Electrónica II - Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA
DIRECCIÓN GENERAL DE ASUNTOS ACADÉMICOS
PROGRAMA DE ASIGNATURA POR COMPETENCIAS
I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN
1. Unidad Académica: _______Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería____________________________________
2. Programa (s) de estudio: (Técnico, Licenciatura)
4. Nombre de la Asignatura:
6. HC:
4
HL:
7. Ciclo Escolar:
3. Vigencia del plan: __2003-1______
Electrónica II
2
HT:
2004-2
5. Clave: ____5085_________
--
HPC: _
--
HCL: _
8. Etapa de formación a la que pertenece:
9. Carácter de la Asignatura:
10. Requisitos para cursar la asignatura:
11. Tipología:
Ing. en Electrónica
Obligatoria
_________________
Electrónica I
--
HE: _
4
CR:
Disciplinaria
10
__
______
Optativa _______________
__
3
__
Formuló:
Propuesta de la F. C. Q. e I.
Vo.Bo
Fecha:
octubre de 2003
Cargo:
II. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO
El curso de Electrónica II desarrolla habilidades cognoscitivas en el estudiante a través del analisis formal del funcionamiento
de los circuitos amplificadores de estado sólido para pequeña señal llevando al participante al diseño de circuitos basados en
elementos discretos.
La asignatura pertenece a la etapa disciplinaria y requiere los conocimientos y habilidades adquiridas en el curso de
Electrónica I; se recomienda cursar Circuitos II previamente.
III. COMPETENCIAS DEL CURSO
Diseñar y construir amplificadores de varias etapas, utilizando transistores para el procesamiento de señales analógicas
con apego a la normatividad existente.
Se propone:
Diseñar, evaluar, construir y constatar circuitos electrónicos amplificadores (de pequeña y gran señal) y osciladores,
para el desarrollo de sistemas a nivel laboratorio, asegurando su funcionalidad bajo un óptimo uso de recursos.
IV. EVIDENCIAS DE DESEMPEÑO
Elaboración de reportes y comprobación en el laboratorio el funcionamiento de amplificadores de varias etapas que el alumno haya
diseñado y simulado.
Se propone:
Diseñar un sistema electrónico receptor de radiofrecuencia con salida de audio o de control, empleando elementos
discretos y reportar las características técnicas del mismo previstas en el modelo simulado y las obtenidas de
manera experimental.
V. DESARROLLO POR UNIDADES
COMPETENCIA:
Aplicar las leyes físicas que describen el comportamiento de los circuitos eléctricos y de los transistores bipolares, para el análisis y
diseño de circuitos amplificadores de pequeña señal en forma ordenada y analítica y que atiendan las necesidades técnicas de
operatividad.
CONTENIDO
DURACIÓN
16 hrs.
I. DISEÑO DE AMPLIFICADORES PARA PEQUEÑA SEÑAL USANDO BJT
1.1 Circuitos de polarización con estabilidad en temperatura.
1.2 Emisor común
1.2.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en voltaje y corriente.
1.2.2 Ancho de Banda. Capacitores de acoplamiento y desacoplamiento.
1.3 Colector común
1.3.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en corriente.
1.3.2 Ancho de banda. Capacitores de acoplamiento.
1.4 Base común
1.4.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en voltaje.
1.4.2 Ancho de banda. Capacitores de acoplamiento.
1.5 Cascode
1.5.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en voltaje.
1.5.2 Ancho de banda. Capacitores de acoplamiento.
V. DESARROLLO POR UNIDADES
COMPETENCIA:
Aplicar las leyes físicas que describen el comportamiento de los circuitos eléctricos y de los transistores de efecto de campo, para el
análisis y diseño de circuitos amplificadores de pequeña señal en forma ordenada y analítica y que atiendan las necesidades técnicas
de operatividad y uso eficiente de energía.
CONTENIDO
DURACIÓN
10 hrs.
II. DISEÑO DE AMPLIFICADORES PARA PEQUEÑA SEÑAL USANDO FET
2.1 Circuitos de polarización básicos
2.1.1 Fija.
2.1.2 Autopolarización.
2.1.3 Por divisor de voltaje.
2.2 Fuente común
2.2.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en voltaje y corriente.
2.2.2 Ancho de Banda. Capacitores de acoplamiento.
2.3 Drenaje común
2.3.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en corriente.
2.3.2 Ancho de Banda. Capacitores de acoplamiento.
2.4 Compuerta común
2.4.1 Impedancia de entrada y salida; ganancia en voltaje.
2.4.2 Ancho de Banda. Capacitores de acoplamiento.
V. DESARROLLO POR UNIDADES
COMPETENCIA:
Aplicar las leyes físicas que describen el comportamiento de los circuitos eléctricos y de los transistores bipolares y/o unipolares, como
base para el análisis y el diseño de circuitos amplificadores diferenciales que atiendan necesidades técnicas de operatividad.
CONTENIDO
DURACIÓN
8 hrs.
III. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
3.1 Configuración básica y teoría de funcionamiento.
3.2 Análisis en modo diferencial
3.2.1 Ganancia de voltaje, salida desbalanceada.
3.2.2 Ganancia de voltaje, salida balanceada.
3.3 Análisis en modo común
3.3.1 Ganancia de voltaje, salida desbalanceada.
3.3.2 Ganancia en voltaje, salida balanceada.
3.4 Relación de rechazo en modo común (CMRR)
3.4.1 Salida desbalanceada.
3.4.2 Salida balanceada.
3.5 Impedancia de entrada en modo diferencial y común
3.6 Impedancia de salida en modo desbalanceado y balanceado.
3.7 Amplificador diferencial con fuente de corriente
3.7.1 Relación de rechazo en modo común.
3.7.2 Impedancia de entrada y salida.
3.8 Frecuencia de corte superior. Ancho de banda.
V. DESARROLLO POR UNIDADES
COMPETENCIA:
Integrar los conceptos que describen el comportamiento de los principales elementos de estado sólido para el diseño de circuitos
analógicos como etapas de salida de potencia, considerando las necesidades técnicas de operación, economía y uso eficiente de
energía.
CONTENIDO
DURACIÓN
8 hrs.
IV. AMPLIFICADORES DE POTENCIA
4.1 Introducción
4.1.1 Clasificación por el ciclo de operación.
4.1.2 Eficiencia y factor de calidad.
4.1.3 Distorsión armónica total.
4.2 Clase A
4.2.1 Punto de reposo.
4.2.2 Consumo y disipación de potencia.
4.2.3 Eficiencia.
4.3 Clase B
4.3.1 Configuraciones con simetría complementaria.
4.3.2 Distorsión por cruce; distorsión de armónicos y total.
4.3.3 Consumo y disipación de potencia.
4.3.4 Eficiencia.
4.4 Clase AB
4.4.1 Configuraciones con simetría complementaria.
4.4.2 Consumo y disipación de potencia.
4.4.3 Eficiencia.
4.5 Clases C y D.
4.6 Selección de transistor y disipador
4.6.1 Hipérbola de disipación máxima.
4.6.2 Curva de degradación del transistor.
4.6.3 Cálculo de disipador.
V. DESARROLLO POR UNIDADES
COMPETENCIA:
Diseñar circuitos osciladores y amplificadores para pequeña o gran señal con características mejoradas usando los conceptos del
diseño de amplificadores convencionales y de la realimentación, considerando necesidades técnicas de operación.
CONTENIDO
DURACIÓN
14 hrs.
V. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
5.1 Conceptos básicos de realimentación
5.1.1 Positiva.
5.1.2 Negativa.
5.2 Amplificador realimentado positivamente (oscilador)
5.2.1 Por desplazamiento de fase.
5.2.2 De circuito sintonizado.
5.2.3 Colpitts
5.2.4 Hartley.
5.2.5 Armstrong.
5.2.6 Puente de Wien.
5.2.7 Colpitts a cristal de cuarzo.
5.3 Amplificador realimentado negativamente
5.3.1 Teoría de operación.
5.3.2 Efecto sobre la ganancia.
5.3.3 Efecto sobre la sensibilidad.
5.3.4 Efecto sobre la distorsión.
5.3.5 Efecto sobre el ruido.
5.3.6 Efecto sobre el ancho de banda.
5.4 Diseño de amplificadores realimentados negativamente
5.4.1 Ganancia en bucle abierto.
5.4.2 Ganancia en bucle cerrado.
5.4.3 Impedancia de entrada
5.4.4 Impedancia de salida.
5.4.5 Frecuencia de corte inferior y superior. Ancho de banda.
VI. ESTRUCTURA DE LAS PRÁCTICAS
No. de
Competencia (s)
Descripción
Material de Apoyo
Duración
Práctica
1
Diseñar e identificar los conceptos
primordiales que describen la operación de
un amplificador emisor común.
- Amplificador Emisor Común.
Material:
1 sesión
Resistencias, capacitores y
transistor BJT.
