1025_Analisis_de_Circuitos_I

UNIVERSIDAD DE MENDOZA – FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
ASIGNATURA
ANÁLISIS DE CIRCUITOS I
CÓDIGO
1025
CURSO
2do Año
ÁREA
Tecnologías Básicas
ULTIMA REVISIÓN
2.006
MATERIAS CORRELATIVAS:
1022 Electrotecnia
AÑO LECTIVO 2009
Profesor Titular: DR. ING. JOSÉ LUIS PULIAFITO
Profesor Asociado:
Profesores Adjuntos: ING. PEDRO SUÁREZ
Jefes de trabajos prácticos:
Carga Horaria Semanal:
6
Carga Horaria Total:
90
OBJETIVOS GENERALES :
1. Proveer los fundamentos de los circuitos lineales e interpretar a éstos en el
marco de un sistema lineal comprendiendo y aplicando sus principales
propiedades
2. Mostrar cómo el análisis y diseño de circuitos eléctricos están íntimamente
relacionados con la capacidad del futuro ingeniero para diseñar complejos
sistemas electrónicos de comunicaciones, computación y control.
3. Que el alumno aprenda a resolver circuitos lineales simples.
4. Que el alumno adquiera las habilidades para modelar y resolver sistemas
lineales tanto desde el dominio del tiempo como de la frecuencia, y que sea
capaz de predecir su comportamiento ante una excitación cualquiera.
PROGRAMA ANALÍTICO :
CAPÍTULO I:
PROPIEDADES Y LEYES FUNDAMENTALES DE LOS
CIRCUITOS LINEALES.
 Proveer los fundamentos de los circuitos eléctricos como sistemas lineales.
 Que el alumno aprenda a resolver sistemas simples aplicando los métodos
de cálculo.
TEMA A: Propiedades de los circuitos: 1.A.1 Parámetros y variables de los
circuitos lineales. 1.A.2 Utilización de modelos en el análisis de los circuitos 1.A.3
Leyes básicas de equilibrio. 1.A.4. Principios fundamentales: principios de
dualidad, linealidad y superposición
TEMA B: Resolución de circuitos: 1.B.1. Métodos de resolución de circuitos,
generalidades.1.B.2. Circuitos resolubles aritméticamente, topología algebraica de
los circuitos eléctricos. 1.B.3. El método "2b". 1.B.4. El método de análisis de las
corrientes en las mallas (método de Maxwell). 1.B.5 El método de análisis de las
tensiones nodales.1.B.6. Resolución de circuitos asistido por computadora,
introducción al Pspice.
CAPÍTULO II: DIPOLOS Y CUADRIPOLOS
 Reconocer los circuitos eléctricos como terminales de dos o cuatro puertos.
 Que el alumno adquiera la habilidad de evaluar los sistemas lineales a partir
del ensayo del mismo, aplicando diversas estrategias de reconocimiento.
 Que el alumno pueda elaborar un modelo equivalente del sistema
ensayado.
TEMA A: Dipolos resistivos: 2.A.1 Resistencia equivalente. 2.A.2. Métodos de
cálculo, 2.A.3 dipolos simétricos, circuitos escalonados. 2.A.4. Teorema
fundamentales: Thèvenin, Norton y de la sustitución.
TEMA B: Cuadripolos resistivos: 2.B.1. Circuitos equivalentes circuitos "T" y
"". 2.B.2. Parámetros "r" y "g", conversión de parámetros. 2.B.3. Propiedades de
los cuadripolos: Teorema de la reciprocidad, 2.B.4. Simetría en cuadripolos.
CAPITULO III: RÉGIMEN DINÁMICO EN EL DOMINIO DEL TIEMPO
 Reconocer las señales principales de excitación de sistemas lineales y
componer señales arbitrarias a partir de éstas.
 Analizar el comportamiento temporal transitorio de circuitos lineales simples
a partir de su excitación.
 Que el alumno adquiera la habilidad de elaborar un modelo temporal del
circuito y prever su comportamiento temporal.
 Que el alumno se familiarice con la resolución de ecuaciones diferenciales
simples de primer y segundo orden.
TEMA A: Circuitos con almacenamiento de energía: 3.A.1 Energía almacenada
en los circuitos. 3.A.2. Relaciones de tensión-corriente en circuitos con
almacenamiento de energía, valores límites. 3.A.3. Ecuaciones diferenciales en
circuitos eléctricos. 3.A.4. Representación de excitaciones discontinuas típicas:
función impulsiva, función escalonada, rampa.
TEMA B: Régimen transitorio y permanente 3.B.1. Análisis de fenómenos
transitorios en sistemas de primer orden. 3.B.2. Excitación por energía interna
almacenada inicialmente. 3.B.3. Análisis de fenómenos transitorios en sistemas de
segundo orden. 3.B.4. Excitación discontinuas típicas: por energía interna
almacenada inicialmente, por función impulsiva, por función escalonada. 3.B.5
Resonancia serie y paralelo en el dominio del tiempo.
CAPITULO IV: EXCITACION ARMONICA SIMPLE
 Estudiar del comportamiento de los circuitos lineales a una excitación de
corriente alterna en el estado permanente
 Que el alumno aprenda a convertir los circuitos del dominio del tiempo al
dominio de la frecuencia y resolver operativamente circuitos lineales
simples aplicando el álgebra fasorial.
 Analizar el comportamiento de inductancias acopladas y estudiar los
modelos de transformadores ideales y reales.
TEMA A: Representación fasorial de circuitos: 4.A.1. Propiedades de las ondas
senoidales, representación vectorial (fasorial) y compleja. Transformación de
redes al dominio de la frecuencia. 4.A.2. Circuitos excitados con ondas senoidales,
respuesta en amplitud y fase. 4.A.3 Circuitos de primer orden en le dominio de la
frecuencia. 4.A.4 Diagramas fasoriales, impedancias, representación fasorial de
impedancias. 4.A.5. Soluciones de estado permanente por álgebra fasorial.
TEMA B: Análisis de circuitos de orden superior. Transformadores: 4.B.1
circuitos de orden superior en el dominio de la frecuencia. 4.B.2. Análisis de
resonancia en el dominio de la frecuencia. 4.B.3 Ancho de banda, factor de mérito.
4.B.4. Inductancia propia y mutua en el dominio de la frecuencia, acoplamiento.
4.B.5 Transformadores ideales. Relación de transformación, impedancia reflejada.
4.B.6 Transformadores reales: circuitos equivalentes.
CAPÍTULO V: POTENCIA
 Determinar el balance de potencia de los circuitos lineales, tanto desde el
dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia
 Calcular la máxima transferencia de potencia
TEMA A: Potencia en el dominio del tiempo: 5.A.1. Potencia en corriente
continua: potencia por rama. potencia en término de corriente en las mallas y
tensiones nodales. 5.A.2. Potencia en un dipolo. Teorema de la máxima
transferencia de energía. Potencia en un cuadripolo. 5.A.3. Potencia en el régimen
transitorio: potencia en circuitos de primer y segundo orden.
TEMA B: Potencia en circuitos de corriente alterna: 5.B.1. Valores eficaces.
5.B.2. Potencia activa y reactiva. 5.B.3. Teorema de la máxima transferencia de
energía.
CAPÍTULO VI: RESPUESTAS A EXCITACIONES ARBITRARIAS
 Predecir el comportamiento de los sistemas lineales simples ante una
excitación cualquiera tanto desde el domino del tiempo como de la
frecuencia
 Comprender las relaciones que existen entre el teorema de la convolución y
la integral de Fourier
 Que el alumno pueda resolver operativamente un circuito lineal simple
usando la transformación de Laplace y obtener su respuesta en el dominio
del tiempo para cualquier excitación.
TEMA A: Respuesta en el dominio del tiempo a excitaciones arbitrarias:
6.A.1.Representación de una señal por trenes de impulsos. 6.A.2. Integral de
convolución, propiedades de la convolución en el tiempo.
TEMA B: Respuesta en frecuencia: 6.B.1. Representación de excitaciones
periódicas por serie de Fourier. 6.B.2. Respuesta a excitaciones periódicas:
espectro discreto de frecuencia, limitaciones del método de Fourier. 6.B.3.
Representación de funciones de excitación no periódicas por integral de Fourier,
espectro continuo de Fourier, propiedades de la transformada de Fourier,
ejemplos. 6.B.4. Respuesta de sistemas a señales no periódicas, limitación de la
transformada de Fourier. 6.B.5. Introducción al análisis en frecuencia compleja,
transformada de Laplace. 6.B.6. Propiedades, antitransformación por fracciones
simples. 6.B.7. Método operativo para resolver problemas transitorios.
Combinación de estado permanente y transitorio. 6.B.8. Equivalencia de los
métodos de convolución, Fourier y Laplace.
PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS :
Formación Práctica
Resolución de Problemas Rutinarios:
Horas
15
Laboratorio, Trabajo de Campo:
Resolución de Problemas Abiertos:
Proyecto y Diseño:
TRABAJO PRÁCTICO N° 1: Circuitos en Corriente Continua- Métodos
Básicos de Resolución Circuital.
Ejercitación de distintos métodos de resolución de circuitos. Inspección y
reducción simple de circuitos; planteo de relaciones volt-amper en las ramas;
método 2b; método de las corrientes en las mallas; método de las tensiones
nodales.
TRABAJO PRÁCTICO N° 2: Leyes y Propiedades Circuitales Básicas para el
Análisis de Circuitos.
Ejercitación de herramientas básicas para el Análisis de Circuitos. Principios de
dualidad y superposición. Caracterización de dipolos. Teoremas de Thévenin y
Norton. Caracterización de cuadripolos. Circuitos equivalentes T, Pi. Obtención de
parámetros r y g.
TRABAJO PRÁCTICO N° 3: Circuitos en el Dominio del Tiempo con
Excitaciones Discontinuas.
Ejercitación sobre análisis y resolución de circuitos en el dominio del tiempo con
excitaciones discontinuas. Representación y tratamiento de excitaciones
discontinuas; resolución de circuitos de primer y segundo orden a excitaciones por
energía interna almacenada, excitaciones impulsiva y escalón. Obtención de la
respuesta transitoria en el dominio del tiempo.
TRABAJO PRÁCTICO N° 4: Circuitos en Régimen Sinusoidal Permanente en
el Dominio del Tiempo y en el Dominio de la Frecuencia.
Ejercitación
sobre análisis y resolución de circuitos con excitación armónica
simple. Resolución de circuitos en el Dominio del Tiempo. Resolución de circuitos
de primer orden en el dominio de la frecuencia y su representación vectorial.
Resolución de circuitos resonantes y su representación vectorial.
TRABAJO PRÁCTICO N° 5: Potencia en Circuitos de Corriente Alterna
Ejercitación sobre cálculos de potencia en circuitos excitados en régimen
sinusoidal permanente y su representación vectorial.
Nota: Los temas tratados en el Capítulo VI tienen aquí un carácter mas bien
introductorio; el desarrollo acabado y completo de los mismos se realiza en el
contexto de Análisis de Circuitos II. Por dicho motivo no contiene ejercitación
específica, siendo la misma objeto del Práctico 1 de Análisis de Circuitos II.
ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL DE CONTENIDOS:

Esta Asignatura necesita como contenidos básicos los correspondientes a las
siguientes cátedras:
Asignatura

Curso
Física I
1º año
Álgebra y Geometría Analítica
1º año
Cálculo I
1º año
Cálculo II
1º año
Electrotecnia
2º año
Comparte e integra elementos horizontalmente con las siguientes cátedras:
Asignatura
Curso
Instrumentos y Mediciones

2º año
Los contenidos abordados aportan conceptos a las siguientes cátedras:
Asignatura
Curso
Análisis de Circuitos II
3º año
Electrónica Analógica I
3º año
Electrónica Analógica II
4º año
CONDICIONES PARA
EVALUACIÓN :
REGULARIZAR
LA
MATERIA
y
RÉGIMEN
DE




Asistencia al 80% de las clases
Aprobar un parcial
Presentar y aprobar una carpeta de trabajos prácticos
Rendir un examen final.
BIBLIOGRAFÍA :
Bibliografía Principal
Autor
Título
Editorial
Año Ed.
R. Scott
Linear Circuits
1960
Dorf y Svoboda
Circuitos Eléctricos. Introducción al
Análisis y Diseños
Análisis de modelos circuitales
Tomos I y II
Addison-Wesley
Publishing Co
Alfaomega
Arbó
1985
H. Pueyo y C. Marco
2000
Bibliografía de Consulta
Autor
Título
Editorial
Año Ed.
Cunnigham and
Stuller
M. Van Walkenberg
Basic Circuit Analysis
1995
Análisis de Redes
Houghton Mifflin
School
Limusa,
W. Hyat and J.
Kemmerly
Análisis de Circuitos en Ingeniería
Mc Graw Hill
1985
1994
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS UTILIZADAS :
Clases expositivas
Talleres grupales en el aula, y en la sala de computación.
RECURSOS DIDÁCTICOS UTILIZADOS :
Pizarra y marcador, gráficos pre-elaborados.
Ayuda informática, programas de resolución de circuitos p. Ej. Pspice
PROGRAMA DE EXAMEN :
BOLILLA 1: 1A , 2B, 6B
BOLILLA 2: 2A, 3B, 6A
BOLILLA 3: 3A, 4B, 5B
BOLILLA 4: 4A, 5B, 5A
BOLILLA 5: 5A, 6B, 4B
BOLILLA 6: 6A, 1B, 4A
BOLILLA 7: 1B, 2A, 3A
BOLILLA 8: 2B, 1A, 3B
BOLILLA 9: 5B, 6B, 3B