Información detallada de curso |
Primer semestre 2015
Nov 22, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IEN 4030 - ELECTRONICA II |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto.Ing Eléctrica-Electrónica ( IEN 4020 Calificación Mínima de 3.0 y IEL 1021 Calificación Mínima de 3.0 y IIN 4310 Calificación Mínima de 3.0) o ( IEN 4020 Calificación Mínima de 3.0 y IEL 1021 Calificación Mínima de 3.0 y IIN 4311 Calificación Mínima de 3.0) Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 3.000 Horas de Teoría 0.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría Esta asignatura cubre el estudio de la respuesta en frecuencia de los circuitos de amplificación básicos basados en transistores, seguido del estudio del amplificador de uso más común en electrónica analógica: el amplificador operacional, luego se analiza el amplificador diferencial y finalmente circuitos para el diseño y comprensión de filtros electrónicos. La asignatura comienza con el estudio de la respuesta en frecuencia de los circuitos básicos de amplificación, esencialmente los vistos en el curso previo de Electrónica I para los transistores BJTs y FETs. Se contempla el modelo de simulación de estos transistores para su estudio en frecuencia y se procede al desarrollo de habilidades en el análisis de la respuesta en frecuencia en las tres topologías de cada transistor: CE, CB, CC; CS, CG, CD. Luego, se pasa al estudio del Amplificador Operacional, el cual abarca las características más deseables para un amplificador de tipo voltaje-voltaje. Se plantea un modelo idealizado sencillo, y luego se da paso a un modelo más real que permite realizar las variadas consideraciones al momento de desarrollar aplicaciones que impliquen acondicionamiento de señales. Asimismo, se continua con el estudio de los amplificadores diferenciales, donde se explican los orígenes de varios de las imperfecciones de los amplificadores operacionales y por último se presentan varios modelos de filtros electrónicos que utilizan circuitos basados en transistores y también amplificadores operacionales. Se enfatizan los filtros de primer y segundo orden, los filtros especiales, y los basados en capacitores conmutados. Cabe anotar que todos los capítulos incluyen una sesión práctica donde los estudiantes podrán contrastar los resultados de los modelos que estudian con los medidos en el laboratorio. Para esta parte se emplearán software de simulación electrónica como Pspice, Circuit Maker, Workbench, etc. 3. JUSTIFICACIÓN Electrónica II es la segunda asignatura de un bloque de cuatro electrónicas de circuitos analógicos y se enlaza a su predecesora en el análisis de los circuitos de amplificación basados en transistores, para luego comenzar a construir nuevos conceptos como los amplificadores operacionales, lo cuales son el pilar del acondicionamiento de señales analógicas. Entre los circuitos de uso más común y de aplicación de estos amplificadores se tienen a los filtros, cuyo uso es imprescindible en campos como la ingeniería de control, las telecomunicaciones y la fabricación de instrumentos de medida entre otros. Es por esto que en la formación del estudiante de ingeniería electrónica se incluye este contenido, que se halla integrado con las asginaturas de Análisis de Circuitos II (prerequisito) y con el primer Diseño Electrónico (correquisito) y que refuerzan bases para el dominio de la electrónica analógica. 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL Comprender el comportamiento de los circuitos de dos puertos ante variaciones en la frecuencia de la señal de entrada, principalmente en aquellos que implementan amplificadores operacionales o de dispositivos discretos para el acondicionamiento de señales, dando paso así a la clasificación para algunos de ellos en filtros electrónicos. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los aspectos relativos a la dependencia de la frecuencia de la ganancia de los amplificadores y plantear diseños para cumplir requerimientos. Conocer las propiedades más importantes de los amplificadores operacionales, familiarizarse con sus modelos tanto ideal como con imperfecciones de DC e implementarlos en diseños de aplicaciones comunes. Diseñar amplificadores utilizando el par diferencial con carga resistiva, activa y configuración cascodo. Reconocer y diseñar fuentes de corriente de uso común en circuitos electrónicos integrados. Conocer las propiedades, clasificación y comportamiento de los filtros electrónicos más comunes de 1er y 2º orden. Identificar al menos un problema de investigación dentro de algún tópico de interés general en la asignatura, bien sea de tipo académico o que responda a una necesidad del entorno local o nacional, y en todo caso apoyándose en la consulta especializada. Desarrollar habilidades para la comunicación oral y escrita mediante actividades que pueden incluir el uso de una segunda lengua. 