Programa Principios de Electrónicas

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACIÓN CONTENIDO DE CURSO PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA

EYAG1002 A. IDIOMA DE ELABORACIÓN Español

R O D A R R O B

B. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Este curso presenta a los estudiantes una introducción al mundo de la electrónica analógica y sus aplicaciones. Inicialmente se estudian las características generales de los materiales semiconductores y las uniones bipolares; se presentan a los diodos como los elementos básicos de dos terminales. Luego, se estudian dos tipos básicos de transistores: BJT y MOSFET; y se realiza el análisis detallado de amplificadores de corriente alterna de pequeña señal usando transistores BJT. Posteriormente, se estudia tanto los amplificadores operacionales con sus diferentes tipos de configuraciones y aplicaciones; así como también algunos dispositivos de 3 y 4 terminales como los SCR e IGBT. Finalmente, se presenta el diseño y análisis de fuentes de alimentación de corriente continua usando reguladores de voltaje con diodos, transistores, amplificadores operacionales operacionales y C. CONOCIMIENTOS PREVIOS DEL CURSO El estudiante debe ser capaz de leer y sintetizar materiales técnicos (libros, artículos, etc.) en inglés y español. El estudiante debe conocer principios básicos de uso de equipos de laboratorio y seguridad en electricidad. D. OBJETIVO GENERAL Diseñar circuitos electrónicos analógicos básicos mediante el estudio de componentes y configuraciones fundamentales, para la construcción de algunas aplicaciones funcionales de la electrónica como las fuentes de alimentación básicas. E. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO El estudiante al finalizar el curso estará en capacidad de: 1 Entender las características eléctricas y físicas de los dispositivos semiconductores, mediante la presentación detallada de sus especificaciones y principales aplicaciones. 2 Diseñar circuitos electrónicos básicos que incluyan diodos, transistores y amplificadores operacionales, mediante la presentación de las configuraciones operativas fundamentales de cada tipo de elemento. 3 Diseñar circuitos electrónicos básicos amplificadores de corriente alterna de pequeña señal para la construcción de circuitos que procesen señales de bajo nivel eléctrico (voltaje y/o corriente) provenientes de sensores y elementos primarios. 4 Diseñar fuentes reguladas de corriente continua que pueden servir como alimentación para cualquier componente electrónico. 5 Entender las características eléctricas y físicas de los dispositivos tiristores para que puedan ser utilizados en aplicaciones básicas de electrónica de potencia. F. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Aprendizaje asistido por el profesor Aprendizaje cooperativo/colaborativo: Aprendizaje de prácticas de aplicación y experimentación: Aprendizaje autónomo:

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PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA


EYAG1002 G. EVALUACIÓN DEL CURSO Actividades de DIAGNÓSTICA Evaluación Exámenes Lecciones Tareas Proyectos Laboratorio/Experimental Participación en Clase Visitas Otras

R O D A R R O B FORMATIVA

H. PROGRAMA DEL CURSO UNIDADES 1.- Fundamentos de los semiconductores 1.1.- Unión P-N: características y polarización. 1.2.- Diodo ideal, diodo real: curvas y características. 1.3.- Circuitos equivalentes en DC y AC. 1.4.- Punto de operación y rectas de carga. 1.5.- Diodo zener: ideal y real. 1.6.- Circuitos de aplicación. 2.- Transistores 2.1.- Transistores bipolares (BJT): tipos y regiones de trabajo. 2.2.- Configuraciones base común, emisor común y colector común. 2.3.- Curvas características. Especificaciones de los transistores BJT. 2.4.- Punto de operación y recta de carga. 2.5.- Polarizaciones fija, tipo H y con realimentación. 2.6.- El transistor como conmutador: aplicaciones con relés. 2.7.- Transistores de efecto de campo (MOSFET de crecimiento): estructura interna, tipos y polarización. 2.8.- MOSFETs discretos e integrados. 3.- Amplificadores con elementos discretos 3.1.- Teoría de redes de dos puertas y parámetros híbridos. 3.2.- Circuitos equivalentes pi y T incluyendo resistencia de salida (ro). 3.3.- Circuitos de emisor, base y colector común. 3.4.- Ganancias de voltaje (Av) y de corriente (Ai), impedancias de entrada (Zi) y de salida (Zo).

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SUMATIVA

Horas Docencia UNIDAD

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EYAG1002 H. PROGRAMA DEL CURSO UNIDADES Horas Docencia UNIDAD 4.- Amplificador Operacional 4.1.- Características ideales de entrada y de salida de un Opamp. 4.2.- Configuraciones básicas: Comparador, amplificadores inversor, no inversor, sumador y diferencial. 7 4.3.- Amplificador de instrumentación. 4.4.- Aplicaciones de control: circuito controlador PID. 4.5.- Realimentación positiva y circuitos con histéresis. 5.- Dispositivos de tres y cuatro terminales 5.1.- Rectificador controlado de silicio (SCR), principio de funcionamiento. 5.2.- SCR: análisis y curvas de operación 7 5.3.- DIAC, TRIAC, características y aplicaciones. 5.4.- Osciladores de relajación. 5.5.- IGBT, características y aplicaciones. 5.6.- Aisladores optoelectrónicos. 6.- Fuentes de alimentación 6.1.- Rectificadores monofásicos de media onda y onda completa. 6.2.- Filtros capacitivos y fuentes DC no reguladas. 6.3.- Reguladores con BJT en serie y paralelo. 10 6.4.- Análisis y diseño de fuentes de alimentación lineales con OPAMPS. 6.5.- Análisis y diseño de fuentes de alimentación lineales con reguladores de voltaje de circuito integrado. 6.6.- Principios de fuentes de alimentación conmutadas. I. RECURSO BIBLIOGRÁFICO 1.- (9780132622264) BOYLESTAD, ROBERT L. y BÁSICA NASHELSKY, LOUIS. Electronic Devices and Circuit Theory. (11). J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES 1.-

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Fundamentos de los semiconductores

Introducción a la unidad En esta unidad se presentan los fundamentos de la electrónica analógica incluyendo los materiales semiconductores básicos especificando su construcción y propiedades. Se presentan los diodos como dispositivos electrónicos fundamentales. Se estudian su configuración y curvas características. Adicionalmente se incluye al diodo Zener y aplicaciones principales. Subunidades

1.1.- Unión P-N: características y polarización. 1.2.- Diodo ideal, diodo real: curvas y características. 1.3.- Circuitos equivalentes en DC y AC. 1.4.- Punto de operación y rectas de carga. 1.5.- Diodo zener: ideal y real. 1.6.- Circuitos de aplicación.

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EYAG1002 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES Objetivos de Aprendizaje

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1.1.- Conocer el funcionamiento y las características de los elementos semiconductores mediante la presentación de sus especificaciones técnicas. 1.2.- Conocer las propiedades y el funcionamiento de los diodos de propósito general y Zener que se utilizan para conmutación y fijación de señales de referencia. 1.3.- Diseñar circuitos analógicos básicos con diodos mediante la resolución de ejercicios de aplicación.

Actividades 1.1.- Tarea Tarea sobre análisis y diseño de circuitos con diodos 1.2.- Práctica Elementos del laboratorio y simuladores de circuitos electrónicos 1. 1.3.- Práctica Simuladores de circuitos electrónicos 2. 1.4.- Práctica Circuitos de polarización con diodos convencionales y Zener.

Recursos Bibliográficos adicionales 1.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null Transistores

2.-

Introducción a la unidad Esta sección presenta los principios fundamentales de construcción y operación de los transistores bipolares y MOSFETs de crecimiento. Se incluyen circuitos de polarización y aplicaciones principales. Subunidades

2.1.- Transistores bipolares (BJT): tipos y regiones de trabajo. 2.2.- Configuraciones base común, emisor común y colector común. 2.3.- Curvas características. Especificaciones de los transistores BJT. 2.4.- Punto de operación y recta de carga. 2.5.- Polarizaciones fija, tipo H y con realimentación. 2.6.- El transistor como conmutador: aplicaciones con relés. 2.7.- Transistores de efecto de campo (MOSFET de crecimiento): estructura interna, tipos y polarización. 2.8.- MOSFETs discretos e integrados. Objetivos de Aprendizaje

2.1.- Entender la construcción y funcionamiento de los transistores bipolares BJT, mediante la presentación de sus especificaciones. 2.2.- Entender la construcción y funcionamiento de los transistores de efecto de campo MOSFET de crecimiento, para su aplicación en circuitos electrónicos modernos. 2.3.- Diseñar circuitos de aplicación usando transistores mediante el uso de las configuraciones de polarización básicas.

