GUÍA DOCENTE. Electrónica Analógica y Digital. (Código ) Máster Universitario en Ingeniería Industrial. Universidad de Alcalá

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1 GUÍA DOCENTE Electrónica Analógica y Digital (Código ) Máster Universitario en Ingeniería Industrial Universidad de Alcalá Curso Académico 2017/2018 Curso 1º Cuatrimestre 1º

2 GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Código: Electrónica Analógica y Digital Titulación en la que se imparte: Departamento y Área de Conocimiento: Máster Universitario en Ingeniería Industrial Departamento: Electrónica Área: Tecnología Electrónica Carácter: Obligatoria Créditos ECTS: 4,5 Curso y cuatrimestre: Curso 1º Cuatrimestre 1º Profesorado: Horario de Tutoría: Idioma en el que se imparte: Juan Carlos García Por cita previa Español 1.a. INTRODUCCIÓN Esta asignatura tiene como objetivo el de complementar la formación del alumno en electrónica analógica y digital, de manera que se facilite la adquisición de las competencias correspondientes al Máster Universitario en Ingeniería Industrial. Para ello, se estudian con el necesario detalle los dispositivos y subsistemas electrónicos, tanto analógicos como digitales, de mayor interés en esta área. Así, se profundiza en el estudio de las configuraciones y aplicaciones de los amplificadores operacionales, tanto en el tiempo como en la frecuencia (en los dominios de Fourier o de Laplace) haciendo especial hincapié en parámetros reales y sus consecuencias. Por otro lado, se trabajará con dispositivos microcontroladores y sus posibilidades de control e interacción con el entorno. Para abordar con éxito esta asignatura es imprescindible tener los conocimientos previos sobre análisis de circuitos y electrónica básica fijados en los contenidos básicos de las titulaciones de Grado en Ingeniería Industrial, en sus diversas ramas. En consecuencia, el alumno debe poseer un nivel suficiente de técnicas y destrezas sobre los siguientes conceptos: señales eléctricas, en DC y AC; caracterización e identificación de formas de onda en tiempo y frecuencia, así como valores eficaces y medios; nociones sobre composición espectral de señales no senoidales; elementos de un circuito eléctrico lineal (R, L, C y generadores); leyes y teoremas básicos de análisis de circuitos (Kirchoff, Thevenin, Norton y superposición); nociones de acoplamiento magnético; álgebra de Boole; lógica combinacional y puertas lógicas. Página 2

3 1.b. Course Summary This subject wants to complement the basic formation of the students, both in analog and digital electronics, in order to make them easier to acquire the competences of the University Master in Industrial Engineering. As a consequence, its main purpose is the detailed study of the electronic devices and subsystems of greater interest within the areas included in this Master. Here we make a deep study of the configurations and applications of the Operational Amplifiers, both in time and frequency domains (Fourier and Laplace), with special emphasis on their practical parameters and their consequences. On the other hand, we will work with the application of programmable devices when controlling and interacting with its environment (microcontrollers). To be able to pass this subject, the student will need some background and previous knowledge about electrical circuit s analysis and basic electronics, as specified in the official programs of the current degrees in Industrial Engineering. With a deeper detail, the student must have a suitable level of knowledge and competence about the following concepts: electrical signals, both in DC and AC; characterization and identification of waveforms, both in time and frequency domains, average and RMS values of them, when required; basic knowledge of spectral composition of non-sinusoidal signals; elements of a linear electrical circuit (R, L, C and generators); theorems and laws of circuit analysis (Kirchoff, Thevenin, Norton and superposition); basic knowledge of magnetic coupling; Boole algebra; combinational logic and logic gates. 2. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Esta asignatura contribuye a adquirir las competencias Básicas, Generales y Transversales que se detallan en el siguiente listado (disponible en la web de información general del MUII de la UAH): Competencias Básicas, Generales y Transversales. Por otro lado, esta asignatura contribuye a que los estudiantes procedentes de Grados de la rama de Ingeniería Industrial aborden con garantías las materias que proporcionan las competencias de la Orden Ministerial donde se define el Master Universitario en Ingeniería Industrial, a través de las siguientes competencias específicas: Código CES7 CES8 Competencias a adquirir Conocimiento de los fundamentos y aplicaciones de la electrónica analógica y digital. Conocimiento de los elementos básicos de un sistema digital electrónico basado en microprocesador. Página 3

4 Los resultados de aprendizaje esperados en el alumno con esta asignatura son los siguientes: RACF10: Identificar y caracterizar correctamente los dispositivos electrónicos básicos (diodos, transistores y amplificadores integrados): principio de funcionamiento; símbolos; zonas de trabajo; parámetros lineales y no lineales; y aplicaciones típicas. RACF11: Especificar, diseñar y medir circuitos básicos de amplificación y acondicionamiento de señal. RACF12: Planificar y programar tareas en sistemas digitales básicos basados en microprocesador. 3. CONTENIDOS En esta asignatura, se trabajan de forma teórico-práctica los siguientes ítems: Herramientas de análisis: simulación analógica; introducción a PSpice. Modelado de amplificadores: tipos, parámetros, funciones de transferencia y respuesta en frecuencia. Amplificadores operacionales. Aplicaciones lineales básicas. Introducción al filtrado de señales. Dispositivos electrónicos discretos: diodos y transistores. Parámetros y modelos. Aplicaciones lineales. Circuitos electrónicos no-lineales y en conmutación: comparadores, conformadores de onda. Rectificadores y conversores de energía. Circuitos digitales. Introducción a los sistemas de adquisición de datos. Sensores y actuadores: parámetros característicos. Circuitos de acondicionamiento de señal. Sistemas digitales programables basados en microprocesadores: estructura y organización hardware/software. Sistemas de memoria. Organización y gestión. Interfaces estándar de Entrada/Salida: paralelo y serie. Introducción a las Comunicaciones inalámbricas. Debido al carácter de Complementos de Formación de esta asignatura, los bloques de contenidos, su duración y secuenciación durante la impartición de la asignatura, se adaptarán dinámicamente al perfil de los alumnos del curso. No obstante, las posibles carencias de cada alumno en su formación básica, deberán ser trabajadas por cuenta del mismo, bajo el apoyo y supervisión del profesor. El trabajo teórico-práctico sobre los temas bajo estudio se concretará en el uso simultáneo de materiales documentales y métodos experimentales, apoyando en lo posible conceptos y definiciones con medidas sobre circuitos prácticos, tanto virtuales (simulación) como físicos. Página 4

5 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS 4.1. Distribución de créditos (especificar en horas) Número de horas presenciales: Número de horas de trabajo propio del estudiante: Total horas: 45h de clases teórico-prácticas, laboratorio, pruebas y ejercicios de evaluación. 67 h 112 h 4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos Las actividades formativas se dividen en clases expositivas, seminarios, clases de problemas, prácticas de laboratorio, etc., de la siguiente forma: Clases expositivas Definición de objetivos y presentación de los materiales de trabajo. Fundamentos teóricos, antecedentes y técnicas de análisis y/o modelado disponibles. En su caso, parámetros de dimensionado y diseño de circuitos y sistemas electrónicos. Herramientas de análisis y diseño. Referencias documentales Clases de problemas y/o laboratorio Ejercicios y prácticas de carácter formativo: planteamiento del problema (análisis y/o diseño); técnicas de resolución; fuentes de información y manejo de herramientas de apoyo. En el caso del laboratorio: instrumentación asociada, operativa e interpretación de resultados Tutorías y seminarios Seguimiento de los resultados formativos y discusión de los mismos. Propuesta de acciones de corrección, en su caso. Actividades formativas complementarias, sobre las materias y competencias objetivo de esta asignatura Pruebas, ejercicios y/o problemas de seguimiento En correspondencia con cada bloque temático o de actividades, se plantearán ejercicios y problemas a resolver de forma personal o grupal. En su caso, el alumno Página 5

