UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN - TACNA F A C U L T A D D E C I E N C I A S ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FÍSICA APLICADA SYLLABUS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 1.0 DATOS GENERALES 1.1 Facultad : Ciencias 1.2 Escuela Académico Profesional : Física Aplicada 1.3 Año de estudios : Tercero 1.4 Horas Semanal : Teoría: 04; Práctica: 02 1.5 Régimen : Semestral (II Semestre) 1.6 Departamento Académico : Física 1.7 Profesor : MSc. Alberto Enrique Cohaila Barrios. 1.8 Año Académico : 2008 2.0 DESCRIPCION DEL CURSO El contenido del curso en general comprende el análisis y diseño de circuitos con transistores UJT útiles para la amplificación en señales de baja frecuencia. En la Unidad 1se ve el análisis y circuitos con diodos. La Unidad 2 se plantea el diseño de fuentes de alimentación usando dispositivos semiconductores. La unidad 3 trata del diseño de circuitos con transistores UJT tanto en corriente continua y corriente alterna. La unidad 4 que corresponde al análisis y diseño de amplificadores de audio por medio de parámetros híbridos. Finalmente se trabaja con los transistores de efecto de campo (FET) en AC y DC. 3.0 OBJETIVOS GENERALES Al finalizar el desarrollo del curso el estudiante estará en condiciones de: 3.1 Proporcionar destreza en el análisis y diseño de circuitos electrónicos. 3.2 Conocer el principio de construcción, aplicaciones y funcionamiento de los elementos semiconductores básicos como son el diodo y el transistor, así mismo analizar, diseñar y polarizar estos elementos en los circuitos. 3.3 Diseñar e implementar fuentes de alimentación fijas y variables. 3.4 Analizar y diseñar amplificadores multietapa de baja frecuencia en pequeña señal. 3.5 Obtener el equivalente híbrido de circuitos de audio transistorizado. 4.0 METODOLOGIA Para cumplir con los objetivos formulados y los contenidos de la materia se tendrá en cuenta que las clases teóricas serán expositivas, demostrativas y complementadas. Asi mismo se utilizará la dinámica grupal para resolver problemas, prácticas dirigidas y/o seminarios. Se propiciará discusiones de temas específicos y la parte Experimental deberá realizarse con la participación activa de los estudiantes y la orientación del Profesor. 5.0 SISTEMA DE EVALUACION 5.1. Procedimiento de Evaluación El estudiante tendrá que rendir 2 Exámenes parciales (EP) y 3 prácticas calificadas (PC) con una duración de dos horas. Se le encargará trabajos de investigación y la solución de problemas, teniendo que asistir en forma obligatoria a las prácticas de laboratorio programadas y la presentación de los informes respectivos. - 1 -
5.2. Promedio Final El promedio final para aprobar el curso se determinará con la siguiente fórmula: NF = 0, 60*(PE) + 0, 40*(PL) Donde: NF = Nota Final PE = Promedio de exámenes parciales PL = Promedio de laboratorio El Promedio de laboratorio se obtendrá a partir de la siguiente fórmula: PL = 0, 35*PI + 0, 50*PC + 0, 15*TI Donde: PI = Promedio de informes de laboratorio y/o simulación PC = Promedio de prácticas calificadas TI = Promedio de trabajos de investigación. 5.3. Requisitos de Aprobación 1 Ser alumno regular: Se considera alumno regular al estudiante con una asistencia mínima del 70 % (2 tardanzas equivalen a una inasistencia)a las clases teóricas y el 100% de las prácticas durante el desarrollo del curso. 2 Haber alcanzado una nota final (NF) mayor o igual a 10,5; en caso contrario tendrá derecho a un examen de aplazados si es alumno regular y no tiene una nota final menor a 07. 