INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices, Ingeniería en sistemas Computacionales ASIGNATURA : Electrónica I SEMESTRE: Cuarto-Tercero OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará los principios físicos, la construcción interna, los modelos matemáticos, las características eléctricas, los parámetros típicos y los circuitos equivalentes de los principales dispositivos electrónicos de estado sólido. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Semiconductores y uniones. II. Diodos y Aplicaciones. III. El Transistor bipolar. IV. El Transistor de Efecto de Campo. V. Elementos de Potencia y Aplicaciones. VI. Dispositivos Optoelectrónicos. METODOLOGÍA: Se utilizará la metodología del aprendizaje a través del trabajo grupal, la cual requiere la participación activa y constante de los alumnos en la búsqueda, lectura y análisis de la información, que posibilite la integración de los aspectos teóricos y prácticos. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: El 80% de asistencia, es requisito para acreditar la materia Tres Exámenes escritos Entrega de tareas Entrega de prácticas de laboratorio Entrega de proyecto BIBLIOGRAFÍA: Johnson, Gerry Analisis Basico De Circuitos Electronicos, Prentice Hall, México, pgs. ISBN: Boylestad Robert, Nashelsky Louis. Electrónica, Teoría de Circuitos", Prentice-hall Hispanoamericana, México, a. Ed., 032 pgs.isbn Donald A. Neamen; Analisis y diseño de circuitos eletrónicos ; edit. MC. Graw Hill. Tomo I y II. México ISBN: Rashid Muhammad H; Electrónica de potencia 3ra. Edic. edit. Pearson educación. México pgs ISBN

2 ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Escuela Superior de Computo CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices, Ingeniería en Sistemas Computacionales OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Sistemas Electrónicos ASIGNATURA: Electrónica I SEMESTRE: Cuarto-Tercero CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Septiembre 2007 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 8.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Humanidades de ESIME REVISADO POR: Comisión de Planes y Programas A APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar: Ing. Miguel Álvarez Montalvo; M. En C. Jorge Gómez Villarreal; M. En C. Jesús Reyes García, Ing. Ernesto Mercado Escutia; Ing. Jose Alfredo Colin Avila; M. En C. Apolinar Francisco. Cruz Lazaro; M. En C. Jaime Martínez Ramos. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del I.P.N. Ing. Ernesto Ángeles Mejía Dirección de Educación Superior

3 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 2 DE 2 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA El estudio de los circuitos electrónicos es una parte medular en la formación del futuro ingeniero en sistemas computacionales y del ingeniero en sistemas automotrices, puesto que un porcentaje elevado de los actuales sistemas de cómputo y sistemas automotrices, está constituido por sistemas electrónicos. La asignatura es sustentada por las materias de Circuitos Eléctricos y Física II. En sistemas computacionales, colateralmente impacta en Circuitos Lógicos y en forma directa sienta las bases de Electrónica II. Para sistemas automotrices impacta en forma directa en electrónica operacional y de potencia, y electricidad y electrónica automotriz. La asignatura se desarrolla mediante la exposición del profesor, exposiciones que resaltan las características de los dispositivos electrónicos, además se analizan y se diseñan circuitos presentando ejemplos típicos. El alumno por su parte complementará el estudio de la asignatura realizando ejercicios complementarios y prácticas de laboratorio especificadas por el instructor. Cabe hacer mención que para el estudio de esta asignatura es básico los conocimientos de Circuitos Eléctricos, y es importante para continuar con la asignatura de Electrónica Operacional y de potencia. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Los estudiantes diseñarán circuitos empleando los principios de dispositivos bipolares, de efecto de campo y optoelectrónicos; así mismo, usarán las diferentes herramientas de simulación CAD.

4 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 3 DE 2 No. UNIDAD: l NOMBRE: Semiconductores y Uniones OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD - El alumno empleará la propiedad de conducción de los materiales, y describirá tanto las características estáticas y dinámicas de las uniones P-N y metal-semiconductor, así como los efectos térmicos sobre los semiconductores. - No. TEMA T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC Conductores, Semiconductores y Aislantes Propiedades eléctricas Semiconductores Intrínseco Portadores de cargas semiconductores extrínsecos Material tipo n Material tipo p B Unión P-N Características estáticas (sin polarización) Comportamiento de los portadores de carga Características Dinámicas (polarizada) Comportamiento de los portadores de carga Unión Metal-semiconductor Características estáticas (sin polarización) Comportamiento de los portadores de carga Características Dinámicas (polarizada) Comportamiento de los portadores de carga Efectos de la temperatura sobre semiconductores B B Subtotal ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realizar ejercicios en clase y extractase Investigación documental por parte de los alumnos PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad y la segunda se evaluarán en el primer departamental. Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%)

5 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 4 DE 2 No. UNIDAD: li NOMBRE: Diodos y Aplicaciones OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá las características de operación de los diodos. Así mismo describirá el funcionamiento de circuitos compuestos por diodos. No. TEMA El diodo rectificador Símbolo eléctrico y curva característica Polarización directa e inversa Respuesta en frecuencia T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC B, B2, B Rectificación Rectificación de media onda Rectificación de onda completa B, B2, B Transformador Rectificadores empleando transformador B, B2, B Filtro capacitivo Rectificadores con filtro Fuente regulada Multiplicador de voltaje Recortador Diodo Zener Símbolo y curva característica Regulador de voltaje Zener Subtotal B, B2, B3 B, B2, B3 B, B2, B3 B, B2, B3 B, B2, B3

6 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición del profesor con ayuda de pizarrón y acetatos. Realización de la práctica por parte de los alumnos: Rectificadores y Filtros Realización de la práctica por parte de los alumnos. Fuente de Alimentación Regulada Realización de ejercicios en clase y extraclase PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación (25%). Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%) Examen escrito de la unidad y 2 (55%). La calificación del primer período es la suma de los porcentajes de la unidad y 2.

7 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 5 DE 2 No. UNIDAD: lli NOMBRE: El Transistor Bipolar OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno definirá las características de entrada y salida del B.J.T., así como la necesidad de polarizar al dispositivo bipolar tomando en cuenta las características típicas de las configuraciones implementadas con B.J.T., diseñará amplificadores representativos auxiliándose de las hojas de especificaciones de fabricante. No. TEMA Concepto de transistor Principio de funcionamiento Símbolo Curvas características Regiones de operación T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC B, B2, B Polarización del B.J.T. Punto de operación Recta de carga El conmutador B.J.T. Efectos de temperatura Configuraciones básicas de B.J..T Emisor común Base Común Colector Común B, B2, B3 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición del profesor con ayuda del Pizarrón y Acetatos. Realización de ejercicios bajo la supervisión del Profesor. Realización de ejercicios complementarios por parte del alumno Realización de la práctica por parte de los alumnos. Polarización del BJT Realizar ejercicios en clase y extraclase PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El reporte y la realización de las prácticas, las tareas, la participación en clase y el examen departamental de la unidad 3 y 4, serán consideradas en la evaluación del segundo período.

8 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 6 DE 2 No. UNIDAD: lli NOMBRE: El Transistor Bipolar No. TEMA T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA Amplificador con B.J.T. Modelo- π híbrido Análisis a pequeña señal del amplificador emisor común Cálculo de impedancias de entrada y salida Cálculo de ganancias de voltaje y corriente Análisis a pequeña señal del amplificador colector común Cálculo de impedancias de entrada y salida Cálculo de ganancias de voltaje y corriente Análisis a pequeña señal del amplificador base común Cálculo de impedancias entrada y salida Cálculo de ganancias de voltaje y corriente Arreglos multitransistor Amplificador Darlington Amplificador diferencial Amplificador Push-Pull Amplificador en cascada Acoplamiento entre etapas amplificadores T P EC B, B2, B3 B, B2, B3 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Exposición del profesor con ayuda del Pizarrón y Acetatos. Realización de la práctica por parte de los alumnos. Amplificador Emisor Común Análisis y diseño de circuitos característicos por parte del profesor Realización de ejercicios complementarios por parte del profesor Realización de la práctica por parte de los alumnos. Amplificador multietapa Realizar ejercicios en clase y extraclase PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad y la cuarta se evaluarán en el Segundo Departamental. Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%) El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación (5%)

9 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 7 DE 2 No. UNIDAD: IV NOMBRE: El Transistor de Efecto de Campo OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá las características de entrada y salida del FET, así como las características típicas de las configuraciones básicas, y la necesidad de polarizar el dispositivo. Asimismo diseñará amplificadores representativos.. No. TEMA Principio del funcionamiento Tipos de FET Símbolos principales Curvas características Regiones de operación Polarización FET Punto de operación Recta de carga Efectos de temperatura El conmutador FET La resistencia FET Amplificadores FET Modelo de Transconductancia Configuraciones típicas de FET T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA Análisis de pequeña señal del Amplificador a fuente común Cálculo de las impedancias de entrada y salida Cálculo de las ganancias de voltaje y corriente T P EC B, B2, B3 B, B2, B3 B, B2, B3 B, B2, B3 Subtotal

10 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición del profesor con ayuda de Pizarrón y acetatos. Realización de la práctica por parte de los alumnos : Polarización del FET Realización de la práctica por parte de los alumnos : Amplificador Fuente Común Realización de ejercicios en clase y extraclase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación (0%). Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%) Examen escrito de la unidad 3 y 4 (55%). La calificación del segundo período es la suma de los porcentajes de la unidad 3 y 4.

11 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 8 DE 2 No. UNIDAD: V NOMBRE: Elementos de Potencia y Aplicaciones OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno enlistará las características y clasificación de los tiristores, diseñará circuitos de control empleando dispositivos de potencia y aplicará circuitos osciladores en el disparo de tiristores. No. TEMA Circuitos de control con transistores Circuitos de giro de motores de CD Control de velocidad de motores CD T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC C, C Tirisistores Características y clasificación El DIAC Símbolo y curva característica Operación B, C3, C EL SCR Símbolo y curva característica Operación Circuitos de control de Fase (CA) Circuitos de control de CD Conmutación Forzada B3, C, C El Triac Símbolo y curva característica Operación Circuitos de Control B3, C, C Disiparadores de Tirisistores Circuitos de osciladores con DIAC Circuitos osciladores con SBS Circuitos osciladores con UJT Circuitos osciladores con PUT Subtotal C, C4 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición del profesor con ayuda de Pizarrón y acetatos Realización de las prácticas: Control de Motores de C.D. y Control de Motores de C.A., por parte de los alumnos. Realización de ejercicios en clase y extractase PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Los contenidos de esta unidad y la sexta se evaluarán en el Tercer Departamental. Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%) El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación (5%)

12 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: 9 DE 2 No. UNIDAD: VI NOMBRE: Dispositivos Optoelectrónicos OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará los dispositivos optoelectrónicos más comunes, y describirá su forma de operación y las hojas de especificaciones del fabricante. No. TEMA T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6. Principios de Optoelectrónica T P EC B, 2B, 3B, 4B 6.2 El diodo emisor de luz El diodo infrarrojo El fotodiodo 6.5 El Fototransistor 6.6 El optoacoplador 6.6. Aplicaciones del optoacoplador ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Evaluación del profesor con ayuda de Pizarrón y acetatos Realización de la práctica: Acoplamiento óptico de circuitos Realizar ejercicios en clase y extraclase PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El reporte y la realización de las prácticas serán consideradas en la evaluación (0%). Participación en clase (5%). Las tareas serán consideradas en la evaluación (5%). Proyecto final (25%) Examen escrito de la unidad 3 y 4 (30%). La calificación del tercer período es la suma de los porcentajes de la unidad 5 y 6. La calificación definitiva del semestre es el promedio de las calificaciones de los tres períodos.

13 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT No NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 2 3 Rectificación y Filtros Fuente de Alimentación Regulada Polarización del Transistor (regiones de operación) 2.2, 2.3 y 2.4, Laboratorio de electrónica de la Escuela Superior de Cómputo 4 Amplificador Bipolar Amplificador Multietapa Polarización del FET (regiones de operación) Amplificador del FET 4.4, 4.4., Control de Motores CD (rotación y velocidad) 5.2, Control de Motores AC (control de fase) velocidad Acoplamiento Óptico de Circuitos 6., 6.6 Subtotal 27.0

14 ASIGNATURA: Electrónica I CLAVE: HOJA: DE 2 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Examen diagnóstico sin valor I, ll, Examen escrito, 60%, Tareas 5% y Prácticas 25% 2 III, IV, Examen escrito, 60% Tareas 5% y Practicas 25% 3 V, VI, Examen escrito, 60%, Tareas 5% y Prácticas 25% CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA X Johnson, Gerry Analisis Basico De Circuitos Electronicos, Prentice Hall, México, pgs. ISBN: X X X X X X Donald A. Neamen; Analisis y diseño de circuitos eletrónicos ; edit. MC. Graw Hill. Tomo I y II. México ISBN: Boylestad Robert, Nashelsky Louis Electrónica Teoría de Circuitos, Prentice Hall Hispanoamericana, México a Ed, 032 pgs, ISBN: Rashid Muhammad H; Electrónica de potencia 3ra. Edic. Pearson educación. México pgs ISBN Uiga; Optoelectronics Prentice Hall. 998 Motorola Optoelectronic, 998 Motorola; Thiristors. 999

15 . DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA, ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices, Ingeniería en Sistemas Computacionales SEMESTRE Cuarto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Electrónica ASIGNATURA: Electrónica I ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería en Electrónica 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: Los estudiantes diseñarán circuitos empleando los principios de dispositivos bipolares, de efecto de campo y optoelectrónicos; así mismo, usarán las diferentes herramientas de simulación CAD. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL Propios de la asignatura Experiencia en la aplicación, operación y diseño de Electrónica analógica. HABILIDADES Facilidad de comunicación. Motivar al auto estudio, el razonamiento y la investigación. Manejo de grupos. Realizar analogías y comparaciones en forma simple ACTITUDES Compromiso social. Responsabilidad. Etica. Superación docente y profesional. Cooperativa ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LOS PLANTELES FECHA: