Horas de práctica por semana IV

Transcripción

1 A) Nombre del Curso Electrónica analógica B) Datos básicos del curso Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos IV C) Objetivos del curso Objetivos generales Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: Analizar sistemas electrónicos analógicos y mostrar la importancia de los sistemas electrónicos analógicos en el desarrollo de la carrera. Conocer el uso de aparatos de medición de señales eléctricas. Objetivos específicos Unidades 1. Introducción a la teoría de semiconductores 2. Diodos semiconductores Objetivo específico Conocer 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. Conocer los fundamentos de funcionamiento del Diodo PN, las diferentes regiones de su curva característica de corriente vs voltaje, y analizar las posibles aplicaciones de este tipo de dispositivo. 3. Circuitos con diodos 4. El transistor bipolar de unión (BJT) y sus aplicaciones en amplificación y conmutación 5. El transistor de efecto de campo de unión (JFET) y sus aplicaciones Conocer e implementar las diferentes aplicaciones de los diferentes tipos de diodos semiconductores en circuitos rectificadores, recortadores, reguladores y sujetadores, entre otros. Conocer, simular e implementar las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores bipolares en circuitos electrónicos, como amplificadores y conmutadores. Conocer, simular e implementar las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores de efecto de campo en circuitos electrónicos, como amplificadores y conmutadores. 43

2 Contribución al Perfil de Egreso Competencias a Desarrollar 6. El transistor de efecto de campo de metal óxido semiconductor (MOSFET) y sus aplicaciones 7. El amplificador operacional y sus aplicaciones 8. Sistemas de adquisición de datos Conocer, simular e implementar las diferentes configuraciones de polarización y aplicaciones de los transistores de metal óxido en circuitos electrónicos, como amplificadores y conmutadores. Conocer, simular e implementar las diferentes configuraciones de funcionamiento del amplificador operacional y sus principales aplicaciones en circuitos electrónicos analógicos y algunas aplicaciones útiles para electrónica digital. Conocer e implementar algunas configuraciones comunes utilizadas en sistemas de adquisición de datos, tales como convertidores analógicos a digital y viceversa. Este curso impacta en el perfil de egreso debido a que en este curso se toman conocimientos básicos necesarios para el desarrollo de nuevos conocimientos que el alumno obtendrá en cursos más avanzados del área de electrónica y eléctrica que el ingeniero en mecatrónica debe adquirir. Competencias Transversales Competencias Profesionales Científico-Tecnológico Cognitiva Comunicación e información Elaboración de soluciones a problemas de mecatrónica. Elaboración de soluciones a problemas de automatización y control. D) Contenidos y métodos por unidades y temas UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN A LA TEORIA DE SEMICONDUCTORES Tema 1.1 Bandas de energía y concentración de portadores. Tema 1.2 Transporte de portadores en semiconductores. 6 h Tema 1.3 Unión PN. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y sesiones de solución de problemas. los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del 44

3 UNIDAD 2 DIODOS SEMICONDUCTORES Tema 2.1 Relación corriente-tensión del diodo ideal. Tema 2.2 Modelos del diodo. Tema 2.3 Límites de operación. 10 h Tema 2.4 Otros tipos de diodos. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía básica sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y sesiones de solución de problemas a través del uso de programas de simulación electrónica para corroborar las características teóricas de los diodos. UNIDAD 3 CIRCUITOS CON DIODOS 6 h Tema 3.1 Circuitos rectificadores de forma de onda de tensión. 1.5h Tema 3.2 Circuitos recortadores de forma de onda de tensión. 1.5h Tema 3.3 Circuitos sujetadores de señales eléctricas. Tema 3.4 Circuitos estabilizadores de tensión. Tema 3.5 Circuitos dobladores de tensión. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía básica sugerida, y resolver problemas Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones prácticas en laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para corroborar y diferenciar las características de los diferentes tipos de circuitos con diodos. UNIDAD 4 EL TRANSISTOR BIPOLAR DE UNIÓN (BJT) Y SUS APLICACIONES EN AMPLIFICACIÓN Y CONMUTACIÓN 10 h Tema 4.1 Estructura de los transistores bipolares y operación física. 0.5h Tema 4.2 Características tensión-corriente. 45

4 Tema 4.3 El BJT como interruptor y amplificador. Tema 4.4 Circuitos con BJT en CD. Tema 4.5 Polarización y circuitos amplificadores con BJT. Tema 4.6 Operación y modelos a pequeña señal. Tema 4.7 Amplificadores BJT de una sola etapa. Tema 4.8 Capacitancias internas del BJT y su modelo a alta frecuencia. Tema 4.9 Respuesta en frecuencia del amplificador de emisor común. Tema 4.10 Inversor lógico digital básico con BJT. 0.5h Tema 4.11 Modelo en SPICE del BJT y simulaciones. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para corroborar y diferenciar las características de los diferentes tipos de circuitos con transistores BJT. UNIDAD 5 EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO DE UNIÓN (JFET) Y SUS APLICACIONES EN AMPLIFICACIÓN Y CONMUTACIÓN 8 h Tema 5.1 Estructura de los transistores de efecto de campo de unión y operación física. 0.5h Tema 5.2 Características tensión-corriente. Tema 5.3 El JFET como interruptor y amplificador. 0.5h Tema 5.4 Circuitos con JFET en CD. Tema 5.5 Polarización e circuitos amplificadores con JFET. 0.5h Tema 5.6 Operación y modelos a pequeña señal. Tema 5.7 Amplificadores JFET de una sola etapa. 0.5h Tema 5.8 Capacitancias internas del JFET y su modelo a alta frecuencia. 0.5h 46

