240 - ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica GRADO EN INGENIERÍA DE MATERIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) 7,5 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: EMILIO JOSE LUPON ROSES Otros: JUAN ANTONIO CARRASCO LOPEZ - 20 EMILIO JOSE LUPON ROSES - 10, 30 Horario de atención Horario: JUAN ANTONIO CARRASCO LOPEZ : Lunes y viernes de 15 a 17 horas. EMILIO JOSE LUPON ROSES : Martes y viernes de 12 a 14 horas. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. Conocimientos de los fundamentos de la electrónica. 1 / 10

2 Metodologías docentes La asignatura tiene una carga lectiva de 7,5 créditos ECTS, lo que equivale a una dedicación del estudiante de 187,5 horas. 74,5 de estas horas corresponden a actividades presenciales (57 de asistencia a clases de teoría y problemas, 10 de asistencia a prácticas de laboratorio y 7,5 para evaluaciones). Las otras 113 horas corresponden a actividades no presenciales (13,5 para la lectura de ciertos documentos, 10 para la realización de simulaciones y 89,5 horas de estudio, que incluyen la resolución de ejercicios y la preparación de las prácticas). La asignatura se ha estructurado en dos partes: una parte teórica (43 temas de teoría y problemas) y una parte práctica (10 prácticas sobre circuitos que se tendrán que simular o montar y experimentar). Cada una de estas partes comporta actividades presenciales, actividades no presenciales dirigidas y actividades de evaluación. En cada parte se seguirá el programa indicado en los contenidos. Las actividades presenciales de la parte teórica consistirán en clases de teoría y problemas (mínimo de 57 horas, incluida una hora de presentación de la asignatura). Algunos temas teóricos no se expondrán en clase, entregándose material para que el estudiante lo estudie por su cuenta (teoría no presencial dirigida, 13,5 horas). Las actividades presenciales de la parte práctica consistirán en 5 prácticas de laboratorio (prácticas impares), de dos horas de duración, que se realizarán en equipos de dos estudiantes. La práctica 1 (simulación) se hará en el Laboratorio de Electrónica III, situado en la planta 9, puerta 45. Las otras prácticas presenciales se realizarán en el Laboratorio de Electrónica I, situado en la planta 9, puerta 35. El resto de prácticas (prácticas pares) serán prácticas no presenciales dirigidas de simulación. Cada práctica, tanto si es presencial como si es no presencial, lleva asociado un conjunto de tareas que se han de realizar como preparación previa de la práctica. Es recomendable realizar esta preparación previa a conciencia, ya que facilita significativamente su comprensión y su realización en el laboratorio. A fin de realizar y verificar adecuadamente la preparación previa de las prácticas, se editará un cuaderno al efecto donde el estudiante tendrá que reflejar el desarrollo de las mencionadas tareas de preparación previa de las prácticas. Este cuaderno se entregará al profesor al principio de cada sesión de prácticas, quien lo retornará al estudiante debidamente visado en función de la preparación realizada. Este cuaderno también tendrá que presentarse al profesor en las pruebas de evaluación de la parte práctica de la asignatura, en donde se harán preguntas sobre su contenido. El número de visados intervendrá en la calificación de la asignatura. Para facilitar el estudio de la asignatura, se indicará al estudiante todo tipo de material que le pueda ser útil, como libros de texto, colecciones de problemas, colecciones de preguntas de examen, material utilizado en las clases, etc. Parte de este material estará disponible en el Campus Digital. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Objetivo general: Dar a conocer los diferentes tipos de sistemas electrónicos, sus señales, sus componentes y su aplicabilidad al entorno industrial. Objetivos específicos: Dar a conocer la esencia de los sistemas electrónicos y caracterizar los diferentes tipos de sistemas electrónicos: sistemas analógicos, sistemas digitales, sistemas de electrónica de potencia y sistemas de instrumentación electrónica. Dar a conocer los principales componentes y dispositivos utilizados en los sistemas electrónicos, así como su funcionalidad. Dar a conocer los modelos de funcionamiento de los principales componentes electrónicos. Dar a conocer algunas técnicas de análisis de circuitos electrónicos. Dar a conocer los principales circuitos y sistemas analógicos y sus aplicaciones más relevantes. Dar a conocer los principales circuitos y sistemas digitales y sus aplicaciones más relevantes. Dar a conocer los sistemas de instrumentación electrónica y sus aplicaciones más relevantes. Dar a conocer los principales sistemas de electrónica de potencia y sus aplicaciones más relevantes. Familiarizar al estudiante con el uso de herramientas de CAD electrónico. Familiarizar al estudiante con el uso de instrumentos de un laboratorio de electrónica. Familiarizar al estudiante con la interpretación de las hojas de características de los componentes electrónicos. Dotar al estudiante de un lenguaje común que facilite su comunicación con ingenieros especialistas en electrónica. Capacitar al estudiante para especificar sistemas electrónicos. Capacitar al estudiante para analizar sistemas electrónicos sencillos. 2 / 10

