Fundamentos y Sistemas Electrónicos
Módulo: FORMACIÓN TECNOLÓGICA
Materia: TECNOLOGÍA
Lengua de impartición principal: castellano
Otras lenguas de impartición: catalán, inglés
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Responsable
En esta asignatura se reciben los fundamentos teóricos y prácticos necesarios para trabajar con circuitos y sistemas electrónicos. Desde los componentes pasivos más simples hasta los transistores, amplificadores operacionales y sus aplicaciones. Estos conocimientos se van trabajando en paralelo con las herramientas matemáticas necesarias orientadas al análisis de circuitos, como por ejemplo; resolución de matrices, ecuaciones diferenciales y transformada de Laplace. Desde el punto de vista práctico, los estudiantes trabajarán en laboratorio de electrónica donde pondremos practica la implementación de los circuitos más representativos estudiados en la asignatura.
Para poder cursar la asignatura de forma satisfactoria se recomienda que el estudiante haya cursado las siguientes asignaturas de primer curso:
-Álgebra
-Cálculo
El objetivo fundamental de la asignatura es introducir al estudiante en los conceptos básicos de los sistemas electrónicos y sus funcionalidades básicas. La asignatura tiene, como objetivo los siguientes resultados de aprendizaje generales:
1. Describir los contenidos esenciales del temario de la asignatura y su justificación (Conocimiento).
2. Diferenciar la electrónica de tratamiento de señal de la electrónica de conversión de energía eléctrica (Comprensión) .
3. Describir la constitución general de un sistema electrónico y discernir entre las funciones básicas que en el mismo se realizan (Conocimiento/Comprensión).
4. Describir los componentes electrónicos básicos (Conocimiento/Comprensión).
5. Resolver circuitos sencillos (Aplicación).
6. Definir el amplificador operacional (Conocimiento).
7. Definir la realimentación negativa y positiva de un amplificador (Conocimiento).
8. Describir operadores lineales y no lineales (Comprensión/Aplicación).
1. Electrónica analógica
1.1. Teoría de circuitos.
1.1.1. Circuitos electrónicos. Elementos y componentes. Característica corriente-tensión.
1.1.2. Elementos activos y pasivos. Fuentes de tensión y de corriente. Amplificadores. Resistores. Característica estática. Tipo de resistores. Concepto de interruptor. Componentes reactivos: condensadores y inductors.
1.1.3. Solución de un circuito. Ley de Ohm. Leyes de Kirchhoff. Convenio de signos. Teorema de Tellegen. Recta de carga y punto de trabajo. Operación en fuerte señal, en pequeña señal y en conmutación. Equivalente de Thévenin. Equivalente de Norton.
1.14 Análisis del circuito en el dominio temporal. Concepto de función de transferencia. Concepto de polo y cero. Transformada de Laplace.
1.2. El diodo semiconductor.
1.2.1. Breve historia del diodo. Característica tensión-corriente del diodo rectificador. Modelización segmental. Diodo ideal. Diagrama de transición del diodo.
1.2.2. El diodo en un circuito. Funcionamiento en fuerte señal y en conmutación. Circuitos de aplicación del diodo rectificador: rectificadores y circuitos recortadores.
1.2.3. Otros tipos de diodos: Zener, Shottky, LED.
1.3. El transistor.
1.3.1. Breve historia del transistor. Característica tensión-corriente del transistor bipolar de unión. Modos de funcionamiento. Efecto transistor.
1.3.2. El transistor en un circuito. Polarización. Funcionamiento régimen lineal y en conmutación. Modelización del BJT. Diagrama de transición de estados. Disipación de calor. Alguns circuitos de aplicación. Amplificadores.
1.3.3. Otros tipos de transistores: JFET y MOSFET.
1.4. El amplificador operacional.
1.4.1. Concepto de amplificador. Ganancia, impedancia de entrada e impedancia de salida.
1.4.2. Tipo de amplificadores. Amplificadores de voltaje, corriendo, transconductancia y transresisitencia. Modelos.
1.4.3. Modelo del amplificador de tensión. Necesidad de la alimentación.
1.4.4. El Amplificador Operacional Realimentado en Tensión, Voltage-feedback operational amplifier (VFOA).
1.4.5. VFOA ideal. Características de ganancia, de entrada y de salida. Circuito equivalente del VFOA. Alimentación del VFOA. Concepto de saturación.
1.4.6. VFOA ideal en lazo abierto. Comparadores analógicos.
1.4.7. VFOA ideal en lazo cerrado. Realimentación negativa y positiva. Factores de realimentación. Funcionamiento estable e inestable. Ejemplos básicos. Aplicaciones del VFOA con circuitos resistivos.
1.4.8. VFOA en funcionamiento estable. Concepto de de masa virtual. Análisis de circuitos basados en VFOA bajo funcionamiento estable.
1.4.9. Operadores lineales. Seguidor de tensión. Amplificador no inversor. Amplificador inversor. Sumador. Restador. Integrador inversor. Derivador analógico.
