Presentación del curso de Electrónica Análoga I 2015-1 Prof. Gustavo Patiño. M.Sc. Ph.D MJ 12- 14 17-03-2015

Profesor del curso Gustavo Adolfo Patiño Álvarez. M.Sc, Ph.D Ingeniero Electrónico de la Universidad de Antioquia (Medellín, Colombia. 2000). Magister (M.Sc) en Microelectrónica de la Universidad de São Paulo (São Paulo, Brasil, 2005). Doctor en Ciencias (Ph.D) de la Universidad de São Paulo (São Paulo, Brasil, 2012). Miembro y Director del grupo de Sistemas Embebidos e Inteligencia Computacional (SISTEMIC). gpathn@gmail.com http://microe.udea.edu.co/~gpatino Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Propósito del Curso Este curso está preparado para ofrecer al estudiante los conceptos básicos de circuitos electrónicos que poseen dispositivos semiconductores. El curso se enfoca en el análisis y diseño de tales circuitos teniendo en cuenta las características y la operación eléctrica de diodos y transistores, y su combinación con elementos pasivos. Conceptos como la polarización, el análisis de pequeña señal, y la amplificación de voltaje y/o corriente a través de configuraciones de una y de dos etapas, son presentados a lo largo del curso. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Justificación Debido a que la tecnología vigente en la electrónica análoga y digital está basada en el uso de dispositivos no-lineales como el diodo y el transistor, es fundamental que un estudiante de ingeniería electrónica: Identifique y adquiera la habilidad de utilizar dichos dispositivos. Tenga la capacidad de crear y diseñar circuitos que alberguen dispositivos semiconductores como el diodo y el transistor. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Objetivo General Estudiar el comportamiento de los dispositivos semiconductores básicos y su utilización en el diseño de circuitos electrónicos. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Objetivos Específicos Presentar los fundamentos teóricos y modelos de tres dispositivos electrónicos basados en semiconductores: el diodo, el transistor de juntura bipolar (BJT), y el transistor de efecto de campo (FET). Generar destreza en el estudiante en el diseño de aplicaciones con estos dispositivos en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Introducir el estudio de aplicaciones con integración de dispositivos. Alcanzar un mayor grado de destreza en la utilización de la herramienta PSPICE para la simulación y diseño electrónico. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Contenido del curso Capítulo 3: El FET Capítulo 2: El BJT Capítulo 1: El diodo Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Capítulo I: El diodo El diodo ideal; Operación física del diodo Análisis de circuitos con diodos Modelo de pequeña señal Circuitos rectificadores Circuitos limitadores y sujetadores Filtraje; Diodos zener; Reguladores de voltaje Diseño de fuentes de voltaje reguladas Regulación de carga y regulación de línea Aplicaciones digitales del diodo Modelo del diodo en PSPICE Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Capítulo 2: El transistor de juntura bipolar (BJT) Estructura física del BJT. Operación del BJT y regiones de operación. Símbolos circuitales y convenciones. Curvas características del BJT. Configuraciones básicas de amplificadores BJT de una etapa. El amplificador Emisor Común (EC). Consideraciones de potencia, Capacitor de paso y de acople. Línea de carga de CA; análisis y diseño en CA. Amplificadores Emisor Seguidor (ES). Amplificador Base Común (BC). Parámetros de resistencia y ganancia en el amplificador EC. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Capítulo 3: El transistor de efecto de campo (FET) Estructura y operación física del MOSFET de tipo enriquecimiento. Curvas características de corriente contra voltaje del MOSFET de enriquecimiento. El MOSFET de tipo agotamiento; Circuitos con MOSFET en cd. El MOSFET como amplificador. Polarización en circuitos amplificadores MOS. Amplificadores basados en MOS. El inversor lógico digital CMOS. El MOSFET como interruptor analógico. Capacitancias internas y modelo en alta frecuencia. El transistor de unión de efecto de campo JFET. El modelo MOSFET en SPICE. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Laboratorio Siete prácticas en el semestre. Cada profesor de laboratorio define su forma de evaluación. Elementos y conceptos vistos en el laboratorio serán evaluados en la teoría. Proyecto Final entre el laboratorio y el curso teórico. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Metodología del curso Dos clases teóricas semanales (A cargo del profesor): Teoría de los temas contenidos en el curso. Se tratan tópicos principales. Detalle de algunos tópicos. Ejemplos de cada tema tratado. Estudio fuera de clase (A cargo del Estudiante): Mayor detalle y profundización de lo visto en clase. Consultar y estudiar temas complementarios. Solución de mayor cantidad de ejemplos y ejercicios. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Estudio fuera de clase Frecuentemente será necesario hacer búsquedas sobre información requerida en ejercicios, talleres y prácticas de labs. Información que posiblemente no será dada en clase, pero que ante la consulta oportuna puede ser ofrecida por el profesor, o ser encontrada en algún libro o otra referencia bibliográfica. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Deficiencias conceptuales vistas en semestres anteriores En semestres anteriores se han visto las siguientes falencias en los estudiantes de Electrónica Análoga I: Separación conceptual de variables DC y variables AC. Ley de Ohm. Diferencial de voltaje en un componente circuital. Concepto de tierra y nivel de referencia de un circuito. Solución de circuitos mediante LKV. Solución de circuitos mediante LKC. Corriente de malla. Corriente de rama, y su diferencia con la anterior. Circuito equivalente de Thevenin y Norton. Divisores de voltaje y de corriente. Uso y análisis de fuentes dependientes de voltaje y de corriente. Potencia. Fasores y análisis en frecuencia. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Análisis y solución de sistemas Electrónicos El análisis de un sistema electrónica no corresponde a encontrar la fórmula para cada valor requerido. Dicho análisis trata de: Entender el problema o el sistema. Conocer la información dada y la información requerida. Identificar simplificaciones del sistema. A partir del funcionamiento del circuito, identificar o extraer la mayor cantidad posible de fórmulas que lleven a la información requerida, dada la información dada. Con frecuencia ocurren situaciones donde no existe fórmula para encontrar parte de la información requerida. Es necesario suponer con buen criterio y argumento (No es simple machete!). Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Aprovechamiento del tiempo Un recurso natural escaso. El tiempo disponible implica grandes oportunidades. Planeación de sus actividades: Deberes académicos. Momentos de descanso. Momentos familiares. Vacaciones: Divida su tiempo entre deberes y actividades de relax. Experiencias de semestres anteriores. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Evaluación Tres talleres: cada uno del 5%. Tres parciales: cada uno del 15% Laboratorio: 20% Proyecto Final del curso/laboratorio: 15% Autoevaluación 5% Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Ética y compromiso Profesor En la preparación de cada clase y actividades de aprendizaje y evaluación. En la evaluación de cada estudiante, acorde al cumplimiento de los objetivos de aprendizaje de cada tema visto en el curso. Estudiante En el estudio, compromiso y dedicación requeridos para satisfacer el objetivo de aprendizaje del nuevo conocimiento presentado en el curso, el cual es requerido para avanzar en su carrera. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Ética y compromiso Profesor En la preparación de cada clase y actividades de aprendizaje y evaluación. En la evaluación de cada estudiante, acorde al cumplimiento de los objetivos de aprendizaje de cada tema visto en el curso. Estudiante En el estudio, compromiso y dedicación requeridos para satisfacer el objetivo de aprendizaje del nuevo conocimiento presentado en el curso, el cual es requerido para avanzar en su carrera. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Ética y compromiso (2) Estudiantes que retoman el curso: Se recomienda asumir el curso desde cero, esto es, como si fuera la primera vez que el curso es matriculado. Evite el envío de tareas realizadas en semestres pasados. El laboratorio y sus respectivas prácticas requieren ser realizadas, implementadas y sustentadas como si fuera su primera vez. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Monitor del curso Juan Manuel Arias Mejía manuel.arias55@gmail.com Estudiante de noveno semestre de Ing. Electrónica. Apoyo en la revisión de talleres y laboratorios. Apoyo para resolver dudas a estudiantes. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Referencia Bibliográfica A. S. Sedra, K. C. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, 4ª, 5ª y 6ª Ediciones. M. H. Rashid, Circuitos Microelectrónicos, Análisis y Diseño, International Thomson Editores. C. J. Savant et al; Diseño Electrónico, 3ª Edición. Robert L. Boylestad & Louis Nashelsky. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. A. P. Malvino, Principios de Electrónica, Mc Graw Hill, 6ª Edición, 1999. G. Roberts, A. S. Sedra, SPICE, Oxford University Press, Second Edition, 1998. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Más referencia bibliográfica Documentos pdf. Ejercicios resueltos. Artículos de investigación. Cursos de otras universidades. Videos Información tecnológica de interés. Cursos online. Información colocada en la página del curso: Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1