ELECTRÓNICA ANALÓGICA

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1 ELECTRÓNICA ANALÓGICA Programa sintético ELECTRÓNICA ANALÓGICA Datos básicos Objetivos Semestre Horas de teoría Horas de práctica Contribución al Perfil de Egreso Horas trabajo adicional estudiante Créditos IV El propósito de este curso es que el alumno conozca aprenda y aplique los fundamentos de los dispositivos electrónicos y al final del curso sea capaz de instrumentar amplificadores electrónicos, circuitos de conmutación y circuitos de instrumentación de sistemas de adquisición de datos. Competencias a Desarrollar Esta materia proporciona al alumno el conocimiento para analizar y diseñar sistemas electrónicos analógicos, y desarrollará en él las habilidades para instrumentarlos e integrarlos en sistemas mecatrónicos. Competencias Genéricas Competencias Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura contribuye a formar las competencias profesionales de: -Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. -Elaboración de soluciones a problemas de manufactura automatizada. -Elaboración de soluciones a problemas de automatización de robots manipuladores. -Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. Temario Unidades Unidad 1 Unidad 2 Unidad 3 Unidad 4 Unidad 5 Unidad 6 Unidad 7 Unidad 8 Unidad 9 proporcionando los conocimientos y las habilidades para instrumentar e integrar sistemas electrónicos analógicos a sistemas mecatrónicos y electromecánicos. Contenidos Elementos de circuitos. Introducción a la Teoría de Semiconductores. Diodos Semiconductores Circuitos con Diodos El transistor bipolar de unión BJT y sus aplicaciones en amplificación y conmutación El transistor de efecto de campo de unión JFET y sus aplicaciones en amplificación y conmutación El transistor de efecto de campo de metal óxido semiconductor MOSFET y sus aplicaciones en amplificación y conmutación El Amplificador Operacional y sus aplicaciones Sistemas de adquisición de datos

2 Métodos y prácticas Mecanismos y procedimientos de evaluación Métodos Prácticas Exámenes parciales Evidencias de desempeño Examen ordinario Examen extraordinario Examen a título Examen de Programa sintético Clases teóricas dos días a la semana. Se impartirá mediante estudio de teoría y análisis de problemas. Se propiciará el trabajo colaborativo mediante el trabajo en equipos. En los casos en que se requiera se implementarán sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. El profesor deberá usar y promover el aprendizaje asistiéndose de las TIC y deberá centrar su docencia en el aprendizaje significativo. Se realizarán simulaciones utilizando programas especializados para el diseño y simulación de circuitos electrónicos. Dos horas de sesiones de práctica de laboratorio. Dos horas extra-clase para realizar ejercicios en casa y/o en laboratorio de cómputo. 1 Examen parcial departamental colegiado, tareas extraclase y trabajos de investigación personal, o en grupo. Diseño y análisis asistido por computadora. Prácticas de laboratorio (Abarca el contenido de 16 horas por cada examen). Ponderación 20% 2 Examen parcial departamental colegiado, tareas extraclase y trabajos de investigación personal, o en grupo. Diseño y análisis asistido por computadora. Prácticas de laboratorio (Abarca el contenido de 16 horas por cada examen). Ponderación 20% 3 Examen parcial departamental colegiado, tareas extraclase y trabajos de investigación personal, o en grupo. Diseño y análisis asistido por computadora. Prácticas de laboratorio (Abarca el contenido de 16 horas por cada examen). Ponderación 20% 4 Examen parcial departamental colegiado, tareas extraclase y trabajos de investigación personal, o en grupo. Diseño y análisis asistido por computadora. Prácticas de laboratorio (Abarca el contenido de 16 horas por cada examen). Ponderación 20% 5 Evaluación de Proyecto de Aplicación de los Conocimientos de la materia. Ponderación 20% Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y que puede consistir de: Cuadernillo de ejercicios resueltos Reportes de prácticas Simulaciones Documentación de prototipos Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos) Otras que el profesor considere pertinentes. Promedio de las cinco evaluaciones parciales. Examen general escrito del contenido de todo el programa. Presentación de todas las prácticas de laboratorio con su respectivo reporte. Examen general escrito del contenido de todo el programa. Presentación de todas las prácticas de laboratorio con su respectivo reporte. Examen general escrito del contenido de todo el programa.

3 regularización Otros métodos y procedimientos Otras actividades académicas requeridas Programa sintético Presentación de todas las prácticas de laboratorio con su respectivo reporte. Dentro de cada evaluación parcial, la presentación de las prácticas de laboratorio será requisito para presentar examen parcial. Dentro de la ponderación de 20% de cada evaluación parcial, prácticas de laboratorio, trabajos e investigaciones extractase tendrán una ponderación del 5%, para resultar en una ponderación parcial total del 20%. Bibliografía básica de referencia Textos básicos 1. Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith, CIRCUITOS MICROELECTRONICOS, Mc Graw Hill 2006, ISBN: Boylestad Robert L., Nashelsky Louis. Electronica. TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS, Editorial: Pearson Prentice Hall, 2003, ISBN: Albella Martin Jose Maria, Agullo-Rueda Fernando, Martinez-Duart Jose Manuel, FUNDAMENTOS DE MICROELECTRONICA NANOELECTRONICA Y FOTONICA, Editorial: Pearson Prentice Hall, Ed ISBN: Textos complementarios 4. Malvino Albert, Bates David J.. PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Mc Graw Hill, Ed ISBN:

4 ELECTRÓNICA ANALÓGICA Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos IV Objetivos generales El propósito de este curso es que el alumno conozca aprenda y aplique los fundamentos de los dispositivos electrónicos y al final del curso sea capaz de instrumentar amplificadores electrónicos, circuitos de conmutación y circuitos de instrumentación de sistemas de adquisición de datos. Objetivos específicos Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: Entender analizar, diseñar, simular, implementar y medir circuitos amplificadores y de conmutación basados en diodos semiconductores. Entender analizar, diseñar, simular, implementar y medir circuitos amplificadores y de conmutación basados en transistores de unión bipolares BJT. Entender analizar, diseñar, simular, implementar y medir circuitos amplificadores y de conmutación basados en transistores de efecto de campo FET (MOSFET, JFET). Diseñar circuitos conformadores de formas de onda, así como reguladores de voltaje y amplificadores de una sola etapa, todo ello basándose en modelos físicomatemáticos del comportamiento de los dispositivos semiconductores. Instrumentar sistemas de adquisición de datos utilizando amplificadores operacionales y convertidores de digital a analógico y de analógico a digital. Unidades 1. Elementos de Circuitos. 2. Introducción a la Teoría de Semiconductores. 3. Diodos Semiconductores. 4. Circuitos con Diodos. 5. El transistor bipolar de unión BJT y sus aplicaciones en amplificación y conmutación. 6. El transistor de efecto de campo de unión JFET y Objetivo específico El alumno conocerá los principales elementos que forman los circuitos electrónicos y su simbología, las convenciones de polaridad de voltaje y corriente asociadas a cada uno de ellos y su característica voltaje - corriente. El alumno conocerá los fundamentos físicos involucrados en el funcionamiento de los dispositivos semiconductores de unión P-N y metal óxido semiconductor, y a través de estos entenderá funciones de dispositivos semiconductores tales como el rectificado y la amplificación. El alumno conocerá los fundamentos de funcionamiento del Diodo PN, las diferentes regiones de su curva característica de corriente vs voltaje, y analizará las posibles aplicaciones de este tipo de dispositivo. El alumno conocerá e implementará las diferentes aplicaciones de los diferentes tipos de Diodos semiconductores en circuitos rectificadores, recortadores, reguladores y sujetadores, entre otros. El alumno conocerá, simulará e implementará las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores bipolares en circuitos electrónicos, como amplificadores y conmutadores. El alumno conocerá, simulará e implementará las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores de efecto de campo en circuitos electrónicos, como