3 Dar a conocer los aspectos básicos del proceso de fabricación de los sistemas electrónicos. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 187h 30m Horas grupo grande: 65h 34.67% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 10h 5.33% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 112h 30m 60.00% 3 / 10

4 Contenidos Módulo 0: Presentación de la asignatura (1 h + 0 h) Dedicación: 1h Grupo mediano/prácticas: 1h Presentación de los objectivos, metodología y evaluación de la asignatura. Módulo 1: Introducción a la Electrónica (4,5 h + 1,5 h) Dedicación: 12h Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Actividades dirigidas: 1h 30m Aprendizaje autónomo: 6h T1. Introducción a los sistemas electrónicos (2,5 h + 0 h) T2. Introducción al diseño de sistemas electrónicos (1 h + 1,5 h) T3. Introducción a los semiconductores (1 h + 0 h) Módulo 2: Dispositivos y circuitos básicos (14 h + 3 h) Dedicación: 34h Grupo mediano/prácticas: 14h Actividades dirigidas: 3h Aprendizaje autónomo: 17h T4. Introducción a los dispositivos electrónicos y al análisis de los circuitos electrónicos (2 h + 1,5 h) T5. Los diodos (2,5 h + 0,5 h) T6. Los transistores de efecto de campo (MOSFETs) (2,5 h + 0 h) T7. Los transistores de unión bipolar (BJTs) (2,5 h + 0 h) T8. Los transistores (MOSFETs y BJTs) como amplificadores (1 h + 0,5 h) T9. Los transistores (MOSFETs, BJTs e IGBTs) como interruptores (1 h + 0,5 h) T10. Otros interruptores controlados: el SCR y el TRIAC (1 h + 0 h) T11. Dispositivos fotoelectrónicos (1,5 h + 0 h) 4 / 10

5 Módulo 3: Sistemas analógicos (6,5 h + 1 h) Dedicación: 15h Grupo mediano/prácticas: 6h 30m Actividades dirigidas: 1h Aprendizaje autónomo: 7h 30m T12. Introducción a los sistemas analógicos (1 h + 0 h) T13. El amplificador operacional ideal (0,5 h + 0 h) T14. Procesado lineal utilizando amplificadores operacionales (1 h + 0 h) T15. Filtros activos (1,5 h + 0 h) T16. Procesado no lineal utilizando amplificadores operacionales (1,5 h + 0 h) T17. Otras aplicaciones basadas en amplificadores operacionales (1 h + 1 h) Módulo 4: Sistemas digitales (16,5 h + 3,5 h) Dedicación: 40h Grupo mediano/prácticas: 16h 30m Actividades dirigidas: 3h 30m Aprendizaje autónomo: 20h T18. Introducción a los sistemas digitales (1 h + 0 h) T19. Sistemas de codificación en binario (1,5 h + 1 h) T20. Álgebras de Boole y de conmutación. Funciones lógicas (2,5 h + 0,5 h) T21. Puertas lógicas y tecnologías digitales (1,5 h + 0,5 h) T22. Implementación de funciones lógicas con puertas (1,5 h + 0 h) T23. Operadores aritméticos en binario natural (0,5 h + 0,5 h) T24. Caminos de datos (1 h + 0 h) T25. Memorias de sólo lectura (ROM) (1 h + 0,5 h) T26. Introducción a los sistemas secuenciales (0,5 h + 0 h) T27. Biestables y registros paralelos (1 h + 0 h) T28. Estructura canónica y representación gráfica de los autómatas síncronos (1 h + 0 h) T29. Registros contadores y registros de desplazamiento (1,5 h + 0 h) T30. Análisis y síntesis de autómatas síncronos utilizando biestables (2 h + 0 h) T31. Memorias RAM (0 h + 0,5 h) Módulo 5: Sistemas de instrumentación electrónica (4,5 h + 2 h) Dedicación: 13h Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 6h 30m T32. Introducción a los sistemas de instrumentación electrónica (0,5 h + 1 h) T33. La cadena de adquisición (2,5 h + 1 h) T34. La cadena de actuación (1,5 h + 0 h) 5 / 10