5 Tema 5.9 Respuesta en frecuencia del amplificador de fuente común. Tema 5.10 Inversor lógico digital básico con JFET. 0.5h Tema 5.11 Modelo en SPICE del JFET y simulaciones. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para corroborar y diferenciar las características de los diferentes tipos de circuitos con transistores JFET. UNIDAD 6 EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO DE METAL ÓXIDO (MOSFET) Y SUS APLICACIONES EN AMPLIFICACIÓN Y CONMUTACIÓN 8 h Tema 6.1 Estructura de los MOSFET y operación física. 0.5h Tema 6.2 Características tensión-corriente. Tema 6.3 El MOSFET como interruptor y amplificador. 0.5h Tema 6.4 Circuitos con MOSFET en CD. Tema 6.5 Polarización e circuitos amplificadores con MOSFET. 0.5h Tema 6.6 Operación y modelos a pequeña señal. Tema 6.7 Amplificadores MOSFET de una sola etapa. 0.5h Tema 6.8 Capacitancias internas del MOSFET y su modelo a alta frecuencia. 0.5h Tema 6.9 Respuesta en frecuencia del amplificador de fuente común. Tema 6.10 Inversor lógico digital básico con MOSFET. 0.5h Tema 6.11 Modelo en SPICE del MOSFET y simulaciones. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas 47

6 laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para corroborar y diferenciar las características de los diferentes tipos de circuitos con MOSFET. UNIDAD 7 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Y SUS APLICACIONES Tema 7.1 El amplificador operacional (OPAMP). Tema 7.2 El OPAMP con retroalimentación. 8 h Tema 7.3 Filtros con amplificadores operacionales Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para corroborar y diferenciar las características de los diferentes tipos de circuitos con amplificadores operacionales. UNIDAD 8 SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS 8 h Tema 8.1 Circuito de muestreo y retención. 1.5h Tema 8.2 El convertidor analógico a digital (ADC). 1.5h Tema 8.3 Diferentes tipos de convertidores analógico a digital Tema 8.4 Representación digital de los datos convertidos. Tema 8.5 El convertidor digital a analógico (DAC). Tema 8.6 Filtrado de la señal discreta Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas 48

7 laboratorio y en sesiones de simulación electrónica para tener una mejor comprensión de los sistemas de adquisición de datos. E) Estrategias de enseñanza y La solución de ejercicios y problemas se utilizará como elemento central para reafirmar, adquirir y manejar la información, así como para la aplicación y transferencia del conocimiento. La enseñanza basada en el uso de tecnologías de información tiene como objetivo incorporar al alumno al uso de herramientas actuales que le permitan una mejor inserción en el ámbito profesional. En el caso particular de esta materia, se utilizarán herramienta como programas de simulación electrónica y matemática para una mejor comprensión de los temas. Por otro lado, se pretende que el profesor aplique, siempre que sea prudente, otros enfoques didácticos como el trabajo en equipo, el basado en problemas y el basado en proyectos, todo esto con el fin de fomentar el significativo. F) Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Segundo examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Tercer examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño Cuarto examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) 4 semanas ( Programado ) Unidad 1 y 2. 20% Unidad 3 y 4. 20% Unidad 5 y 6. 20% Unidad 7 y 8. 20% Actividad 1 Durante todo el curso Asistencia a clase Requisito 49

8 Actividad 2 Proyecto Todo el curso 20% integrador TOTAL 100% Examen ordinario. Se evalúa como el promedio del total de evaluaciones parciales. Examen Extraordinario. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen a título. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen de regularización. Examen en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Al terminar el curso El contenido del El contenido del El contenido del El contenido del 100% 100% 100% 100% G) Bibliografía y informáticos Textos básicos Adel S. Sedra et al. Circuitos microelectrónicos. Mc. Graw-Hill Robert Boylestad et al. Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Pearson Educación Textos complementarios Laurence P. Huelsman. Teoría de Circuitos. Prentice Hall Richard Dorf. Circuitos Eléctricos. Alfaomega. 8ª edición Hayt - Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería. McGraw-Hill. 7ª edición Irwin. Analisis Básico de Circuitos en Ingeniería. Prentice Hall. 6ª edición

9 Programas de simulación electrónica. 1.- PSIM. 2.- MATLAB. 3.- PSPICE. 4. MULTISIM. Programas de simulación matemática. 1.- MAPLE 2.- MATLAB 3.- MATHEMATICA 4.- MATHCAD Sitios de Internet