5 Contribución al Perfil de Egreso Competencias a Desarrollar aplicaciones en amplificación y conmutación. 7. Transistores de Efecto de Campo de Metal-Oxido- Semiconductor y aplicaciones en amplificación y conmutación. 8. Amplificador operacional y sus aplicaciones. 9. Sistemas de adquisición de datos. amplificadores y conmutadores. El alumno conocerá, simulará e implementará las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores de efecto de campo de Metal Óxido Semiconductor en circuitos electrónicos, como amplificadores y conmutadores. El alumno conocerá, simulará e implementará las diferentes configuraciones de funcionamiento del amplificador operacional y sus principales aplicaciones en circuitos electrónicos analógicos y algunas aplicaciones útiles en electrónica digital. El alumno conocerá e implementará algunas configuraciones comunes utilizadas en sistemas de adquisición de datos, tales como convertidores de analógico a digital y convertidores de digital a analógico. Esta materia proporciona al alumno el conocimiento para analizar y diseñar sistemas electrónicos analógicos, y desarrollará en él las habilidades para instrumentarlos e integrarlos en sistemas mecatrónicos. Competencias Genéricas Competencias Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura contribuye a formar las competencias profesionales de: -Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. -Elaboración de soluciones a problemas de manufactura automatizada. -Elaboración de soluciones a problemas de automatización de robots manipuladores. -Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. proporcionando los conocimientos y las habilidades para instrumentar e integrar sistemas electrónicos analógicos a sistemas mecatrónicos y electromecánicos. Contenidos y métodos por unidades y temas Unidad 1 Elementos de circuitos. Tema 1.1 Fuentes de voltaje Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente Tema 1.2 Fuentes de corriente Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente 4 hrs

6 Tema 1.3 Resistores Tema 1.4 Capacitores Tema 1.5 Inductores Tema 1.6 Transformadores Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente Característica voltaje corriente (ley de Ohm) Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente Característica voltaje corriente Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente Característica voltaje corriente Simbología Direcciones asociadas de voltaje y de corriente Característica voltaje corriente Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida. Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase, tareas y prácticas tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. Unidad 2 Introducción a la Teoría de Semiconductores. Tema 2.1 Bandas de Energía y Concentración de Portadores Tema 2.2 Transporte de Portadores en Semiconductores Tema 2.3 Unión PN Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida. recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje 4 hrs Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase, tareas y prácticas tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso.

7 Unidad 3 Diodos Semiconductores. 4 hrs Tema 3.1 Relación v-i del diodo Ideal Tema 3.2 Modelos del diodo Tema 3.3 Límites de operación Tema 3.4 Otros tipos de diodos Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y en los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de Diodos sugeridos por el maestro. Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se analizarán casos reales mediante exposición investigaciones de características de Diodos semiconductores realizadas por el maestro y/o por los alumnos. Los trabajos de investigación y ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. El alumno aprenderá a reconocer las principales fuentes de información acerca de dispositivos electrónicos y a buscar por sí mismo los dispositivos semiconductores que mejor se ajusten a sus necesidades de trabajo de acuerdo a un conjunto de características requeridas. Unidad 4 Circuitos con Diodos 4 hrs Tema 4.1 Circuitos rectificadores de forma de onda de voltaje Tema 4.2 Circuitos recortadores de formas de onda de voltaje Tema 4.3 Circuitos sujetadores de señales Tema 4.4 Circuitos estabilizadores de voltaje Tema 4.4 Circuitos dobladores de voltaje Lecturas y otros recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se realizarán sesiones extra-clase en el laboratorio de cómputo para consultar material tutoral para el curso y aprender el uso de software de simulación.

8 Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se analizarán casos reales mediante exposición de sesiones de simulación de circuitos con Diodos realizadas por el maestro y/o por los alumnos. - Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. - El alumno aprenderá a utilizar los programas simuladores para comprobar y predecir y adecuar el funcionamiento de un circuito electrónico a base de Diodos. - A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el Maestro el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con Diodos, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con Diodos diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Unidad 5 Transistores de Unión Bipolares 8 hrs Tema 5.1 Estructura de los transistores bipolares y operación física Estructura de los transistores bipolares y modos de operación Operación del BJT en el modo activo Operación del BJT en el modo de saturación Operación del BJT en el modo de corte El transistor PNP. Tema 5.2 Características corriente voltaje Símbolos y convenciones de circuito Representación gráfica de las características del transistor Dependencia de la corriente de colector con respecto al voltaje del colector: efecto Early Características del emisor común Efecto de ruptura del transistor. Tema 5.3 El BJT como amplificador y como interruptor.

