INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Electrónica Lineal SEMESTRE: Sexto OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará los dispositivos electrónicos más comunes en el diseño de circuitos típicos lineales, teniendo como fundamento el comportamiento de los mismos, sus limitaciones y las características de las fuentes de alimentación que los polarizan y distinguirá cuándo alguna aplicación se sale de la linealidad, se descontrola o bien es francamente no lineal. CONTENIDO SINTÉTICO: I.- Conceptos y características generales de las fuentes de alimentación. II.- Importancia de la polarización en un dispositivo, circuito o sistema electrónico. III.- Comportamiento en frecuencia de circuitos lineales. IV.- Aplicaciones lineales típicas con dispositivos discretos. V.- Aplicaciones lineales típicas con dispositivos integrados. VI.- Aplicaciones especiales fuera de la linealidad. METODOLOGÍA: Se expondrán los distintos temas a través de la ejemplificación de aplicaciones típicas sobre circuitos o sistemas electrónicos lineales y algunos no lineales, en donde se mostrará al alumno que consideraciones debe tomar en cuenta para llevar a cabo un diseño en esta área, para fortalecer el conocimiento el alumno deberá simular con software de circuitos eléctricos estos ejemplos y comparar los cálculos teóricos y los resultados de la simulación con los obtenidos en el laboratorio de electrónica. En el laboratorio el alumno recibirá asesoría que le permita hacer una correcta interpretación de los resultados obtenidos. Se reforzarán algunos temas mediante la participación del alumno en la recopilación de información y consulta bibliografía, a través de medios impresos, CD s ó Internet. El alumno trabajará en equipos de dos personas para realizar tareas, cálculos, simulación con PC y el trabajo experimental en el laboratorio. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales los cuales deberán evaluar la parte teórica y conceptual, la utilización adecuada de los dispositivos en circuitos lineales y no lineales, la medición e interpretación de parámetros y señales eléctricas empleando la simulación con PC y el equipo de laboratorio de electrónica. En las dos primeras evaluaciones departamentales las tareas y la investigación bibliográfica que se realicen contribuirán con el 20% de la calificación correspondiente, en la tercera evaluación el 50% de la misma será proporcionada por la calificación que obtenga el alumno a través de un trabajo práctico final que englobe buena parte de los circuitos vistos en clase. BIBLIOGRAFÍA: Profesores de la academia de electrónica, Libro de texto, 1º Ed., ESIME-IPN, 2005 Profesores de la academia de electrónica, Manual de prácticas de laboratorio 1, º Ed., ESIME-IPN, 2005 Malvino, Principios de Electrónica, 6º Ed., Mac Graw Hill, 2000 Robert Boylestad, Electrónica, teoría de circuitos, 5º Ed., Prentice may, 2000 Floyd, Dispositivos Electrónicos, 1º Ed., Limusa, 1996

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica OPCIÓN: Tronco común ICE COORDINACIÓN: Electrónica DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Electrónica Lineal SEMESTRE: Sexto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: Enero del 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: H0RAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 HORAS/TOTALES: 108 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Electrónica de ICE-ESIME Culhuacan y Zacatenco AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de ESIME Culhuacan y Zacatenco APROBADO POR: C.T.C.E. de ESIME Culhuacan y Zacatenco M. en C. Ernesto Mercado Escutía M. en C. Jesús Reyes García

3 ASIGNATURA Electrónica Lineal CLAVE HOJA 2 DE 10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En la formación de un ingeniero en comunicaciones y electrónica, es fundamental el manejo, operación y comprensión de los dispositivos discretos e integrados en circuitos típicos lineales, así como el de algunos casos especiales de circuitos no lineales, ya que esto le permitirá entender y realizar sistemas electrónicos analógicos, muy útiles en la actualidad principalmente para la detección de señales provenientes de algún transductor o bien la salida hacía algún elemento actuador. La asignatura de Electrónica Lineal se imparte en sexto semestre de la carrera de ingeniería en comunicaciones y electrónica. Asignaturas antecedentes: Dispositivos Asignaturas consecuentes: Electrónica de potencia Asignaturas colaterales: Electrónica digital Esta asignatura es teórico-práctica y requiere formar equipos de dos personas para trabajar en las mesas de laboratorio, debido a que el profesor debe realizar una asesoría muy de cerca con cada equipo de trabajo, difícilmente puede dar atención a más de 8 equipos durante cada sesión, por lo que resulta necesario para atender un grupo de 30 a 32 alumnos que existan dos profesores en el área de laboratorio correspondiente. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará los dispositivos electrónicos más comunes en el diseño de circuitos típicos lineales, teniendo como fundamento el comportamiento de los mismos, sus limitaciones y las características de las fuentes de alimentación que los polarizan y distinguirá cuándo alguna aplicación se sale de la linealidad, se descontrola o bien es francamente no lineal.