6 o grupo de alumnos deberá exponer en público sus propuestas y/o resultados obtenidos durante o al final de la resolución de la prueba planteada. Algunos de los ejercicios propuestos se desarrollarán en entornos controlados, en tiempo y recursos, con objeto de comprobar el grado de adquisición individual (por cada alumno) de los objetivos formativos marcados. 5. EVALUACIÓN: Instrumentos, criterios de evaluación y de calificación El proceso de evaluación tiene por objetivo valorar el grado y profundidad de las competencias adquiridas por el alumno. Tal proceso se fundamenta en la evaluación continua del estudiante. No obstante, todo alumno puede solicitar acogerse al modelo de evaluación final, para lo cual deberá cumplir los requisitos y seguir los procedimientos de solicitud establecidos por la Escuela. La evaluación del proceso de aprendizaje de todos los alumnos que no cursen tal solicitud o vean denegada la misma se realizará, por defecto, de acuerdo al modelo de evaluación continua. Los criterios de evaluación que se apliquen en las diversas pruebas que forman parte del proceso revisan los aspectos fundamentales trabajados en las diferentes sesiones formativas de la asignatura. A través de los procedimientos de evaluación y criterios de calificación (definidos más adelante), se trata de verificar que el alumno alcanza los resultados del aprendizaje descritos en el punto 2, los cuales aseguran la adquisición (parcial o total) de las competencias también allí descritas. 5.1 Criterios de Evaluación Los criterios de evaluación observarán que el alumno: CE1: Enuncia las propiedades fundamentales de los dispositivos electrónicos, los modelos aplicables y sus márgenes de funcionamiento. CE2: Aplica correctamente los fundamentos teóricos y las técnicas de resolución correspondientes para el análisis de los circuitos electrónicos. CE3: Resuelve sencillos ejercicios de síntesis de circuitos electrónicos a partir de un conjunto dado, reducido, de especificaciones. CE4: Justifica razonadamente los pasos y etapas seguidos para la resolución de problemas de análisis y síntesis de circuitos electrónicos CE5: Mide las características y parámetros fundamentales de los circuitos electrónicos, usando las herramientas y métodos apropiados. CE6: Documenta, adecuada y razonadamente, los trabajos teórico/prácticos realizados. CE7: Exponer y presenta los resultados de los procesos de análisis y/o síntesis asociados a los trabajos desarrollados. Página 6

7 5.2 Instrumentos de Evaluación Los Criterios de Evaluación, definidos en la sección 5.1, se aplican sobre los siguientes instrumentos de evaluación: Pruebas y ejercicios de ejecución libre (EC1 y EC2), a realizar de manera individual y/o grupal, y distribuidas en diversas sesiones dentro del calendario de actividades del curso. Estas pruebas consistirán en ejercicios teórico-prácticos que abarquen las materias incluidas en los bloques de contenidos de la asignatura. Cada conjunto de pruebas concluye con un entregable final correspondiente (aproximada pero no exclusivamente) con los contenidos de las partes Analógica (EC1) y Digital (EC2). Prueba objetiva de evaluación intermedia (PEI), a realizar en una fecha intermedia del calendario de actividades. Es una prueba individual, escrita y/o con apoyo de ordenador, que consiste en la resolución de ejercicios de análisis y/o síntesis sobre los temas y cuestiones correspondientes a las materias impartidas en la asignatura hasta la fecha de la prueba. Una prueba de conjunto final (PEF), de asistencia obligatoria, con varias cuestiones (teórico-prácticas, de análisis y/o síntesis) referidas a aspectos concretos de todos los contenidos y actividades abarcados por la asignatura: teoría, ejercicios y laboratorio. 5.3 Criterios de Calificación Esta sección cuantifica los criterios de calificación fijados para superar la asignatura Convocatoria Ordinaria (Evaluación Continua): La siguiente tabla resume las relaciones entre las competencias, los resultados de aprendizaje y los elementos de evaluación de esta asignatura. Igualmente se especifica el peso de cada instrumento de evaluación en la calificación final: Competencia Resultado Aprendizaje Criterio de Evaluación Instrumento de Evaluación Peso en la calificación CES7 RACF10 y RACF11 CE1 a CE7 EC1 15% CES7, CES8 RACF10 a RACF12 CE1 a CE7 EC2 15% CES7, CES8 (*) RACF10 a RACF12 (*) CE1 a CE7 PEI (*) 30% CES7, CES8 RACF10 a RACF12 CE1 a CE7 PEF 40% (*) La evaluación de resultados y competencias en la PEI depende de la temporización del curso y su relación con los Bloques de Contenido impartidos hasta su fecha de realización. El alumno superará la Evaluación Continua al demostrar un nivel apropiado en la adquisición de sus conocimientos y destrezas teórico-prácticas y experimentales. Para ello, deberá obtener una calificación global ponderada igual o superior a 5/10. Página 7

8 Los alumnos que no estén satisfechos con la calificación obtenida en la PEI, tendrán opción a cambiar dicha calificación mediante pruebas adicionales a realizar junto a la prueba de conjunto (PEF). Estas pruebas adicionales tendrán la misma ponderación que la PEI en la calificación final. Dentro del modelo de Evaluación Continua, el alumno que no realice todas las pruebas durante el periodo presencial de la asignatura (pruebas EC1, EC2 y PEI) será calificado como No Presentado en la convocatoria ordinaria Convocatoria ordinaria, modelo de Evaluación Final: Para el caso del modelo de Evaluación Final, la siguiente tabla especifica el peso de cada instrumento de evaluación en la calificación: Competencia Resultado Aprendizaje Criterio de Evaluación Instrumento de Evaluación Peso en la calificación CES7 RACF10 y RAFC11 CE1 a CE7 EC1 (*) 15% CES7, CES8 RACF10 a RAFC12 CE1 a CE7 EC2 (*) 15% CES7, CES8 RACF10 a RAFC12 CE1 a CE7 PEF 70% (*) La realización de estas pruebas teórico-prácticas podrá realizarse durante el curso, sin necesidad de asistencia, bajo supervisión del responsable de la asignatura. Las entregas EC1 y EC2 se realizarán antes de la fecha de la PEF, en fechas acordadas con el responsable de la asignatura. El alumno superará la Evaluación Final al demostrar un nivel apropiado en la adquisición de sus conocimientos y destrezas teórico-prácticas y experimentales. Para ello, deberá obtener una calificación global ponderada igual o superior a 5/10. Dentro del modelo de Evaluación Final, el alumno que no realice todas las pruebas o entregas mostradas en la tabla anterior (pruebas EC1, EC2 y PEF) será calificado como No Presentado en la convocatoria ordinaria Convocatoria extraordinaria: Para todos los alumnos, la convocatoria extraordinaria seguirá las pautas fijadas para la convocatoria ordinaria en su modelo de Evaluación Final (sección 5.3.2). 6. BIBLIOGRAFÍA 6.1 Bibliografía Básica Circuitos Microelectrónicos. Sedra & Smith. Edición 5ª (2006). Editorial McGraw- Hill Interamericana de España S.L. ISBN-10: ; ISBN-13: Electrónica. Allan R. Hambley. Editorial: Pearson Educación (2001). ISBN-13: Página 8

9 Fundamentos de Sistemas Digitales. Thomas L. Floyd. Edición 9ª. Editorial: Prentice-Hall (2006). ISBN-13: Bibliografía Complementaria Circuitos Electrónicos. Análisis, simulación y diseño. Norbert R. Malik. Ed.: Prentice-Hall ISBN-13: Embedded Systems: Introduction to Arm Cortex(TM)-M Microcontrollers (Volume 1). Jonathan W. Valvano. Edición: CreateSpace Independent Publishing Platform (May 26, 2012). ISBN-13: Embedded Systems: Real-Time Interfacing to Arm Cortex(TM)-M Microcontrollers (Volume 2). Jonathan W. Valvano. Edición: CreateSpace Independent Publishing Platform (May 26, 2012). ISBN-13: Página 9