9 5.3.1 Operación a gran señal. La característica de transferencia Ganancia del amplificador Análisis gráfico Operación como interruptor. Tema 5.4 Circuitos de BJT en C.D. Tema 5.5 Polarización en circuitos amplificadores con BJT Configuraciones de polarización en circuitos discretos Configuraciones con dos fuentes de energía Polarización con resistor de realimentación de colector a base Polarización con una fuente de corriente constante. Tema 5.6 Operación y modelos a señal pequeña Corriente de colector y transconductancia Corriente de la base y resistencia de entrada en la base Corriente en el emisor y resistencia de entrada en el emisor Ganancia de voltaje Separación de variables de señal y variables de C.D Modelo híbrido π El modelo T. Tema 5.7 Amplificadores BJT de una sola etapa Estructura clásica Aplicación de los circuitos equivalentes en señal pequeña Análisis directo de señal pequeña en el diagrama del circuito Ampliación de los modelos de señal pequeña para incluir el efecto de Early Caracterización de amplificadores BJT Amplificador de emisor común (EC) Amplificador de emisor común (EC) con resistencia de emisor Amplificador de base común Amplificador de colector común o seguidor de emisor (seguidor de voltaje). Tema 5.8 Capacitancias internas del BJT y modelo de alta frecuencia Capacitancia de difusión C de.

10 5.8.1 Capacitancia de unión base emisor C je Capacitancia de unión colector base C µ Modelo híbrido π de alta frecuencia Frecuencia de corte. Tema 5.9 Respuesta en frecuencia del amplificador de emisor común Las tres bandas de frecuencia Respuesta de alta frecuencia Respuesta de baja frecuencia Consideraciones. Tema 5.10 Inversor lógico digital básico con BJT Características de transferencia de voltaje Circuitos digitales BJT saturados vs. no saturados. Tema 5.11 Modelo en SPICE del BJT y ejemplos de simulación Modelo Ebers Moll del BJT para SPICE Modelo Gummel Poon del BJT para SPICE Parámetros del modelo del BJT para SPICE Parámetros BF y BR del modelo del BJT para SPICE. Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de BJT sugeridos por el maestro. Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico.se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes tipos de configuraciones de polarización y el funcionamiento de cada una de ellas al realizar amplificación. Se expondrá por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, el análisis de configuraciones del transistor BJT para realizar conmutación de señales.

11 Actividades de aprendizaje Los alumnos investigarán, expondrán y aprenderán a reconocer las diferentes zonas de trabajo de los dispositivos BJT, y a evaluar las condiciones potenciales de riesgo que pueden destruir a un BJT. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. El alumno aprenderá a utilizar los programas simuladores para comprobar y predecir y adecuar el funcionamiento de un circuito electrónico a base de BJT. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el Maestro el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con BJTs, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con BJTs diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Unidad 6 Transistores de Efecto de Campo de Unión JFET 8 hrs Tema 6.1 Estructura del Transistor de Efecto de Campo de Unión JFET y operación física Estructura del JFET Operación sin voltaje de compuerta Creación de un canal para el flujo de corriente Aplicación de un v DS pequeño Operación a medida que aumenta v DS Obtención de la relación i DS - v DS El JFET de canal p. Tema 6.2 Características corriente - voltaje Símbolo del circuito Tema 6.3 Circuitos con JFET en C.D Las características i DS - v DS Resistencia de salida finita en saturación Características del JFET de canal p El papel del sustrato. El efecto de cuerpo Efectos de la temperatura.