4 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 3 DE 10 UNIDAD I NOMBRE: Conceptos y características generales de las fuentes de alimentación. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará y obtendrá las etapas y los parámetros que caracterizan a las fuentes de alimentación típicas y diseñará una fuente de voltaje regulada. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Conceptos sobre fuentes de alimentación. Distintos tipos de fuentes de alimentación. Características y parámetros de las fuentes de alimentación. 1B, 2B y 1C Diseño de una fuente de voltaje regulada en corriente directa. Diagrama a bloques. Parámetros de diseño. Elección del transformador. Etapa de rectificación. Etapa de filtrado. Etapa de regulación. Etapa de protección ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se presentará el tema a través de ejemplificar los distintos tipos de fuentes de alimentación, mostrando sus características y parámetros, haciendo énfasis en la importancia de cada uno, se analizará las distintas etapas en el diseño de una fuente real de voltaje regulada y finalmente los alumnos obtendrán sus características y comprobarán su funcionamiento en el laboratorio. Se recomienda que en todas las prácticas de laboratorio los alumnos trabajen en equipos de dos personas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tema I será parte del material a evaluar en el primer examen departamental. La evaluación de esta unidad deberá incluir tanto los conceptos teóricos como el trabajo de laboratorio, de acuerdo a la siguiente relación. Parte teórico - conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%.

5 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 4 DE 10 UNIDAD II NOMBRE: Importancia de la polarización en un dispositivo, circuito o sistema electrónico. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aprenderá la importancia de polarizar los dispositivos, circuitos o sistemas electrónicos, basándose en los conceptos fundamentales y las características y limitaciones propias de cada uno de ellos, para un circuito seleccionará la polarización mas adecuada de acuerdo a la aplicación deseada. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Polarización. Por voltaje. Por corriente. Por voltaje y corriente. Polarización con una sola fuente. Polarización con dos fuentes. Ejemplos de polarización en dispositivos discretos. 1B, 2B y 2C ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se establecerá el concepto de polarización por voltaje, corriente o ambas, mostrando ejemplos de ésta en aplicaciones con dispositivos discretos. El alumno realizará ejercicios con aplicaciones típicas prácticas las cuales comprobará usando software de simulación y posteriormente en forma práctica en el laboratorio de electrónica, aprendiendo a comparar los resultados obtenidos por los diferentes métodos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tema II será evaluado en el primer examen departamental, considerando los porcentajes como sigue: Parte teórico - conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%.

6 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 5 DE 10 UNIDAD III NOMBRE: Comportamiento en frecuencia de circuitos lineales. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará y obtendrá el comportamiento en frecuencia de circuitos lineales, tanto en la teoría como en la práctica, enfatizando la importancia que esto tiene en circuitos y sistemas reales. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Diagramas de Bode. Función de transferencia. El decibel. Amplitud y fase. Graficas de Bode. Polos y ceros. Concepto de filtro B, 2B y 1C Aplicaciones Filtro pasa bajas Filtro pasa altas Filtro pasa banda Atenuador compensado 7.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se mostrará al alumno la importancia del uso y aplicación de los diagramas de Bode, para el entendimiento adecuado de la respuesta en frecuencia que presentan los dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos lineales, se ejemplificará con circuitos clásicos RLC el análisis en el dominio de la frecuencia, empleando esta herramienta y se enfatiza el potencial de la misma cuando sea necesario analizar circuitos más complejos. El alumno realizará tareas relacionadas con el tema, con el propósito de adquirir destreza en su manejo y comprobará sus resultados usando software de simulación y en forma práctica en el laboratorio de electrónica. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Este tema será evaluado en el primer examen departamental. Considerando la parte teórico - conceptual como el 40%, las prácticas de laboratorio como el 40% y las tareas y participación como el 20%.

7 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 6 DE 10 UNIDAD IV NOMBRE: Aplicaciones lineales típicas con dispositivos discretos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará y obtendrá el comportamiento de las configuraciones de emisor común y diferencial, con el propósito de adquirir las bases conceptuales de la circuitería que se incluyen en los amplificadores operacionales de voltaje voltaje y otros circuitos integrados lineales, se familiarizará con los circuitos equivalentes lineales en cuadripolo y los efectos que sobre éstos tienen la R S y la R L. TEMA T E M A S Configuración de emisor común. Polarización y recta de carga en corriente directa (CD). Comportamiento en corriente alterna (CA). Ganancia máxima e impedancias de entrada y salida. Análisis de Bode. Circuito equivalente de un amplificador de emisor común. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B,2B, 1C y 2C Sistemas activos lineales de cuatro puertos. Concepto general de cuadripolo activo. Equivalentes de sistemas lineales mediante cuadripolos. Función de transferencia e impedancias de entrada y salida. Efectos de las resistencias R S y la R L en los cuadripolos activos Configuración diferencial. Polarización. Entrada diferencial. Entrada común. Características fundamentales de una configuración diferencial ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se mostrará al alumno la configuración típica de un amplificador en emisor común, concluyendo que el análisis puede realizarse en forma simplificada utilizando equivalentes lineales cuadripolares, de los cuales se dan sus características generales, haciendo hincapié en los efectos que la R S y la R L producen, así como, el comportamiento en frecuencia de los mismos, también se presenta la configuración diferencial como antecedente a los amplificadores operacionales integrados, se encargarán tareas extra-clase que deberán incluir cálculos numéricos y simulación con software de circuitos que permitan al alumno apreciar las ventajas que presenta el uso adecuado de esta herramienta en el análisis previo de cualquier aplicación o diseño que se vaya a realizar en el laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el segundo examen departamental tomando en cuenta lo siguiente: Parte teórico - conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%.

8 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 7 DE 10 UNIDAD V NOMBRE: Aplicaciones lineales típicas con dispositivos integrados. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá las características eléctricas de los amplificadores operacionales, analizará y diseñará circuitos típicos lineales con estas componentes, apreciará las facilidades que se tienen al diseñar circuitos y sistemas usando los amplificadores operacionales, así como los efectos que la retroalimentación logra en las distintas aplicaciones. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Amplificador operacional de voltaje voltaje. Características típicas y circuito equivalente. 1B, 2B, 1C y 2C Aplicaciones típicas. Amplificador inversor y no-inversor. Amplificador de instrumentación. Sumador, sustractor, derivador e integrador. Convertidores de corriente a voltaje y de voltaje a corriente. Rectificadores de precisión, formadores de ondas. Filtros activos. Osciladores lineales Amplificador operacional de corriente corriente (NORTON). Características típicas y circuito equivalente. Aplicaciones. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se mostrará al alumno las configuraciones típicas de los amplificadores operacionales y sus principales características, enfatizando la facilidad que se presenta al diseñar con éstos, así como la versatilidad que se tiene al utilizarlos en el procesamiento de las señales analógicas, se le asesorará en la búsqueda de información que puede conseguir vía el Internet, y las ventajas que presenta el uso adecuado de simuladores de circuitos eléctricos para analizar previamente cualquier aplicación o diseño que se vaya a realizar en el laboratorio. El alumno analizará circuitos de tarea, obteniendo los comportamientos teóricos y los valores numéricos que sean necesarios y los llevará a la práctica a través del uso del laboratorio, debiendo plantear conclusiones a través de los resultados teóricos y prácticos obtenidos. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Parte del contenido de esta unidad (hasta la sección 5.2.4) será evaluado en el segundo examen departamental, la secciones a partir de la será evaluada en el tercer examen departamental. Parte teórico - conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%.