Actividades

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EYAG1002 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES 2.1.- Tarea Tarea con ejercicios de aplicación de transitores BJT y MOSFETs de crecimiento. 2.2.- Práctica Polarización del transistor BJT. 2.3.- Práctica Polarización del MOSFET de crecimiento. 2.4.- Lección Circuitos con transistores. 2.5.- Práctica Uso del BJT como conmutador y aplicaciones con relé.

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Recursos Bibliográficos adicionales 2.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null 2.2.- (Libro) Circuitos Microelectricos (9701054725) Sedra, Smith. Circuitos Microelectricos. (Hardcover; 2006-11). null 3.-

Amplificadores con elementos discretos

Introducción a la unidad En esta unidad se presenta el diseño de amplificadores de corriente alterna de pequeña señal usando transistores BJT. Subunidades

3.1.- Teoría de redes de dos puertas y parámetros híbridos. 3.2.- Circuitos equivalentes pi y T incluyendo resistencia de salida (ro). 3.3.- Circuitos de emisor, base y colector común. 3.4.- Ganancias de voltaje (Av) y de corriente (Ai), impedancias de entrada (Zi) y de salida (Zo). Objetivos de Aprendizaje

3.1.- Diseñar circuitos amplificadores de pequeña señal con BJT para poder aumentar el nivel eléctrico de señales provenientes de dispositivos de baja potencia como sensores. 3.2.- Entender el impacto de las ganacias de voltaje y corriente y de las impedancias de entrada y salida, en el desempeño de un amplificador de tal manera que se pueda seleccionar los valores de los elementos del circuito para obtener el desempeño requerido.

Actividades 3.1.- Tarea Ejercicios sobre amplificadores de pequeña señal con BJT y MOSFET 3.2.- Lección Lección sobre análisis y diseño de circuitos amplificadores de pequeña señal 3.3.- Práctica Amplificador de pequeña señal con BJT, parte 1. 3.4.- Práctica Amplificador de pequeña señal con BJT, parte 2.

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EYAG1002 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES Recursos Bibliográficos adicionales 3.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null 4.- Amplificador Operacional

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Introducción a la unidad En esta sección se presentan los amplificadores operacionales (OPAMP) como elementos discretos. Se estudia sus características, configuraciones básicas y principales aplicaciones. Subunidades

4.1.- Características ideales de entrada y de salida de un Opamp. 4.2.- Configuraciones básicas: Comparador, amplificadores inversor, no inversor, sumador y diferencial. 4.3.- Amplificador de instrumentación. 4.4.- Aplicaciones de control: circuito controlador PID. 4.5.- Realimentación positiva y circuitos con histéresis. Objetivos de Aprendizaje

4.1.- Conocer las carcaterísticas de construcción y operación del amplificador operacional (OPAMP), mediante la descripicón de sus especificaciones téncicas. 4.2.- Diseñar circuitos basicos con OPAMP, mediante la presentación de las configuraciones de amplificación básicas. 4.3.- Concocer las principales aplicaciones de los OPAMP de tal manera que que se pueda seleccionar su uso en el entorno adecuado. 4.4.- Aplicar el concepto de realimentación positiva en el diseño de circuitos con histérisis usando OPAMP de tal manera que se puedan construir circuitos que conmuten en puntos diferentes.

Actividades 4.1.- Tarea Circuitos con OPAMP. 4.2.- Lección Configuraciones básicas de circuitos con OPAMP. 4.3.- Práctica OPAMP: amplificadores inversor y no inversor. 4.4.- Práctica OPAMP: Sumador y restador. 4.5.- Práctica OPAMP: Circuito con histéresis.

Recursos Bibliográficos adicionales 4.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null 4.2.- (Libro) Circuitos Microelectricos (9701054725) Sedra, Smith. Circuitos Microelectricos. (Hardcover; 2006-11). null 5.-

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Dispositivos de tres y cuatro terminales

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EYAG1002 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES Introducción a la unidad Esta unidad es una introducción a la electrónica de potencia. Se presenta al rectificador controlado de silicio (SCR) y sus prinicpales aplicaciones. Se describen otros dispositivos tiristores como el DIAC, TRIAC y el IGBT. Subunidades

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5.1.- Rectificador controlado de silicio (SCR), principio de funcionamiento. 5.2.- SCR: análisis y curvas de operación 5.3.- DIAC, TRIAC, características y aplicaciones. 5.4.- Osciladores de relajación. 5.5.- IGBT, características y aplicaciones. 5.6.- Aisladores optoelectrónicos. Objetivos de Aprendizaje

5.1.- Concocer el funcionamiento y principales aplicaciones del SCR mediante la descripción de sus especificaciones técnicas. 5.2.- Diseñar circuitos con elementos tiristores como el SCR, TRIAC y sus respectivos circuitos de disparo de tal manera que puedan ser utilizados en controladores de intensidad o velocidad de potencia. 5.3.- Entender el funcionamiento y principales aplicaciones del IGBT mediante la descripción de sus especficaciones técnicas.

Actividades 5.1.- Tarea Ejercicios con tiristores. 5.2.- Práctica Conección del SCR, TRIAC, DIAC. 5.3.- Práctica Osiclador de relajación y aplicaciones.

Recursos Bibliográficos adicionales 5.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null 6.-

Fuentes de alimentación

Introducción a la unidad En esta sección se presenta el diseño y análisis de fuentes de alimentación DC. Se presentan las etapas de construcción de la fuente y la implementación de cada una de ellas utilizando las configuraciones y elementos presentados en el curso. Se presenta el uso de circuitos integrados como bloques reguladores. Subunidades

6.1.- Rectificadores monofásicos de media onda y onda completa. 6.2.- Filtros capacitivos y fuentes DC no reguladas. 6.3.- Reguladores con BJT en serie y paralelo. 6.4.- Análisis y diseño de fuentes de alimentación lineales con OPAMPS. 6.5.- Análisis y diseño de fuentes de alimentación lineales con reguladores de voltaje de circuito integrado.

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EYAG1002 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES 6.6.- Principios de fuentes de alimentación conmutadas. Objetivos de Aprendizaje

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6.1.- Conocer las diferentes etapas que componen el diseño de una fuente de alimentación de corriente continua para entender el rol de cada una de ellas en la obtención de una señal DC a partir de una AC. 6.2.- Seleccionar los elementos de la fuente para cumplir con las especificaciones de diseño deseadas. 6.3.- Diseñar fuentes DC lineales con OPAMP y circuitos integrados para que puedan ser utilizadas como alimentación de circuitos electrónicos. 6.4.- Conocer los principios básicos de las fuentes conmutadas para que sean consideradas como una alternativa en el diseño de fuentes de alimentación.

Actividades 6.1.- Tarea Ejercicios sobre fuentes DC. 6.2.- Lección Fuentes DC, ejercicios. 6.3.- Práctica Fuentes DC con reguladores de voltaje serie y paralelo. 6.4.- Práctica Fuentes de alimentación con reguladores en circuito integrado.

Recursos Bibliográficos adicionales 6.1.- (Libro) Principios de Electrónica. Séptima Edición. (8448156196) David J. Bates Albert Malvino. Principios de Electrónica. Séptima Edición.. (Perfect Paperback; 2007). null

K. RESPONSABLES DE LA ELABORACIÓN DEL CONTENIDO DE CURSO Profesor Correo Participación [email protected] RUBIO ROLDAN GOMER ABEL Colaborador VÁSQUEZ VERA LUIS [email protected] Colaborador FERNANDO SALAZAR LOPEZ CARLOS [email protected] Colaborador ALBERTO HERRERA MUENTES EFREN [email protected] Colaborador VINICIO CORTEZ ALVAREZ DENNYS [email protected] Colaborador DICK MARTIN MORENO CESAR [email protected] Coordinador de materia ANTONIO VACA BENAVIDES DAVID [email protected] Colaborador ALEJANDRO

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