12 Tema 6.4 El JFET como amplificador y como interruptor Operación a gran señal, la característica de transferencia Determinación de la gráfica de característica de transferencia Operación como interruptor Operación como amplificador lineal Expresiones analíticas para las características de transferencia Consideraciones sobre polarización. Tema 6.5 Polarización en circuitos amplificadores JFET Polarización con V GS fijo Polarización mediante V G fijo y conexión de una resistencia a la fuente Polarización mediante un resistor de realimentación de drenaje a compuerta Polarización empleando una fuente de corriente constante Consideraciones. Tema 6.6 Operación y modelos a señal pequeña El punto de polarización de C.D La corriente de señal en la terminal de drenaje La ganancia de voltaje Separación de los análisis de C.D. y de señal Modelos de circuito equivalentes a señal pequeña La transconductancia g m El modelo T del circuito equivalente Modelo del efecto de cuerpo. Tema 6.7 Amplificadores JFET de una sola etapa Estructura básica Caracterización de amplificadores El amplificador de fuente común (CS) El amplificador de fuente común (CS), con una resistencia en la fuente El amplificador de compuerta común (CG).

13 6.7.6 El amplificador de drenaje común (CD) o seguidor de fuente Consideraciones. Tema 6.8 Capacitancias internas del JFET y modelo de alta frecuencia Efecto capacitivo de compuerta Las capacitancias de unión El modelo de alta frecuencia del JFET La frecuencia de ganancia unitaria f T del JFET. Tema 6.9 Respuesta en frecuencia del amplificador en configuración fuente común Las tres bandas de frecuencia La respuesta de alta frecuencia La respuesta de baja frecuencia Consideraciones. Tema 6.10 El JFET de tipo de agotamiento Tema 6.11 Modelo del JFET en SPICE y ejemplos de simulación Modelos del JFET Parámetros en SPICE del modelo del JFET. Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de JFET sugeridos por el profesor. Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes tipos de configuraciones de polarización y el funcionamiento de cada una de ellas al realizar amplificación. Se expondrá por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, el análisis de configuraciones del transistor JFET para realizar conmutación de señales.

14 Actividades de aprendizaje Los alumnos investigarán, expondrán y aprenderán a reconocer las diferentes zonas de trabajo de los dispositivos JFET, y a evaluar las condiciones potenciales de riesgo que pueden destruir a un JFET. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. El alumno aprenderá a utilizar los programas simuladores para comprobar y predecir y adecuar el funcionamiento de un circuito electrónico a base de JFET. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el Maestro el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con JFET, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con JFETs diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Unidad 7 Transistores de Efecto de Campo de Metal Óxido Semiconductor MOSFET 8 hrs Tema 7.1 Estructura del Transistor de Efecto de Metal Óxido Semiconductor MOSFET y operación física Estructura del MOSFET Operación sin voltaje de compuerta Creación de un canal para el flujo de corriente Aplicación de un v DS pequeño Operación a medida que aumenta v DS Obtención de la relación i DS - v DS El MOSFET de canal p CMOS o MOS complementarios. Tema 7.2 Características corriente - voltaje Símbolo del circuito Operación de un transistor MOS en la región de subumbral Las características i DS - v DS Resistencia de salida finita en saturación Características del MOSFET de canal p El papel del sustrato. El efecto de cuerpo.

15 7.2.6 Efectos de la temperatura Ruptura y protección de entrada. Tema 7.3 Circuitos con MOSFET en C.D. Tema 7.4 El MOSFET como amplificador y como interruptor Operación a gran señal, la característica de transferencia Determinación de la gráfica de característica de transferencia Operación como interruptor Operación como amplificador lineal Expresiones analíticas para las características de transferencia Consideraciones sobre polarización. Tema 7.5 Polarización en circuitos amplificadores MOS Polarización con V GS fijo Polarización mediante V G fijo y conexión de una resistencia a la fuente Polarización mediante un resistor de realimentación de drenaje a compuerta Polarización empleando una fuente de corriente constante Consideraciones. Tema 7.6 Operación y modelos a señal pequeña El punto de polarización de C.D La corriente de señal en la terminal de drenaje La ganancia de voltaje Separación de los análisis de C.D. y de señal Modelos de circuito equivalentes a señal pequeña La transconductancia g m El modelo T del circuito equivalente Modelo del efecto de cuerpo. Tema 7.7 Amplificadores MOSFET de una sola etapa Estructura básica Caracterización de amplificadores El amplificador de fuente común (CS).

16 7.7.4 El amplificador de fuente común (CS), con una resistencia en la fuente El amplificador de compuerta común (CG) El amplificador de drenaje común (CD) o seguidor de fuente Consideraciones. Tema 7.8 Capacitancias internas del MOSFET y modelo de alta frecuencia Efecto capacitivo de compuerta Las capacitancias de unión El modelo de alta frecuencia del MOSFET La frecuencia de ganancia unitaria f T del MOSFET. Tema 7.9 Respuesta en frecuencia del amplificador en configuración fuente común Las tres bandas de frecuencia La respuesta de alta frecuencia La respuesta de baja frecuencia Consideraciones. Tema 7.10 El inversor lógico digital CMOS Operación del circuito La característica de transferencia de voltaje Operación dinámica Flujo de corriente y disipación de potencia. Tema 7.11 El MOSFET de tipo de agotamiento Tema 7.12 Modelo del MOSFET en SPICE y ejemplos de simulación Modelos del MOSFET Parámetros en SPICE del modelo del MOSFET. Lecturas y otros recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de MOSFET sugeridos por el profesor.

17 Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes tipos de configuraciones de polarización y el funcionamiento de cada una de ellas al realizar amplificación. Se expondrá por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, el análisis de configuraciones del transistor MOSFET para realizar conmutación de señales. Los alumnos investigarán, expondrán y aprenderán a reconocer las diferentes zonas de trabajo de los dispositivos MOSFET, y a evaluar las condiciones potenciales de riesgo que pueden destruir a un MOSFET. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. El alumno aprenderá a utilizar los programas simuladores para comprobar y predecir y adecuar el funcionamiento de un circuito electrónico a base de MOSFET. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el Maestro el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con MOSFET, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con MOSFETs diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Unidad 8 Amplificador Operacional y sus aplicaciones 14 hrs Tema 8.1 El Amplificador Operacional OPAMP Subtemas Simbología del amplificador operacional Modelo del amplificador operacional Características ideales del amplificador operacional Tema 8.2 El amplificador operacional con retroalimentación Configuración inversora Configuración no-inversora El seguidor de voltaje Tema 8.3 Filtros con amplificadores operacionales Filtros pasa-altas

18 8.3.2 filtros pasa bajas Tema 8.4 Aplicaciones no lineales con el OPAMP Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas recursos indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de OPAMPS sugeridos por el profesor. Métodos de enseñanza Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes tipos de configuraciones y el funcionamiento de cada una de ellas. Se expondrá por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, el análisis de configuraciones del OPAMP para aplicaciones no lineales. Actividades de aprendizaje Los alumnos investigarán, expondrán y aprenderán a reconocer las diferentes configuraciones de los OPAMPs, y a evaluar las condiciones potenciales de riesgo que pueden destruir a un OPAMP o hacer que no funcione según sus modelos. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. El alumno aprenderá a utilizar los programas simuladores para comprobar y predecir y adecuar el funcionamiento de un circuito electrónico a base de OPAMPs. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el profesor el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con OPAMPs, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con OPAMPs diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Unidad 9 Sistemas de adquisición de datos 10 hrs Tema 9.1 Componentes de un sistema de adquisición de datos Circuito de muestreo y retención El convertidor de analógico a digital ADC Diferentes tipos de convertidores analógico a digital Representación digital de los datos convertidos El convertidor de digital a analógico DAC