6 Módulo 6: Sistemas de electrónica de potencia (5,5 h + 1,5 h) Dedicación: 14h Grupo mediano/prácticas: 5h 30m Actividades dirigidas: 1h 30m Aprendizaje autónomo: 7h T35. Introducción a los sistemas de electrónica de potencia (1 h + 0,5 h) T36. Convertidores directos continua-continua (cc-cc) (1 h + 0,5 h) T37. Convertidores directos continua-alterna (cc-ca) (1 h + 0 h) T38. Convertidores directos alterna-continua (ca-cc) (1 h + 0 h) T39. Convertidores directos alterna-alterna (ca-ca) (1 h + 0 h) T40. Ejemplos de aplicación de la electrónica de potencia (0,5 h + 0,5 h) Módulo 7: Sistemas digitales para el procesado de datos (4,5 h + 1 h) Dedicación: 11h Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Actividades dirigidas: 1h Aprendizaje autónomo: 5h 30m T41. Procesado digital de datos (1 h + 0 h) T42. Introducción a los procesadores y computadores (2 h + 0,5 h) T43. Transmisión de información y sistemas de comunicación (1,5 h + 0,5 h) Prácticas de laboratorio (10 h + 10 h) Dedicación: 40h Grupo pequeño/laboratorio: 10h Actividades dirigidas: 10h Aprendizaje autónomo: 20h P1: Introducción a la simulación de sistemas electrónicos (2 h + 0 h) P2: Simulación de circuitos con dispositivos discretos (0 h + 2 h) P3: Experimentación de circuitos con dispositivos discretos (2 h + 0 h) P4: Simulación de circuitos y sistemas analógicos (0 h + 1,5 h) P5: Experimentación de circuitos y sistemas analógicos (2 h + 0 h) P6: Simulación de circuitos y sistemas digitales (0 h + 3 h) P7: Experimentación de circuitos y sistemas digitales (2 h + 0 h) P8: Simulación de sistemas de instrumentación electrónica (0 h + 2 h) P9: Experimentación de sistemas de instrumentación electrónica y de sistemas de electrónica de potencia (2 h + 0 h) P10: Simulación de circuitos y sistemas de electrónica de potencia (0 h + 1,5 h) 6 / 10

7 Evaluación de la asignatura (7,5 h + 0 h) Dedicación: 7h 30m Grupo mediano/prácticas: 5h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 2h Tres pruebas parciales de teoría + problemas. Dos pruebas de laboratorio (simulación y montaje). Una prueba global extraordinaria de teoría + problemas. 7 / 10