1.4.10. Comparadores regenerativos inversor y no inversor. Nivel y sensibilidad. Aplicaciones.
1.4.11. Otros aspectos relativos al amplificador operacional.
14.12. Operadores no lineales. Rectificadores de precisión.
1.4.13. Amplificadores logarítmico y antilogarítmic. Multiplicador y divisor analógico.
1.4.14. El amplificador no ideal y sus parámetros.
1.4.15. el amplificador de instrumentación. Aplicación: medida de la señal ECG y EMG.
1.5. Osciladors.
1.5.1. Criterio de Barkhausen. Métodos generales de análisis de osciladores sinusoidales.
1.5.2. Osciladores RC: de retraso (LPF) y adelanto (HPF) de fase, en puente Wien, osciladores en cuadratura, twin-T, Bubba.
1.5.3. Osciladores LC: Hartley, Colpitts, Clapp, Armstrong.
1.5.4. Osciladores con cristal de cuarzo.
1.6. Filtrado.
1.6.1 Concepto filtro. Tipo y clasificación de filtros eléctricos. Filtros low-pass, high-pass y band-pass.
1.6.2 Filtrado activo y pasivo. Funciones de transferencia de los filtros.
1.6.3 Filtrado activo. Estructuras Sallen and Key, Rauch.
ACTIVIDAD FORMATIVA | METODOLOGÍA | COMPETENCIAS |
---|---|---|
El aprendizaje orientado a proyectos es un método basado en el aprendizaje experiencial y reflexivo en el que tienen una gran importancia el proceso investigador alrededor de un tema, con la finalidad de resolver problemas complejos a partir de soluciones abiertas o abordar temas difíciles que permitan la generación de conocimiento nuevo y desarrollo de nuevas habilidades por parte de los estudiantes. La clase magistral, será el escenario para: Aprender y utilizar la terminología y estructuras lingüísticas relacionadas con el ámbito científico. Practicar y desarrollar destrezas de comunicación oral y escrita. Y para aprender como analizar bibliografía y literatura sobre temas de Bioingeniería. Practicar pautas para identificar y entender las ideas principales en durante la clase magistral. Esta actividad formativa es una herramienta esencial en la formación desde su origen y debe tener una presencia muy importante en esta estructura de grado. Lectura de textos dirigidos con el objeto de acceder al pensamiento crítico, el cual cumple un papel fundamental en la formación de ciudadanos conscientes y responsables Actividad no presencial, en esta actividad el estudiante realiza una labor de sedimentación y reposo del conocimiento, necesario siempre antes realizar una tarea nueva. El planteamiento de ejercicios y problemas por parte del profesor, ayuda al alumno a avanzar en el proceso ingenieril del diseño, guiado por el profesor se van consiguiendo metas parciales que facilitan la integración del conocimiento teórico adquirido. | Las clases prácticas permiten al alumno interactuar en primera persona con las herramientas de trabajo, en pequeños grupos o de forma individual se realizan pequeñas demostraciones prácticas de los conocimientos teóricos adquiridos durante las clases teóricas. En las clases teóricas se debe establecer el saber fundamental y científico que asientan las bases del conocimiento y rigor que exige el estudio de la ingeniería La metodología docente basada en la reflexión, pueden proporcionar al alumno en un menor espacio de tiempo, conocimientos y habilidades útiles para abordar problemas de una forma eficaz El trabajo individual, a través del estudio, la búsqueda de información, el procesamiento de datos y la interiorización de los conocimientos permiten al alumno consolidar su aprendizaje. | CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CE12 CE13 CE15 CE17 CE20 CE8 CG10 CG2 CG3 CG4 CG6 CG7 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 |
Nota=0,4·Nef +0,3·Nlab+0,3·Ntreb
donde
Nef : Nota examen final
Nlab : Nota prácticas laboratorio
Ntreb : Nota trabajos de la asignatura
No hay examen parcial.
Para optar al apto es imprescindible realizar las prácticas de laboratorio de la asignatura.
Consideraciones importantes:
Bibliografía básica:
[1] William, Hayt H. 9ª ed. Análisis de circuitos en ingeniería. McGraw-Hill. Mexico DF, 2019. ISBN: 9781456272135.
[2] Prat et al. Circuits i dispositius electrònics. Edicions UPC. Barcelona, 2002. ISBN: 848301574 9.
[3] John Semmlow. Third ed. Circuits, Signals and Systems for Bioengineers: A MATLAB-Based Introduction. Academic Press. London, 2017. ISBN: 978-0-12-809395-5
Bibliografia complementària:
[1] Keskin, Ali Ümit. 2017. Electrical Circuits in Biomedical Engineering. Problems with solutions. Springer. ISBN: 978-3-319-55101-2.
[2] Sedra, Adel S.; Kenneth C. Smith. 5ª ed. Circuitos Microelectrónicos. McGraw-Hill. Mexico DF, 2006. ISBN-13: 9789701054727.
[3] Fiore, James M. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. Thomson. Madrid, 2002. ISBN: 8497320999.
E: fecha de examen | R: fecha de revisión | 1: primera convocatoria | 2: segunda convocatoria: