Na instrumentação eletrônica e no processamento de sinais, o objetivo principal é a medição precisa e a manipulação eficiente de sinais analógicos e digitais. Sensores e transdutores captam grandezas físicas que, frequentemente, precisam ser amplificadas, filtradas e digitalizadas para análise. Conceitos como taxa de amostragem, resposta em frequência e atenuação são fundamentais para a escolha e o dimensionamento de sistemas de instrumentação, especialmente quando se trabalha com sinais de alta frequência ou baixo nível de ruído. Sobre a instrumentação eletrônica e processamento de sinais, analise as afirmativas a seguir. I. A taxa de amostragem deve ser, no mínimo, duas vezes a maior frequência do sinal de entrada para evitar o efeito de aliasing, conforme o teorema de Nyquist. II. Um filtro passa-baixa ideal possui atenuação nula na banda passante e atenuação infinita na banda de rejeição. III. Amplificadores operacionais com alta razão de rejeição em modo comum (CMRR) são essenciais para minimizar o ruído de sinais diferenciais. IV. A transformada rápida de Fourier (FFT) é utilizada para converter sinais no domínio do tempo para o domínio da frequência, sendo apropriada apenas para sinais periódicos. V. Sensores baseados em efeito piezoelétrico são frequentemente utilizados para medir variações de temperatura devido à sua alta sensibilidade térmica. Está correto o que se afirma apenas em
- A)I, II e III.
Certa, porque I, II e III estão corretas e as afirmativas IV e V estão erradas.
- B)I, III e IV.
Errada, porque inclui a IV, que é falsa ao restringir indevidamente o uso da FFT apenas a sinais periódicos.
- C)II, III e V.
Errada, porque a V é falsa, já que sensores piezoelétricos não são tipicamente usados para medir temperatura.
- D)II, IV e V.
Errada, porque a IV e a V estão incorretas, então essa combinação não pode ser aceita.
Gabarito: A
A questão mistura conceitos clássicos de instrumentação e processamento de sinais, e a ideia é saber separar o que é verdadeiro do que parece verdadeiro. Em amostragem, vale a regra de Nyquist: para reconstruir o sinal sem aliasing, a taxa de amostragem deve ser pelo menos o dobro da maior frequência presente no sinal. Isso é base de qualquer sistema de aquisição sério, especialmente quando o sinal vem de sensores e ainda vai passar por conversão A/D. No caso dos filtros, um passa-baixa ideal deixa passar as baixas frequências sem perder nada na banda passante e bloqueia totalmente o que está acima do corte, pelo menos no modelo teórico. Na prática, nenhum filtro é perfeito, mas em prova de concurso a definição ideal costuma ser cobrada exatamente assim. Já o CMRR alto em amplificadores operacionais ajuda a rejeitar ruídos em modo comum, melhorando a leitura de sinais diferenciais, o que é muito importante em instrumentação. A afirmativa IV erra ao dizer que a FFT só serve para sinais periódicos. A FFT é um algoritmo eficiente para calcular a DFT e analisar espectros de sinais em geral, periódicos ou não, desde que o sinal seja amostrado e tratado adequadamente. E a V também está errada: sensores piezoelétricos são muito usados para pressão, vibração e força, não para temperatura como aplicação típica. Por isso, o gabarito A fica correto apenas com I, II e III.