Circuitos Electrónicos

Universidad de Sevilla Departamento de Ingeniería Electrónica Curso 2006-2007 Programa de la asignatura: Circuitos Electrónicos 2º Ingeniero de Telecomunicación http://www.dinel.us.es/docencia Septiembre 2006

Circuitos Electrónicos Programa de la Asignatura. 2º Curso Ingeniero de Telecomunicación. Departamento de Ingeniería Electrónica. Escuela Superior de Ingenieros. Universidad de Sevilla. Revisión: Septiembre de 2006 INTRODUCCIÓN La asignatura Circuitos Electrónicos es la segunda asignatura de electrónica con que se encuentra el alumno de Ingeniería de Telecomunicaciones. Esta asignatura tiene como base los conocimientos adquiridos por el alumno en la asignatura Tecnología y Componentes Electrónicos y Fotónicos de primer curso de la misma titulación. En dicha asignatura se han elaborado los modelos de comportamiento de los semiconductores y sus circuitos de polarización. Es a partir de la asignatura de Circuitos Electrónicos donde se estudian circuitos con funcionalidad básica claramente definida. Durante el primer parcial se analizan los circuitos digitales combinacionales y secuenciales, pasando por los sistemas de media escala de integración. Por último se estudian las familias lógicas más importantes. En el segundo parcial se estudian los circuitos analógicos básicos, destacándose el estudio del amplificador operacional y sus aplicaciones. La asignatura consta de dos partes: Parte Teórico-Práctica (2 5 horas semanales) en la que se estudian las bases teóricas y se realizan ejercicios aclaratorios en la pizarra. Prácticas en Laboratorio (1 hora semanal). En donde se desarrollan prácticas de manejo de instrumentación básica electrónica, se realizan simulaciones de circuitos y se diseñan y montan circuitos con componentes discretos básicos PROFESORADO El profesorado responsable de la asignatura será el siguiente: José Manuel Quero Reboul. Doc. Ing. Ind. Catedrático de Universidad. Jorge Chávez Orzáez. Doc. Ing. Ind. Profesor Titular. Manuel Perales Esteve Doc. Ing. Ind. Profesor Asociado. Antonio Luque Estepa. Doc. Ing. Ind. Profesor Colaborador. Carmen Aracíl Fernández. Ing. Electrónica. Profesora Colaboradora. A contratar. 2

PROGRAMA DE LA PARTE TEÓRICO-PRACTICA ELECTRÓNICA DIGITAL (1 er Parcial). 1. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DIGITAL. 1.1. Introducción. 1.2. Propiedades de los Circuitos Digitales. 1.3. Definiciones de Márgenes de Ruidos. 1.4. Características en el tiempo de la Señales Digitales. 1.5. Escala de Integración. 2. SINTESIS DE CIRCUITOS DIGITALES COMBINACIONALES. 2.1. Introducción. 2.2. Álgebra de Boole. 2.3. Funciones Lógicas. 2.4. Simplificaciones de Funciones Lógicas. Mapas de Karnaugh. 2.5. Señales transitorias en Circuitos Digitales Combinacionales. 3. CIRCUITOS COMBINACIONALES BÁSICOS. 3.1. Introducción. 3.2. Multiplexores. 3.3. Decodificadores. 3.4. Codificadores. 3.5. Convertidores de Código. 4. CIRCUITOS ARITMÉTICO-LÓGICOS. 4.1. Semisumador y Sumador Completo. 4.2. Sumador Serie y Paralelo. 4.3. Sumadores Rápidos con Acarreo Anticipado. 4.4. Multiplicadores y Divisores. 4.5. Otros Circuitos Aritméticos. 4.6. La Unidad Aritmético Lógica (ALU). 5. CIRCUITOS SECUENCIALES. BIESTABLES. 5.1. Introducción. 5.2. Biestable R-S Asíncrono. 5.3. Biestable Sincronizado por Nivel. 5.4. Biestable Maestro-esclavo (Master-Slave). 5.5. Biestable Sincronizado por Flancos. 5.6. Tipos de Biestables. Circuitos de Catálogo. 6. SÍNTESIS DE CIRCUITOS SECUENCIALES SÍNCRONOS. 6.1. Introducción. Circuitos Secuenciales Asíncronos y Síncronos. 6.2. Síntesis. 6.2.1. Tabla de Transición de Estados. 6.2.2. Tabla de Fusión. 6.2.3. Codificación de Estados. Máquinas de Moore y Mealy. 6.2.4. Circuitos Combinacionales de Entrada y Salida. 6.2.5. Camino crítico y máxima frecuencia de conmutación. 3

