teorema

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Conclui-se que se torna inegável a importância da participação de Harry Nyquist e Claude Shannon na evolução dos computadores como conhecemos hoje em dia. O teorema desenvolvido anteriormente torna possível a conversão entre sinais analógicos e digitais, sendo assim, abrange a capacidade dos computadores interpretarem as ondas eletromagnéticas. Os digitalizadores são os aparelhos que fazem esta conversão na pratica. A largura de banda demonstra o quanto de sinal externo a máquina, e fora do ADC, a entrada analógica pode adquirir visando a perda mínima de amplitude da onda.
GERAL
O teorema da amostra de Nyquist, é um princípio teórico fundamental que rege o projeto de sistemas eletrônicos de sinais mistos. A tecnologia moderna não existiria sem as conversões entre sinais analógicos e sinais digitais. Essas operações se tornaram tão comuns que parece correto dizer que os sinais analógicos podem ser convertidos para digitais e de volta para analógicos sem perder muita informação. Os sinais produzidos na natureza são ondas eletromagnéticas que transportam informações. Essas ondas portadoras de informações se propagam de forma analógica e em tempo contínuo, pois podem assumir valores infinitos em tempo e amplitude. No entanto, para que o computador entenda esse sinal, ele deve ser convertido em um sinal digital. Os computadores ainda são incapazes de produzir sinais de tempo contínuo. O poder de processamento necessário para reproduzir valores infinitos de tempo e amplitude será absurdamente alto. Portanto, todo sinal analógico que a máquina deseja entender precisa ser convertido em sinal digital. Os sinais digitais assumem valores de amplitude finitos. Partindo disso, converter um sinal analógico em um sinal digital é o que chamamos de conversão analógico-digital. Algumas etapas básicas neste processo são o processo de amostragem de sinal. Amostragem de um sinal, como o nome sugere, é a capacidade de capturar amostras do sinal analógico original e usar essas amostras para reconstruir um sinal digital sem perder muita informação, tornando o sinal digital fiel ao sinal original. Ao capturar amostras de sinal analógico, parte do sinal não é capturado e pouca informação é perdida. Para definir quantas amostras devem ser capturadas do sinal analógico original para construir um sinal digital que o represente, chamamos isso de taxa de amostragem. Portanto, a taxa de amostragem determina quantas amostras devem ser capturadas do sinal analógico para construir o sinal digital. Esta medida está em Hertz.
DIGITALIZADOR
Cientistas e engenheiros costumam usar digitalizadores para capturar dados analógicos do mundo real e convertê-los em sinais digitais para análise. Um digitalizador é um dispositivo que converte um sinal analógico em um sinal digital. Um dos digitalizadores mais comuns é o celular, que converte a fala (sinal analógico) em um sinal digital que é então enviado para outro celular. No entanto, em aplicações de teste e medição, o digitalizador geralmente é um osciloscópio ou um multímetro digital. As descrições a seguir são baseadas em osciloscópios, mas a maioria também se aplica a outros digitalizadores. Independentemente do tipo, um digitalizador é fundamental para que o sistema reconstrua com precisão a forma de onda. Para garantir que você escolha o melhor osciloscópio para sua aplicação, considere a largura de banda, a taxa de amostragem e a resolução do osciloscópio.
LARGURA DE BANDA
A entrada para um osciloscópio consiste em dois componentes: um caminho de entrada analógica e um conversor analógico-digital (ADC). O caminho de entrada analógica atenua, amplifica, filtra e/ou acopla o sinal para otimizá-lo em preparação para a digitalização realizada no ADC. O ADC amostra a forma de onda condicionada e converte o sinal da forma de onda de entrada analógica em um valor digital. A resposta de frequência do caminho de entrada resulta em uma perda inerente de magnitude e informação de fase. A largura de banda descreve a capacidade de uma entrada analógica de obter um sinal do mundo fora do ADC com perda mínima de amplitude. Em outras palavras, a largura de banda descreve a faixa de frequências que um osciloscópio pode medir com precisão. É definida como a frequência na qual o sinal de entrada senoidal decai para 70,7% de sua amplitude original, também conhecido como ponto de -3 dB.
ALIASING
Se o sinal for amostrado a uma taxa de amostragem menor que duas vezes a frequência de Nyquist, um ou mais componentes de baixa frequência serão vistos nos dados amostrados. Esse fenômeno é chamado de aliasing. Além de aumentar a taxa de amostragem, o aliasing pode ser evitado usando um filtro anti-aliasing, um filtro passa-baixas que atenua quaisquer frequências no sinal de entrada acima da frequência de Nyquist. Este filtro deve ser introduzido antes do ADC para evitar que a largura de banda do sinal de entrada viole os padrões de amostragem. Canais de entrada analógica podem implementar filtros analógicos e digitais em hardware para ajudar a evitar aliasing.
Fontes:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teorema_da_amostragem_de_Nyquist%E2%80%93Shannon
https://www.academia.edu/11903119/Estudo_do_Teorema_de_Nyquist_e_a_Lei_de_Shannon
https://pt.frwiki.wiki/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_d'%C3%A9chantillonnage
https://www.brainlatam.com/blog/amostragem-teorema-de-nyquist-e-aliasing-ferramentas-importantes-durante-processamento-de-sinal-neural-por-eeg-4233
https://www.ni.com/pt-br/innovations/white-papers/06/acquiring-an-analog-signal--bandwidth--nyquist-sampling-theorem-.html
https://www.elettroamici.org/pt/teorema-di-nyquist-shannon/