8 Sistema de calificación La parte teórica se evaluará de forma ordinaria mediante tres pruebas de carácter individual: una primera prueba parcial a mitad de cuatrimestre, una segunda prueba parcial a tres cuartos del cuatrimestre y una tercera prueba parcial después de haber acabado las clases del curso. La parte teórica se volverá a evaluar, de forma global, mediante una única prueba extraordinaria que se realizará al finalizar el período de exámenes ordinarios del cuatrimestre de primavera. La parte práctica se evaluará mediante dos pruebas de carácter individual, al final del cuatrimestre, una relacionada con las prácticas de simulación y la otra con las prácticas de montaje. En ningún caso, la parte práctica se volverá a evaluar al finalizar el período de exámenes ordinarios del cuatrimestre de primavera, manteniéndose para el cálculo de la calificación en actas la última calificación de las pruebas de prácticas obtenida en el curso o cursos que den derecho a volver a evaluar la parte teórica. La calificación en las actas ordinarias será igual a la máxima de las siguientes tres primeras notas finales, redondeada a la décima de punto más cercana, mientras que la calificación en las actas extraordinarias será igual a la cuarta de las siguientes notas finales, redondeada a la décima de punto más cercana: Nfinal1 = 0,20 Npp1 + 0,26 Npp2 + 0,34 Npp3 + 0,10 Nlabs + 0,10 Nlabm Nfinal2 = PE[Nfinal1 + 0,03 Nvpp] x MINIM[1,PE[Npp3/4]] Nfinal3 = PE[Nfinal1 + 0,03 Nvpp] x MINIM[1,PE[Npp1/3],PE[Npp2/3],PE[Npp3/3]] Nfinal4 = 0,80 Nextr + 0,10 Nlabs + 0,10 Nlabm donde: Npp1: Nota prueba parcial 1 (test) Npp2: Nota prueba parcial 2 (test) Npp3: Nota prueba parcial 3 (test) Nlabs: Nota prueba de prácticas de simulación Nlabm: Nota prueba de prácticas de montaje PE[x]: Parte entera de "x" (truncamiento) Nvpp: Número de visados de preparación de prácticas Nextr: Nota prueba extraordinaria (test) Nfinal1: Nota final fórmula 1 Nfinal2: Nota final fórmula 2 Nfinal3: Nota final fórmula 3 Nfinal4: Nota final fórmula 4 La primera de las notas finales es la fórmula básica del curso y considera una evaluación continuada de la asignatura. La segunda de las notas finales facilita un posible redondeo a la alza más generoso para aquellos estudiantes que hayan obtenido una calificación igual o superior a 4 en la tercera prueba parcial. La tercera de las notas finales facilita un posible redondeo a la alza más generoso para aquellos estudiantes que hayan obtenido una calificación igual o superior a 3 en cada una de las tres pruebas parciales. La cuarta de las notas finales corresponde a la evaluación extraordinaria de la asignatura. Sólo constarán como no presentados en las actas aquellos estudiantes que presenten calificaciones de no presentado en todas y cada una de las pruebas de evaluación indicadas anteriormente. A los estudiantes que consten como no presentados en alguna de estas pruebas de evaluación, pero no en todas ellas, se les calculará la nota en actas sustituyendo las calificaciones de no presentado por ceros. No se guardará la calificación de ninguna prueba para los siguientes cursos. No se convalida ninguna prueba de cursos anteriores. 8 / 10