5. METODOLOGÍA El curso tiene una duración de 48 horas, divididas en 40 horas teóricas y 8 horas prácticas. La metodología general comprende: Los estudiantes deben realizar las lecturas indicadas por el profesor o de acuerdo a los contenidos de los temas con antelación a la clase basadas en el(los) libro(s) guía. Sesión clases prácticas al final de cada capítulo donde los estudiantes pueden verificar el comportamiento de los componentes que han estudiado con ayuda de los modelos matemáticos vistos en clase y de los software de simulación. Asignación de lecturas complementarias sobre temas de interés para la clase en una segunda lengua (preferiblemente en inglés), a partir de la cual los estudiantes deben realizar un resumen, análisis, presentación, mesa redonda, etc. Asignación de actividades grupales tales como trabajos escritos, presentaciones, laboratorios o evaluaciones. La forma de administrar la clase en horas distintas a las presenciales será a través del Catálogo Web de la asignatura. 6. MEDIOS Tablero, marcadores, texto guía y la calculadora científica. El catálogo WEB de la asignatura será el medio de comunicación de los estudiantes con el profesor y con el monitor. Retroproyector y/o Video Beam para desarrollar los temas teóricos de la clase ya sea por el profesor o por los estudiantes. Laboratorio de Electrónica para realizar las prácticas, incluidas las fuentes de voltaje y equipos de medición. No se incluye el protoboard, ni los componentes electrónicos. Bases de datos especializadas online, con lo cual se puede realizar una búsqueda de alta calidad desde cualquier PC del campus de la Universidad. 7. CONTENIDO UNIDAD 1: RESPUESTA EN FRECUENCIA Modelo y respuesta en frecuencia de los BJT. Modelo y respuesta en frecuencia de los FET. Repaso del trazo de las gráficas de Bode de amplificadores pasa-bajas 1er orden, Pasa-altas 1er orden y Pasa-banda 2º orden. Respuesta en frecuencia de un amplificador general de transconductancia con capacitores de acople. Respuesta en frecuencia de amplificadores con BJT: CE, CB, CC. Respuesta en frecuencia de amplificadores con FET: CS, CG, CD. Respuesta en frecuencia de amplificadores de varias etapas. UNIDAD 2: AMPLIFICADORES OPERACIONALES (Amp-Ops) El Amp-Op ideal. Análisis de circuitos con amp-ops ideales: Las configuraciones inversora y no inversora. Aplicaciones de circuitos con amp-ops. El Amp-Op real. Operación de los amp-ops con señal grande. Imperfecciones de DC. Respuesta en frecuencia de los amplificadores operacionales. UNIDAD 3: AMPLIFICADORES DIFERENCIAL Y MULTIETAPA El par diferencial con BJTs. Fuentes de corriente: Polarización para circuitos integrados con BJT. El Amplificador Diferencial de BJTs con Carga Activa. Amplificadores Diferenciales con MOSFETs. Amplificadores Diferenciales con BiCMOS Amplificadores multietapa. Respuesta en frecuencia del Amplificador Diferencial. UNIDAD 4: FILTROS Tipos de filtros ideales. Especificaciones generales de filtros prácticos: Banda de paso, de transición y de atenuación; máxima variación de la ganancia permitida en la banda de paso y la mínima atenuación requerida en la banda de atenuación. Filtros activos comparados con los pasivos. La función de transferencia de un filtro. (Estudio de polos y ceros) Filtros de primer orden: Realización como circuitos pasivos y como circuitos activos (Usando Amp-Ops). Filtros de segundo orden: La función bicuadrática. Filtros especiales: Butterworth, Chebyshev, Bessel, Elíptico. Filtros de capacitor conmutado UNIDAD 5: PRÁCTICAS DE LA ASIGNATURA Medición de respuesta en frecuencia de amplificadores con transistores. Una topología para BJT con capacitores de acople y desvío. Una topología para FET con capacitores de acople y desvío. Taller con amplificadores operacionales. Sumador- Restador ponderado. Medición y prueba para un integrador inversor práctico Medición y prueba para un derivador inversor práctico Medición de parámetros en amplificadores diferenciales El par diferencial con carga resistiva. Mediciones en una fuente de corriente básica. Mediciones en una fuente de corriente Widlar. Medición de respuesta frecuencia de filtros Filtro pasa baja, pasa alta y pasa banda de 2º orden. Filtro universal MF10 (Capacitor conmutado). 8. EVALUACIÓN En general, las directrices, tipos y metodologías de evaluación serán semejantes a la utilizada por los otros profesores de la misma asignatura. Primer parcial: 20% Segundo parcial: 20% Tercer parcial: 20% Informes de lab: 20% Examen final: 20% 9. BIBLIOGRAFIA SEDRA, Adel; SMITH, Kenneth. Microelectronic Circuits. 4ª Ed. Oxford Unversity Press. New York, 1998. 1359 p. RASHID, Muhammad. Microelectronic Circuits: Analysis and Design. PWS Publishing Company. Boston, 1999. 990 p. HORENSTEIN, Mark. Microelectronic Circuits and Devices. 2a Ed. Prentice Hall. Engelwood Cliff, 1996. 1126p. GRAY, Paul; MEYER, Robert. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. 3er Ed. John Wiley & Sons. USA, 1993. 792p. FRANCO, Sergio. Design with operational amplifiers and analog integrated circuits. McGraw-Hill. New York, 1998. 636p. GRAF, Rudolf. Circuitos Amplificadores. Paraninfo. Madrid, 1999. 205p. MALVINO, Albert. Principios de Electrónica. McGraw-Hill. Madrid, 2000. 1110p. BOYLESTAD, Robert; NASHELSKY, Louis. Electrónica: Teoría de Circuitos. 6ª Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana. México, 1997. 949p. TOOLEY, Mike. Electrónica: Principios y Elementos Básicos. Editorial Paraninfo. Madrid, 1995. 254p. HERRINGTON, Donald. Cómo leer esquemas eléctricos y electrónicos. Paraninfo. Madrid, 1989. 258p. PÉREZ, Julio; et al. Simulación Electrónica y Analógica: Prácticas y Problemas. Alfaomega Grupo Editor. México, 2000. 888p |
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