6.0 CONTENIDOS 61. Unidad 01: ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON DIODOS SEMICONDUCTORES Duración: 08 horas teóricas y 04 horas práctica. Objetivo específico: Al finalizar la Unidad 01 el estudiante estará en condiciones de: - Conocer los principios de la construcción y el funcionamiento de un diodo semiconductor. - Conocer los principios de la construcción y el funcionamiento de otros diodos como el Zener y el LED. - Analizar, diseñar y construir circuitos utilizando uno o varios diodos. 6.1.1 Propiedades básicas de los elementos no lineales. Análisis gráfico con un elemento de circuito no lineal. 6.1.2 Introducción a la teoría del diodo semiconductor: Breve descripción de algunos conceptos de la física del estado solidó. Semiconductores Intrínsecos, Semiconductores Extrínsecos: Semiconductor extrínseco tipo p y tipo n. 6.1.3 El Diodo semiconductor: Propiedades, simbología 6.1.3.1 Polarización directa: Curva característica 6.1.3.2 Polarización inversa: Curva característica. 6.1.4 Diodos ideales y diodos reales. 6.1.5 Análisis de circuitos con diodos: Recta de carga en continua. Análisis en pequeña señal: 6.1.5.1 Resistencia estática 6.1.5.2 Resistencia dinámica. 6.1.7 Recta de carga en alterna. 6.1.6 Circuitos de conmutación, recortadores, sujetadores, enclavadores, etc. 6.1.7 El diodo Zener: Propiedades, simbología. 6.1.8 Otros diodos especiales: Diodo Schottky. DiodoVaractor. Diodo Túnel. 6.1.9 Simulación y modelado de circuitos con diodos en Multisim 10.0-2 -
6.1.10 Problemas y ejercicios de aplicación. 6.2 Unidad 02: DISEÑO DE FUENTES DE ALIMENTACIÓN Duración: 08 horas teóricas y 04 horas práctica. Objetivo específico: Al finalizar la Unidad 02 el estudiante estará en condiciones de: - Diseñar e implementar fuentes de alimentación fijas y variables. - Conocer y comprender como trabaja una fuente de alimentación simétrica. 6.2.1 Diagrama de bloques de una fuente de alimentación no regulada. 6.2.2 El transformador: Tipos de transformadores. Elevadores, aisladores y reductores 6.2.3 Rectificación de media onda: Factor de rizado. Características y aplicaciones de los circuitos rectificadores de media onda. Parámetros de funcionamiento. 6.2.4 Rectificación de onda completa: Factor de rizado. Características y aplicaciones de los circuitos rectificadores. Parámetros de funcionamiento. 6.2.4.1 Rectificador onda completa con transformador con toma central. 6.2.4.2 Rectificador onda completa tipo puente 6.2.5 Filtrado: Filtro con condensador. Filtro a inductancia. Filtros L-C. Filtros de varias etapas. 6.2.6 Estabilizadores de tensión: Reguladores con Zener y C.I. El CI 78XX 6.2.7 Simulación y modelado de fuente continua en Multisim 10.0 6.2.8 Problemas y ejercicios de aplicación. 6.3 Unidad 03: ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES Objetivo específico: Al finalizar la Unidad 03 el estudiante estará en condiciones de: - Conocer los principios de la construcción y el funcionamiento de un transistor de unión bipolar (BJT). - Aprender a polarizar en CD un transistor de unión bipolar en sus distintas configuraciones. - Conocer los principios de la construcción y el funcionamiento de un transistor de unión bipolar. - Analizar, diseñar y construir circuitos amplificadores de audio usando el transistor BJT. 6.3.1 El transistor BJT. Clasificación de los transistores: Bipolares (BJT) y Unipolares (FET). 6.3.2 Conducción de corriente en el transistor de unión. Parámetros del transistor. 