6.3. Ejemplos. 7. CIRCUITOS SECUENCIALES. REGISTROS Y CONTADORES 7.1. Registros 7.1.1. Estructura de un Registro de Desplazamiento. 7.1.2. Registro de Desplazamiento Bidireccional. 7.1.3. Aplicaciones. 7.1.4. Circuitos de Catálogo. 7.2. Contadores. 7.2.1. Contadores Asíncronos. 7.2.2. Contadores Síncronos. 7.3. Contadores Reversibles. 7.4. Contadores de Módulo Cualquiera. 7.5. Otros Contadores. 7.6. Circuitos de Catálogo. 8. LÓGICA CMOS ESTATICA. 8.1. Introducción. 8.2. El Inversor CMOS. 8.2.1. Función de Transferencia. 8.2.2. Características. 8.2.3. Latch-Up. 8.2.4. Tiempo de Conmutación. 8.3. Puertas Lógicas CMOS. 8.4. Puertas Triestado. 8.5. Biestables. 8.6. Especificaciones de los fabricantes. 9. LÓGICAS CMOS DINAMICAS. 9.1. Puertas CMOS Dinámicas. Lógica Dominó. 9.2. Puerta C 2 MOS. 9.3. Protección de Puertas CMOS. 10. LÓGICAS PSEUDO-NMOS Y PUERTAS DE TRANSMISIÓN 10.1. Pseudo-nMOS. 10.2. Lógica con Puertas de Transmisión. 10.2.1. Puerta de Transmisión. 10.2.2. Función de Transferencia. 10.2.3. Circuitos Lógicos. 10.2.4. Biestables. 11. LÓGICA TRANSISTOR-TRANSISTOR (TTL). 11.1. Orígenes. Lógicas Resistencia-Transistor (RTL) y Diodo-Transistor (DTL). 11.2. Puerta TTL Standard. 11.2.1. Transistor Multiemisor de Entrada. 11.2.2. Salida Totem-Pole. 11.3. Puertas a Colector Abierto y Puertas Triestado. 11.4. Familias TTLs. Características de Catálogo. 11.5. Interfaces entre Lógica TTL y CMOS. 4

12. LÓGICA DE ACOPLO POR EMISOR (ECL). 12.1. Puerta ECL Básica. 12.2. Características de Transferencia. 12.3. Características de Catálogo. 12.4. Comparación con otras Lógicas Bipolares. ELECTRÓNICA ANALÓGICA (2º Parcial). 1. MODELADO DE DISPOSITIVOS. 1. Introducción. 2. Modelo DC o Modelo de gran señal. 3. Modelo AC o Modelo de pequeña señal. 2. MODELO DEL DIODO. 1. Modelo gran señal. 2. Modelo pequeña señal 3. MODELO DEL TRANSISTOR BJT 1. Modelo gran señal 2. Modelo pequeña señal 4. EL MODELO DEL TRANSISTOR MOSFET 1. Modelo gran señal 2. Modelo pequeña señal 5. POLARIZACIÓN Y ESTABILIDAD TÉRMICA DE TRANSISTORES 1. Introducción 2. Circuitos de Polarización Discreta 3. Polarización en Circuitos Integrados 6. BLOQUES CONTRUCTIVOS BÁSICOS 1. Resistencias Activas 2. Fuentes de Corriente 3. Espejos de Corriente 7. AMPLIFICADORES DE UNA ETAPA 1. Introducción. Definiciones. 2. Configuración en Emisor Común 3. Configuración en Colector Común 4. Configuración en Base Común 8. AMPLIFICADORES MULTIETAPAS 1. Amplificadores de Acoplamiento Directo 2. Acoplamiento R-C 3. Análisis de Circuitos Multietapas 5

9. RESPUESTA EN FRECUENCIA 1. Introducción 2. Respuesta en Alta Frecuencia 3. Respuesta en Bajas Frecuencias 10. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS 1. Introducción a los Sistemas Realimentados 2. Realimentación Ideal 11. ESTABILIDAD AMPLIFICADORES REALIMENTADOS 1. Efecto de la Realimentación sobre el Ancho de Banda 2. Estabilidad 3. Compensación 12. AMPLIFICADORES OPERACIONALES: ESTRUCTURA INTERNA 1. Introducción 2. Amplificador Diferencial: Modo Diferencial y Modo Común 3. Arquitectura de un Amplificador Operacional 4. Amplificadores Operacionales Reales 13. AMPLIFICADORES OPERACIONALES: APLICACIONES LINEALES 1. Montajes Inversor y No Inversor 2. Montaje Sumador 3. Montajes Integrador y Diferenciador 14. AMPLIFICADORES OPERACIONALES: APLICACIONES NO LINEALES 1. Comparador 2. Comparador Regenerativo: Schmitt Trigger 3. Diodo Ideal 15. GENERADORES DE ONDA 1. Generador de Onda Cuadrada: Multivibrador Astable 2. Generador de Onda Triangular. 6

PRACTICAS DE LABORATORIO. Las prácticas de laboratorio consistirán en: Seminarios introductorios donde se darán los fundamentos necesarios para la realización de las prácticas. Desarrollo previo de una memoria teórica previa a la práctica. La simulación y/o realización de los circuitos propuestos en las prácticas. Realizaciones prácticas de algunos de los montajes propuestos. Examen de prácticas de cada parcial. Relación de Prácticas. 1. Simulación de circuitos digitales. 2. Características reales de los componentes. 3. Características de fabricante. 4. Contadores. 5. Diseño digital con máquinas de estado. 6. Circuitos aritméticos. 7. Aplicación. Diseño y fabricación de PCB. 8. Aplicación. Montaje y pruebas. 9. Circuitos analógicos discretos. 10. Simulación de amplificadores a base de transistores. 11. Simulación de modelos de pequeña señal. 12. Amplificador operacional. La asistencia de estas prácticas es obligatoria para todos los alumnos, con independencia de que sean o no repetidores de la asignatura. Por cada práctica se entregará un cuestionario teórico individualizado que deberá ser entregado el mismo día de la celebración de la práctica para poder realizarla. Se entrega una normativa específica de prácticas antes del comienzo de las mismas. EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Para aprobar la asignatura será necesario aprobar de forma independiente cada parcial de la asignatura en cualquiera de las convocatorias con un mínimo de 4 5 puntos. La evaluación del cada parcial se compone en un 80% de la calificación del examen y en un 20% de la calificación de las prácticas. Es necesaria una calificación mínima de 4 5 puntos en cada parte para hacer media. La evaluación de las prácticas se compondrá de los estudios previos, la asistencia y examen de las mismas. Los exámenes parciales eliminan materia para la convocatoria de Junio pero no para las demás. Dado que ambos parciales estudian materias independientes, se deberán aprobar por separado, o poderse compensar a partir de un 4 5. La calificación final será la media de la obtenida en cada parcial, siendo necesaria una calificación mínima de 4 5 puntos en cada parcial para hacer media. Para aprobar es necesario obtener un mínimo de 5 puntos. 7

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA ELECTRÓNICA DIGITAL ''Análisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales''. H.T. Nagle, B.D. Carroll y J.D. Irwin. Prentice Hall, 1996 ''Diseño Digital. Principios y Prácticas''. J.F. Wakerly. 2001. ''CMOS Logic Circuit Design''. J.P.Uyemura. Kluwer Academic Publishers, 1999 ''CMOS Circuit Design, Layout and Simulation''. R.J. Baker, H.W. Li y D.E. Boyce. IEEE Press, 1998 ''Fundamentos de Sistemas Digitales''. T.L. Floyd. Prentice Hall. 2000. ''Problemas Resueltos de Electrónica Digital''. Javier García Zúbia. Thomson. 2003. ELECTRÓNICA ANALÓGICA ''Circuitos Electronicos'' Norbert R. Malik, Prentice Hall 1996, ISBN 84-89660-03-4 "Design of Analog Cmos Integrated Circuits" Behzad Razavi, McGraw-Hill, 1999, ISBN 00-72372-71-0 ''VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits'' Geiger R.L., Allen P.E., Strader N.R. McGraw-Hill, 1990. ISBN 0-07-023253-9 ''Microelectronics'' Millman J. Grabel A. McGraw-Hill, 1988. ISBN 0-07-100596-X ''Electronica: Teoria de Circuitos'' Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky, Prentice Hall 1997, ISBN 968-880-805-9 8