9 Normas de realización de las actividades La primera prueba parcial de la parte teórica durará una hora y cuarto y consistirá en una serie de preguntas tipo test sobre los temas T1 a T9 del temario indicado en los contenidos. Se hará en la fecha y la hora establecidas por Ordenación de Estudios para el examen parcial de la asignatura. La segunda prueba parcial de la parte teórica durará una hora y tres cuartos y consistirá en una serie de preguntas tipo test sobre los temas T10 a T25 del temario indicado en los contenidos. Se hará el jueves de la semana 11 del cuatrimestre (12 de mayo), de 19:15 a 21:00 horas. La tercera prueba parcial de la parte teórica durará dos horas y cuarto y consistirá en una serie de preguntas tipo test sobre los temas T26 a T43 del temario indicado en los contenidos. Se hará en la fecha y la hora establecidas por Ordenación de Estudios para el examen final de la asignatura. La prueba de prácticas de montaje durará una hora y se hará durante las semanas 12 y 13 del cuatrimestre. Consistirá, básicamente, en la realización de uno de los montajes de las prácticas 3, 5, 7 o 9 y preguntas sobre sus preparaciones. Tendrá lugar en el Laboratorio de Electrónica I. La prueba de prácticas de simulación durará una hora y se hará durante las semanas 13 y 14 del cuatrimestre. Consistirá, básicamente, en la simulación de uno o varios de los circuitos de las prácticas 1, 2, 4, 6, 8 o 10 y preguntas sobre sus preparaciones. Tendrá lugar en el Laboratorio de Electrónica III. Se publicará la convocatoria de las dos pruebas de prácticas con la suficiente antelación, especificándose el día y la hora de las pruebas para cada estudiante. El horario de las pruebas será el habitual de cada grupo de prácticas, convocándose la mitad del grupo a la primera hora de la sesión y la otra mitad a la segunda hora de la sesión. La prueba extraordinaria de la parte teórica durará tres horas y consistirá en una serie de preguntas tipo test sobre todo el temario indicado en los contenidos. Se hará en la fecha y la hora establecidas por Ordenación de Estudios para el examen extraordinario de la asignatura. Las pruebas parciales y la prueba extraordinaria de la parte teórica, de tipo test, estarán integradas por dos subpruebas con pesos P1 y P2, los cuales se indicarán en los enunciados correspondientes. La primera subprueba consistirá en una serie de N1 afirmaciones ciertas o falsas. En esta subprueba se sumará un punto por cada respuesta correcta y se restará un punto por cada respuesta incorrecta, dando lugar a una puntuación comprendida entre?n1 y N1. La otra subprueba consistirá en una serie de N2 preguntas con cinco respuestas alternativas. En esta subprueba se sumará un punto por cada respuesta correcta y se restará un cuarto de punto por cada respuesta incorrecta, dando lugar a una puntuación comprendida entre?n2 / 4 y N2. La calificación de la prueba vendrá dada por la fórmula P1 Q1 + P2 Q2. Los valores de P1, P2, N1 y N2 podrán ser diferentes de una prueba a otra, pero siempre tendrán que verificar la igualdad P1 N1 + P2 N2 = 10. La calificación de la prueba se considerará 0 en caso de resultar negativa. No se podrá llevar ningún tipo de documentación, calculadora, dispositivo de almacenamiento masivo de la información (disquete, CD, DVD, lápiz de memoria, etc.) ni aparato de comunicación (teléfono móvil, etc.) a ninguna de las pruebas de evaluación. El estudiante tendrá que llevar su DNI, pasaporte o cualquier otro documento oficial de identificación. La violación de estas normas representará la expulsión de la prueba que se esté haciendo. Las calificaciones de las pruebas saldrán publicadas en el Campus Digital junto con su plazo de reclamaciones. El periodo de reclamaciones de las calificaciones de las pruebas de laboratorio finalizará el día previo al de la tercera prueba parcial de la parte teórica, no admitiéndose ninguna reclamación de dichas calificaciones con po 9 / 10

10 Bibliografía Básica: Storey, N. Electronics: A systems approach. 5th ed. Harlow: Pearson Education, ISBN Sedra, A. S. ; Smith, K. C. Circuitos microelectrónicos. 5a ed. Mexico: Oxford University Press, ISBN Floyd, T.L. Fundamentos de sistemas digitales. 11a ed. Madrid: Pearson Educación, ISBN Ballester, Eduard ; Robert Piqué. Electrónica de potencia : Principios fundamentales y estructuras básicas. Barcelona: Marcombo, ISBN Pérez, M. A. Instrumentación electrónica. Madrid: Paraninfo, ISBN Complementaria: Malvino, Albert Paul. Principios de electrónica. 7a ed. Madrid: McGraw - Hill, ISBN Rius Vázquez, Josep. Apunts d'introducció a l'electrònica. Barcelona: CPDA-ETSEIB, ISBN X. Franco, Sergio. Design with operational amplifiers and analog integrated circuits. 3a ed. Boston: McGraw - Hill, ISBN Wakerly, John F. Diseño digital : principios y prácticas. 3a ed. México: Pearson Educación, ISBN Roth, Charles H ; Kinney, L. L.. Fundamentals of Logic Design. 7th ed. Stamford, Connecticut: Cengage Learning, ISBN Carrasco, J. A. ; Rius, J. ; Balado, L. ; Bordonau, J. ; Lupon, E. ; Rodríguez, R.. Circuitos y sistemas digitales : problemas. Barcelona: Edicions UPC, ISBN Erickson, R. W. ; Maksimovic, D. Fundamentals of Power Electronics [en línea]. 2nd ed. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001 [Consulta: 19/02/2014]. Disponible a: < ISBN Mohan, N. ; Undeland, T. M. ; Robbins, W. P. Power Electronics : Converters, Applications, and Design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, ISBN Pallás Areny, Ramón. Adquisición y distribución de señales. Barcelona: Marcombo, ISBN Otros recursos: Material informático OrCAD 16.2 o posterior Versión de demostración del paquete de CAD electrónico OrCAD 16.2 o posterior (la última versión, disponible en la web de OrCAD, es la 16.6). 10 / 10