais analógicos (figura 1.1).
Figura 1.1 – Sinal Analógico.
Octávio Páscoa Dias
Figura 1.2 – Sinal Digital.
cap.1-4
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O processamento de sinais analógicos diz-se processamento analógico e o
processamento de sinais digitais é designado por processamento digital.
Os computadores digitais são excelentes para o processamento de
números em aplicações com bases de dados ou folhas de cálculo mas não
são bons no processamento de sinais analógicos como aqueles que
traduzem o mundo real em que vivemos. Porém, embora seja possível usar
circuitos analógicos para realizar grande parte das tarefas que actualmente
são realizadas por intermédio de processadores digitais, são muitas as
vantagens a favor do processamento digital, nomeadamente: a
reprogramabilidade, a repetibilidade, a fácil implementação de algoritmos
adaptativos assim como a possibilidade de implementar códigos
correctores de erros.
Octávio Páscoa Dias
cap.1-5
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São também de realçar os aspectos relacionados com a transmissão de
dados, o seu armazenamento e compressão, como áreas em que o
processamento digital tem vantagens significativas sobre o processamento
analógico.
Deste modo, para que possamos usar as potencialidades dos computadores
digitais, os sinais analógicos devem ser convertidos em sinais digitais
(números) para que possam ser processados por um computador digital.
Esta operação é designada por conversão analógica-digital (A/D).
Octávio Páscoa Dias
cap.1-6
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O processamento digital de sinal (digital signal processing - DSP) nos
modernos sistemas é realizado por intermédio de microprocessadores,
implementados em circuitos integrados (integrated circuit-IC). Estes ICs
são conhecidos pela designação de processadores digitais de sinal (digital
signal processor–DSP).
Após o processamento digital, o resultado apresenta-se ainda na forma de
uma sequência de números, isto é, na forma digital, e na maioria das
situações necessita de ser convertido de novo para a forma analógica,
antes de estimular um actuador, por exemplo um altifalante. A conversão
do sinal da representação digital para a representação analógica é
conhecida por conversão digital-analógica (D/A).
Octávio Páscoa Dias
cap.1-7
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Na figura 1.3 ilustra-se a cadeia de sequências típicas no processamento
digital de sinal.
transdutor
filtro
anti − alia sin g
sample / hold
conversor
A/ D
DSP
conversor
D/ A
filtro
de
reconstrução
actuador
Figura 1.3 – Sistema de processamento digital de sinal.
Octávio Páscoa Dias
cap.1-8