19 9.1.6 Filtrado de la señal discreta Lecturas y otros recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se consultarán en libros de datos técnicos y los sitios WEB de compañías fabricantes de dispositivos electrónicos las especificaciones de diferentes tipos de ADC y DAC sugeridos por el profesor. Dos horas de teoría en el salón de clase. Se impartirá mediante sesiones interactivas por el maestro y los alumnos, así como mediante solución de problemas y casos. Dos horas de práctica en el laboratorio de circuitos eléctricos, realizando prácticas que permitan al alumno lograr un aprendizaje significativo. Dos horas extraclase para realizar investigaciones, resolver problemas, y realizar diseño electrónico. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes tipos de configuraciones y el funcionamiento de cada una de ellas. Se expondrá por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, el análisis de configuraciones del ADC y DAC para aplicaciones no lineales. Los alumnos investigarán, expondrán y aprenderán a reconocer las diferentes configuraciones de los ADC y/o DAC, y a evaluar las condiciones potenciales de riesgo que pueden destruir a un ADC y/o DAC o hacer que no funcione según sus modelos. Los trabajos de investigación y simulación de circuitos, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. A través de prácticas de laboratorio dirigidas por el profesor el alumno aprenderá a: - Implementar circuitos electrónicos con ADC y/o DAC, armados en tarjetas de armado de prototipos (protoboard). - Comprobar el funcionamiento de los circuitos con ADC y/o DAC diseñados y simulados, utilizando equipo de medición especializado como: Fuente de voltaje, Generador de señales, Multímetro y Osciloscopio. Estrategias de enseñanza y aprendizaje Se impartirá mediante estudio de teoría y análisis de problemas, casos y elaboración de proyectos. Se propiciará el trabajo colaborativo mediante el trabajo de diseño, investigación y prácticas de laboratorio en equipos. En los temas en que se requiera se implementarán sesiones expositivas y sesiones de solución de problemas por el maestro. El profesor deberá usar y promover el aprendizaje asistiéndose de las TIC y deberá centrar su docencia en el aprendizaje significativo. La solución de ejercicios y problemas se tomará como elemento central para reafirmar adquirir y manejar la información. Los trabajos de investigación, ejercicios resueltos en clase y tareas de parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. Se realizarán simulaciones utilizando software especializado de diseño electrónico. La realización de prácticas de laboratorio será un elemento altamente relevante para que el alumno obtenga un aprendizaje significativo.

20 Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Segundo examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) 16 Sesiones de una hora 16 Sesiones de una hora Total 20% -examen 15%, - reportes de prácticas, investigacio-nes y simula-ciones 5%. Total 20% -examen 15%, - reportes de prácticas, investigacio-nes y simula-ciones 5%. Tercer examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 16 Sesiones de una hora Total 20% -examen 15%, - reportes de prácticas, investigacio-nes y simula-ciones 5%. Cuarto examen parcial departamental y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 16 Sesiones de una hora Total 20% -examen 15%, - reportes de prácticas, investigacio-nes y simula-ciones 5%. Quinta evaluación parcial departamental (Proyecto de aplicación donde se evalúa el dominio práctico de los conocimientos adquiridos en la materia) Al final el periodo de clase Todo o parte del contenido de la materia. Asistencia Diariamente 16 horas de clase por mes 20% Requisito para evaluar cualquier periodo. Se debe cumplir al menos el 66% del total de asistencias de cada periodo a evaluar. TOTAL 100% Examen ordinario. Promedio de las Cinco evaluaciones parciales. Al final el periodo de clases. Examen Extraordinario. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Una semana después del examen ordinario Examen general escrito del contenido de todo el programa. 100% (Suma de todas las ponderaciones) 100%

21 Examen a título. Examen departa-mental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Examen de regularización. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Una semana después del examen extraordinario Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Contenido de todo el programa. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Contenido de todo el programa. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. 100% 100% Bibliografía y recursos informáticos Textos básicos 1. Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith, CIRCUITOS MICROELECTRONICOS, Mc Graw Hill 2006, ISBN: Boylestad Robert L., Nashelsky Louis. Electronica. TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS, Editorial: Pearson Prentice Hall, 2003, ISBN: Albella Martin Jose Maria, Agullo-Rueda Fernando, Martinez-Duart Jose Manuel, FUNDAMENTOS DE MICROELECTRONICA NANOELECTRONICA Y FOTONICA, Editorial: Pearson Prentice Hall, Ed ISBN: Textos complementarios 4. Malvino Albert, Bates David J.. PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Mc Graw Hill, Ed ISBN: Sitios de Internet Bases de datos