3.6.2.1 Transistor en montaje Base común 3.6.2.2 Transistor en montaje Colector común 3.6.2.3 Transistor en montaje Emisor común 6.3.3 Amplificación de corriente en el transistor: Amplificación en clase A, B y C. 6.3.4 Análisis gráfico de los circuitos con transistores: Métodos de polarización del transistor. 3.6.4.1 Polarización básica del transistor 3.6.4.2 Polarización con realimentación 3.6.4.3 Polarización universal del transistor 6.3.5 Características. La recta de carga en continua. Punto de operación del transistor. 6.3.5 Transistor Darlington 6.3.6 Condensadores de acoplo y desacoplo 6.3.7 Máxima excursión simétrica 6.3.8 Análisis del factor de estabilidad térmica 6.3.9 Simulación y modelado de circuitos a transistores en Multisim 10.0-3 -
6.3.10 Problemas y ejercicios de aplicación. 6.4 Unidad 04: ANÁLISIS Y DISEÑO DE AMPLIFICADORES DE AUDIO - FRECUENCIA Objetivo específico: Al finalizar la Unidad 04 el estudiante estará en condiciones de: - Efectuar medidas correctas de amplitud frecuencia y fase de una señal. - Usar correctamente el contador digital de frecuencia. 6.4.1 Modelo de parámetro híbridos en los transistores 6.4.2 Configuraciones del transistor. Amplificadores en clase A. 6.4.3 Calculo de ganancias. Acoplamientos. 6.4.4 Reflexión de impedancias en el transistor 6.4.5 Circuitos con varios transistores: 6.4.5.1 Amplificador Darlington. Introducción al amplificador diferencial. 6.4.5.2 Amplificador diferencial con control de equilibrio. El CMRR. 6.4.6 Amplificador multietapa. 6.4.7 Funciones de transferencia. Ceros y polos. Diagramas de bode. Frecuencias de corte inferior y superior. Aplicaciones. 6.4.8 Simulación y modelado de parámetros del transistores en Multisim 10.0 6.4.9 Problemas y ejercicios de diseño. 6.5 Unidad 05: EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET) Objetivo específico: Al finalizar la Unidad 05 el estudiante estará en condiciones de: - Conocer las propiedades de los capacitares, inductores y transformadores como componentes eléctricos. - Conocer los principios de la construcción y el funcionamiento de un transistor de efecto de campo (FET). - Aprender a polarizar en CD un transistor de efecto de campo. 6.5.1 Introducción a la teoría del JFET 6.5.2 El JFET: Características: Tipos y clasificación. Curva de transferencia y sistema de Polarización. 6.5.3 FET de enriquecimiento y de empobrecimiento. 6.5.3.1 PFET 6.5.3.2 NFET 6.5.4 El MOSFET: Curva de trasconductancia y sistema de polarización 6.5.5 El CMOS 6.5.6 El VMOS 6.5.7 Simulación y modelado de circuitos a JFET con Multisim 10.0 6.5.8 Problemas y ejercicios de aplicación. 7.0 BIBLIOGRAFIA BÁSICA 1. Savant. C, Roden. M, Carpenter. G, DISEÑO ELECTRÓNICO, Addison-Wesley Iberoamericana, 1992 2. Albert Paul Malvino: Principios de Electrónica. Prentice-Hill, Inc USAa. México, 1991. - 4 -
3. Boylestad - Nashelky: Electrónica Teoría de Circuitos. Prentice-Hall. Reston, E.U.A., 1984. 4. Sedra/Smith: Circuitos Microelectrónicas. Cuarta edición. Oxford USA, 2003. 5. Mark N. Horenstein: Microelectrónica: Circuitos y Dispositivos. 2da. Edición. Prentice Hall Hispanoamericana, S. A., 2003 6. Donald L. Schilling Charles Belove: Circuitos Electrónicos: Discretos e Integrados. Tercera edición. McGraw-Hill, Inc. U.S.A., 1993 7. Juan F. Tisza C.: Los Dispositivos Electrónicos y sus Aplicaciones. Princeliness E.I.R.L. Peru, 1990. 8. Jacob Millman Cristos C. Halkias: Dispositivos y Circuitos Electrónicos. Ed., Editorial Océano. México, 1986. 9. Jacob Millman Herbert Taub: Circuitos de Pulso, Digitales y de Conmutación. Ed., Editorial Océano. México, 1986. 10. Millman Halkias, "Electrónica Integrada". Tacna, Diciembre del 2008 MSc. Alberto E. Cohaila Barrios - 5 -