Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS ELECTRÓNICOS Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS.

Presentación del tema: "Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS ELECTRÓNICOS Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS."— Transcripción de la presentación:

1 Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS ELECTRÓNICOS Universidad Tecnológica del Centro Programa de la Asignatura SISTEMAS ELECTRÓNICOS Fecha: Sep, 2008 Trimestre: IV Código: F1004 CarrerasPre-Requisitos EvaluaciónModalidad Elaborado por: Fecha F1003 1ER PARCIAL 30%, 2DO PARCIAL 30%, TUTORÍA 20%, LABORATORIO 20% La cátedra de Electrónica. Septiembre, 2008 Temario Sinóptico Objetivos Generales INGENIERÍA DE REDES Y COMUNICACIONES. MAGISTRAL 4 HORAS Bibliografía Recomendada: -Hambley, Alan R. “Electrónica”. Editorial Prentice Hall. 2001. -Norbert R, Malik. “Circuitos Electrónicos: Análisis, Simulación y Diseño”. Editorial Prentice Hall. 1996. -Rashid, Muhammad H. “Circuitos Microelectrónicos análisis y diseño”. International Thomson Editores. 2000. Elaborado por: Principios del modelado y procesamiento de señales. El decibelio. Amplificadores Operacionales y sus apli- caciones. Limitaciones. Introducción a la electrónica del estado sólido: la física de los semiconductores. Diodos de potencia de estado sólido. Rectificación y filtraje. El Diodo Zener. Fuentes de alimentación. Transistores de unión bipolares (BJT). Amplificadores con BJT. Transistores de efecto de campo (FET). Amplificadores con MOSFET de acumu- lación. La realimentación. NOTA: El alumno que no apruebe el laboratorio no tiene derecho a la nota de tutoría. En ese caso la nota de tutoría se transformará en 01 puntos. Al finalizar este curso los estudiantes serán capaces de describir los meca- nismos de primer orden asociados al fun- cionamiento de una unión p-n, al tran- sistor bipolar (BJT) y al transistor MOSFET de acumulación. Serán capaces de ana- lizar, con modelos idealizados en dc y pequeña señal, circuitos rectificadores y amplificadores con operacionales, BJT y MOSFET. También serán capaces de explicar y aplicar conceptos básicos de realimentación a casos relativamente sencillos. TUTORÍA 2 HORAS LABORATORIO 2 HORAS

2 Sesiones Nos. 1 y 2. 1Principios del modelado y procesamiento de señales. 1.1Diagramas de bloques de los sistemas electrónicos. 1.2Las fuentes controladas y su uso en los modelos de circuitos. La fuente de tensión controlada por tensión y la ganancia de voltaje. La fuente de corriente controlada por corriente y la ganancia de corriente. Otras fuentes controladas y otras definiciones de ganancia. 1.3 Modelos de señal para amplificadores. Modelo para el amplificador de tensión. Modelo para el amplificador de corriente. Modelos para los amplificadores de transconductancia y transresistencia. 1.4Determinación de las resistencias de entrada y salida de un amplificador. 1.5El decibelio Objetivos: Describir el comportamiento de fuentes controladas y amplificadores a través de modelos, de forma que faciliten las predicciones acerca de cómo funciona un sistema electrónico. Sesiones Nos. 3 a 6. 2Amplificadores operacionales. 2.1El amplificador operacional ideal. Símbolo de circuito y terminales. Modelo de señal para el amplificador ideal. 2.2Circuitos con amplificadores operacionales ideales: Principios de modelado y análisis. 2.3Reglas básicas para el análisis de circuitos electrónicos. 2.4Circuitos con amplificadores operacionales y realimen- tación negativa: el amplificador inversor y no inver- sor; circuito seguidor de tensión, amplificador sumador y diferencial; convertidores corriente- tensión y tensión-corriente. El integrador y el dife- renciador básicos. 2.5Circuitos sin realimentación negativa. Comparadores de voltaje: el circuito comparador básico. Objetivos: Describir las características más impor- tantes del amplificador operacional ideal y desarrollar el análisis de circuitos básicos que lo usan. Sesión No. 7. 3Electrónica del estado sólido. 3.1Conducción eléctrica en aislantes y metales. 3.2Semiconductores intrínsecos (puros). El silicio: estructura cristalográfica, electrones libres y hue- cos. Recombinación. 3.3Semiconductores dopados (extrínsecos) tipo n y tipo p. 3.4Difusión de huecos y electrones. La corriente de difusión. Objetivos: Interpretar diferencias fundamentales existentes entre materiales intrínsecos y extrínse- cos. Explicar las condiciones necesarias para la presencia de corriente de difusión. Sesión No. 8. 4El diodo de potencia de unión. 4.1Física del diodo de unión: la unión p-n no polarizada. Región de deplexión y barrera de potencial. La unión p-n en polarización inversa. La unión p-n en polarización directa. 4.2Curva característica del diodo de unión. 4.3La ruptura de la unión. 4.4Propiedades dinámicas: capacitancias parásitas en la unión p-n. Objetivos: Explicar cualitativamente la aparición de la barrera de potencial y la región de deplexión en una unión p-n, así como los cambios de comporta- miento cuando se usa polarización externa. Explicar los fenómenos de ruptura de la unión y la presencia de capacitancias parásitas. Sesiones Nos. 9 y 10. 5Circuitos rectificadores. 5.1Introducción: El voltaje de la red de energía eléctrica. Características de la onda senoidal. 5.2Circuitos rectificadores: los rectificadores de media onda y onda completa tipo puente y con dos diodos. 5.3Filtrado del voltaje de salida mediante capacitor. Objetivos: Analizar el funcionamiento de los rectificadores mediante semiciclos en el voltaje de entrada. Explicar los efectos que tiene sobre el voltaje de salida un capacitor colocado en paralelo con la carga. Sesión No. 11. 6El diodo Zener y la regulación de tensión. 6.1 El diodo Zener: funcionamiento, símbolo y caracterís- tica V-I. 6.2Fuente de voltaje regulado con diodo Zener. Determinación de voltajes y corrientes 6.3Fuentes de voltaje dc con reguladores integrados. Objetivos: Describir y analizar, mediante cálculos de voltaje y corriente, el funcionamiento de una fuente de tensión regulada con diodo Zener, partiendo de una entrada dc no regulada,. Sesiones Nos. 12 a 14 7El transistor de unión bipolar (BJT): estructura, funcionamiento básico y polarización. 7.1Funcionamiento básico del transistor bipolar npn: estructura, polarización y funcionamiento en la región activa, curvas características (idealizadas) en emisor común. La ganancia de corriente . 7.2 Modelo dc (corriente continua) del transistor bipolar en la región activa. 7.3El amplificador básico en emisor común. Descripción del funcionamiento. Análisis en dc (punto estático, o punto “Q”) para diferentes circuitos de polarización. El circuito de polarización automática. 7.4El transistor bipolar pnp. Modelo dc. Análisis para el circuito de polarización automática. Objetivos: Reconocer la estructura de transistores npn y pnp y sus símbolos eléctricos. Describir las condiciones de polarización, los sentidos de las corrientes y las relaciones básicas entre ellas. Dibujar las características V-I en emisor común. Analizar circuitos de polarización para transistores bipolares, determinando voltajes y corrientes estáticas. Sesiones Nos. 15 y 16. 8Análisis de pequeña señal para amplificadores con transistores bipolares. 8.1Estructura de un amplificador en emisor común con componentes discretos. Función de cada uno de los componentes. Amplificación de la señal de entrada. Reglas para el análisis con pequeña señal. 8.2Modelos del transistor bipolar para análisis de pequeña señal. Definición de los parámetros r ,  y g m y modelos de pequeña señal. 8.3Análisis con pequeña señal del amplificador en emisor común a través del modelo con r  y . Ganancias de voltaje y corriente; resistencias de entrada y salida. Temario Detallado

3 8.4 El amplificador en colector común (seguidor de emisor). Análisis y características. 8.5 El amplificador en base común. Análisis y características. Objetivos: Analizar estructuras amplificadoras básicas con transistores bipolares, determinando ganancias de voltaje, corriente e impedancias de entrada y salida. Sesiones Nos. 17 a 19. 9El transistor MOSFET de acumulación (NMOS): estructura, funcionamiento básico y polarización. 9.1Introducción: La familia de los transistores de efecto de campo (FET) y su división en los tipos JFET (FET de unión) y MOSFET (FET Metal-Oxido- Semiconductor). Tipos en cada categoría. 9.2El transistor NMOS (MOSFET de acumulación de canal n). Estructura, símbolo, polarización y funcionamiento en las regiones de corte, óhmica y de saturación. Curvas características y ecuaciones para la región de saturación. 9.3Circuitos de polarización para NMOS: el circuito de polarización automática. Modelo para análisis dc (de punto estático). 9.4Análisis dc (punto estático) de amplificadores con NMOS en fuente común, drenaje común o puerta común. 9.5El transistor PMOS (MOSFET de acumulación de canal p). Objetivos: Reconocer la estructura de transistores MOSFET de acumulación canales n y p, así como sus símbolos eléctricos y características. Describir las condiciones de polarización, los sentidos de las corrientes y las relaciones básicas entre ellas. Dibujar las características V-I en fuente común. Análisis de punto estático para estructuras amplificadores básicas con transistores NMOS. Sesiones Nos. 20 y 21. 10.Amplificadores con MOSFET de acumulación. 10.1Modelo de los MOSFET para análisis de pequeña señal. La transconductancia g m. 10.2Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS en fuente común. Determinación de las ganancias de voltaje, corriente y las resistencias de entrada y salida. 10.3Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS en drenaje común (seguidor de fuente). 10.4Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS en puerta común. Objetivos: Analizar estructuras amplificadoras básicas con MOSFET de acumulación, para determinar sus ganancias de voltaje y corriente junto con las resistencias de entrada y salida. Sesiones Nos. 22 a 24. 11La realimentación (o retroalimentación). 11.1Configuración del amplificador realimentado general. Reducción de ganancia. 11.2Efectos sobre la sensibilidad y distorsión no lineal. 11.3Amplificadores ideales y configuraciones de reali- mentación. Efectos de la realimentación ideal sobre las resistencias de entrada y salida. 11.4Teoría de realimentación cuando hay efectos de carga. Revisión de casos para diferentes configuraciones. 11.5Ejemplos con redes de realimentación resistivas. Objetivos: Explicar el diagrama de bloques gene- ralizado en lazo cerrado e indicar el propósito de cada bloque. Enumerar ventajas y desventajas de los sistemas de lazo cerrado. Enumerar los modos de control y explicar cómo actúa cada uno. Determinar el tipo de realimentación y sus efectos sobre los amplificadores.