Equipo:
Tablilla para conexiones,
puntas para fuente y
generador, multímetro,
fuente de voltaje,
generador de funciones y
osciloscopio.
2
Diseñar y caracterizar un amplificador para
pequeña señal de tipo base común.
- Amplificador Base Común.
Material:
1 sesión
Resistencias, capacitores y
transistor BJT.
Equipo:
Igual al anterior.
3
Diseñar y caracterizar un amplificador para
pequeña señal fuente común.
- Amplificador Fuente Común.
Material:
1 sesión
Resistencias, capacitores y
transistor JFET.
Equipo:
Igual al anterior.
4
Identificar, analizar y diseñar circuitos típicos - Aplificador Diferencial.
que incluyen transistores bipolares y diodos,
atendiendo necesidades técnicas de
operatividad.
Material:
1 sesión
Resistencias y transistores
BJT y/o JFET.
Equipo:
Igual al anterior
Material:
Resistencias y transistor
5
6
7
Identificar e inferir los conceptos que
describen el comportamiento de los
transistores de efecto de campo.
Identificar, analizar y diseñar circuitos que
incluyan transistores de efecto de campo
que atiendan necesidades técnicas de
operatividad y bajo consumo de energía.
Describir el comportamiento de los
transistores para el análisis y diseño de
circuitos amplificadores para pequeña señal
considerando necesidades técnicas de
operación, economía y normatividad.
- Características del transistor
FET.
- Aplicaciones con FET.
- Amplificador de pequeña
señal.
FET.
Equipo:
Igual al anterior.
1 sesión
Material:
Resistencias, capacitores,
diodos rectificadores,
motor de cd y transistores
FET.
Equipo:
Igual al anterior
2 sesiones
Material:
Resistencias, capacitores,
y transistor BJT.
Equipo:
Igual al anterior
1 sesión
VII. METODOLOGÍA DE TRABAJO
 Exposición oral del docente de los conceptos fundamentales empleando elementos audiovisuales,
se recomienda el uso de software para simulación en el aula.
 Solución a ejercicios de casos prácticos frente a grupo con la participación de los alumnos
asumiendo el profesor el rol de guía.
 Solución a ejercicios de manera individual y por equipos.
 Subtemas no tratados con la profundidad requerida en la exposición del docente se aplicarán
como trabajos de investigación para el alumno.
 Exposiciones de temas relacionados y seleccionados por los alumnos.
 Se realizarán prácticas de laboratorio de los temas incluidos en la clase tanto para la
comprobación de los conceptos básicos como para la solución a problemas prácticos.
VIII CRITERIOS DE EVALUACIÓN
 Examen parcial por unidad.
 Entrega de un cuestionario previo por unidad que incluye la investigación de conceptos y la
solución a problemas prácticos.
 Elaboración de un trabajo final que incluya el diseño, construcción y reporte de operación de un
circuito que solucione un problema técnico y emplee los elementos tratados en el curso.
 Acreditación de las prácticas de laboratorio (asistencia, elaboración y reporte).
 Se propone la siguiente ponderación:
- exámenes parciales 40%
- tareas (cuestionarios, solución a problemas, investigaciones, etc.) 8%
- exposiciones y participaciones 10%
- trabajo final 10%
- prácticas de laboratorio 32%
IX BIBLIOGRAFÍA
Básica
- Circuitos Electrónicos. Análisis, Simulación y
Diseño (**)
Norbert R. Malik
Edit. Prentice Hall
- Circuitos Microelectrónicos (*)
Adel S. Sedra/Kenneth C. Smith
Edit. Oxford University Press
- Diseño Electrónico. Circuitos y Sistemas (*)
C. J. Savant/Martin S. Roden/Gordon L.
Carpenter
Edit. Addison Wesley Longman
Notas:
* En biblioteca
** Ya solicitada
*** Se requiere solicitar
Complementaria
- Microelectronics (*)
Jacob Millman/Arvin Grabel
Edit. McGraw Hill
- Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados (*)
Donald L. Schilling/Charles Belove
Edit. Alfaomega Marcombo
- Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados (***)
M. S. Ghausi
Edit. Interamericana
PLAN DE CLASE
No. y nombre de la unidad:
CONTENIDO
TEMÁTICO
OBSERVACIONES:
ESTRATEGIA
DIDÁCTICA
No. y nombre del tema:
MATERIAL Y EQUIPO
DE APOYO
CRITERIOS DE
EVALUACIÓN
EVIDENCIA DE
DESMPEÑO
TIEMPO