9 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 8 DE 10 UNIDAD VI NOMBRE: Aplicaciones especiales fuera de la linealidad. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6.1 Uso del amplificador operacional como elemento no lineal B, 2B y Aplicaciones Comparador simple y comparador con histéresis. Oscilador de onda cuadrada. Oscilador de onda triangular ESTRATEGIA DIDÁCTICA Se presentará al alumno el concepto de un amplificador operacional trabajando en forma no lineal y las configuraciones típicas de los comparadores simples y con histéresis y sus principales características, enfatizando la utilidad que estas tienen en diferentes circuitos, se analizarán y diseñarán circuitos inestables usando los amplificadores operacionales como son los generadores de onda cuadrada y onda triangular. Como trabajo final el alumno propondrá y diseñará una aplicación práctica, en donde se involucren fundamentalmente los amplificadores operaciones, entre estas pueden estar las siguientes: Ecualizador de cuatro bandas, fuente regulada con operacionales, circuito detector de proximidad o algún otro que el profesor o el propio alumno sugiera. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el tercer examen departamental, de acuerdo a la siguiente relación. Parte teórico - conceptual 50%, trabajo práctico 50%

10 ASIGNATURA: Electrónica Lineal CLAVE: HOJA: 9 DE 10 RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Medición de características y parámetros de una fuente regulada de voltaje. Diseño de una fuente regulada de voltaje Polarización de circuitos con dispositivos discretos, uso de una sola fuente y dos fuentes Todas las prácticas se realizarán en el laboratorio de electrónica, el cual debe incluir equipo de computo para realizar la simulación de circuitos. 4 Análisis en frecuencia de circuitos lineales y obtención de diagramas de bode Amplificador emisor común de una etapa y de dos etapas. 4.1 y Amplificador diferencial Medición de características y limitaciones del amplificador operacional de voltaje Aplicaciones con amplificadores operacionales de voltaje Aplicaciones con amplificadores operacionales de corriente (Norton) Aplicaciones de los amplificadores operacionales como elementos no lineales

11 ASIGNATURA: Mediciones CLAVE: HOJA: 10 DE 10 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I, II y III El contenido de estas unidades será evaluado en el primer examen departamental en la parte teórico - conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%. 2 3 IV, V (hasta la sección 5.2.5) V ( a partir de la 5.2.6) y VI El contenido de estas unidades será evaluado en el segundo examen departamental en la parte teórico- conceptual 40%, prácticas de laboratorio 40%, tareas y participación 20%. El contenido de estas unidades será evaluado en el tercer examen departamental en la parte teórico- conceptual 50%, trabajo práctico 50%. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 X X Profesores de la academia de electrónica, Libro de texto, ESIME-IPN, 1º Ed Profesores de la academia de electrónica, Manual de laboratorio, ESIME-IPN, 1º Ed X X X Malvino, Principios de Electrónica, 6º Ed., Mac Graw Hill, 2000 Robert Boylestad, Electrónica, Teoría de los Circuitos, 5º Ed., Prentice Hall, 2000 Floyd, Dispositivos Electrónicos, 1º Ed., Limusa, 1996

12 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería En Comunicaciones y Electrónica SEMESTRE Sexto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Electrónica ASIGNATURA: Electrónica Lineal ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Electrónica, en Instrumentación, en Comunicaciones y Electrónica y ramas afines 2.-OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA. El alumno aplicará los dispositivos electrónicos más comunes en el diseño de circuitos típicos lineales, teniendo como fundamento el comportamiento de los mismos, sus limitaciones y las características de las fuentes de alimentación que los polarizan y distinguirá cuándo alguna aplicación se sale de la linealidad, se descontrola o bien es francamente no lineal. 3.-PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Análisis y diseño de circuitos y sistemas electrónicos con componentes discretas e integradas en aplicaciones lineales y no lineales. En la docencia. En el análisis y diseño de circuitos y sistemas electrónicos. En la utilización de software de simulación de circuitos. En el uso y utilización de equipo de laboratorio de electrónica. En el manejo de equipo de laboratorio. En la correcta interpretación y uso de los manuales de información sobre los dispositivos electrónicos. Para comunicar y transmitir ideas en forma oral y escrita. Capacidad de Análisis y Síntesis. Para lograr motivar al alumno. En el uso y preparación de materiales didácticos. Vocación por la docencia. Honestidad. Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto (buena relación maestro-alumno). Tolerancia Ética. Responsabilidad científica. Espíritu de colaboración. Superación docente y profesional. Buena presencia. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Sergio Núñez Pérez M. en C. Alberto Paz Gutiérrez M. en C. Ernesto Mercado Escutía Ing. Gilberto Ruiz Rojas Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C, Jesús Reyes García PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL NOMBRE Y FIRMA NOMBRE Y FIRMA NOMBRE Y FIRMA FECHA: 24 Nov