Curs 2009-2010
Mitjans de Transmissió i Circuits Electrònics (21302)
Titulació / Estudis: Enginyeria Tècnica de Telecomunicació (especialització Telemàtica)
Curs: 1r. curs
Període: 3r. trimestre
Nombre ECTS: 4 crèdits
Nombre total d'hores de dedicació: 100 hores
Llengua de docència: català / castellà / anglès
1. Presentació de l'assignatura
Mitjans de Transmissió i Circuits Electrònics és una assignatura introductòria i de caràcter teòric i pràctic en que s´estudien els fonaments bàsics de circuits electrònics. Els blocs que s´estudien són els següents: xarxes i elements resistius, fonts dependents i independents, commutadors i transistors MOS, abstracció digital, amplificadors, elements d´emmagatzemament d´energia, dinàmica de xarxes de primer i segon ordre, disseny circuital en el domini temporal i, opcionalment, circuits analògics i digitals i les seves aplicacions.
Per aquesta assignatura es recalca també que la resolució de circuits bàsics és fonamental per a la comprensió de circuits més complexos. Per aquest motiu, és molt important que l´estudi de l´assignatura es realitzi de forma gradual i sincronitzada amb els temes que es desenvolupen a les classes teòriques, de seminaris i de laboratori.
2. Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu
Per al seguiment correcte de l'assignatura es requereix disposar d'una base sòlida en matemàtiques i física (de nivell de segon de Batxillerat). Per altra banda es considera que l'estudiant ha cursat amb aprofitament l´assignatura Ones i Electromagnetisme (21296). A l'apartat de bibliografia s´hi pot trobar fonts recomanades per tal de reforçar algunes nocions bàsiques tant de matemàtiques com de física.
Les competències i coneixements previs necessaris són els següents:
- Operacions amb nombres complexos: multiplicació, divisió i potències de Nombres complexes
- Àlgebra de vectors i matrius
- Càlcul de derivades i integrals.
- Resolució d'equacions i sistemes d'equacions lineals
- Anàlisi bàsic de circuits: llei d'Ohm, càlcul de reactàncies inductives i capacitives, potència, etc.
- Conceptes bàsics d'electromagnetisme. Camp elèctric i camp magnetic
- Conèixer el sistema internacional d'unitats (m, kg, s, N, J, W, A, C, V, T) i la notació científica d'unitats (p, n, μ, k, M, G).
3. Competències a assolir en l'assignatura
|
Competències generals |
Competències específiques |
|
|
1. Utilitzar models bàsics dels circuits de constants localitzades per resistències, fonts, inductàncies, capacitàncies i transistors. 2. Analitzar circuits que incloguin elements lineals de constant localitzada (linear lumped elements). Específicament, analitzar circuits que continguin resistències i fonts independents utilitzant tècniques com el mètode dels nusos, superposició i Thévenin. 3. Utilitzar l´àlgebra de Boole per descriure la funció de circuits lògics. 4. Dissenyar circuits que representin expressions de lògica digital. Específicament, dissenyar circuits digital al nivell d´abstracció de porta (gate-level) per implementar una funció booleana. 5. Comprovar les especificacions estàtiques dels circuits. Per exemple, determinar si el circuit que representa una porta lògica proporciona els marges de soroll adequats. 6. Determinar la sortida produïda per un circuit donada per un conjunt d´entrades tot utilitzant el model resistiu d´un MOSFET. 7. Dur a terme anàlisi de petit senyal d´un amplificador utilitzant models de petit senyal per a tots els elements del circuit. 8. Descriure analíticament el comportament temporal de circuits de primer i segon ordre que contenen resistències, capacitats i inductors. 9. Construir circuits resistius, portes simples i amplificadors al laboratori. 10. Determinar el comportament temporal de circuits amb resistències, bobines i capacitats al laboratori. 11. Utilitzar models d´amplificador operacional en circuits amb realimentació negativa. 12. Dissenyar, construir i comprovar un sistema de playback d´audio el qual inclogui components analògics i digitals. |
4. Objectius d'aprenentatge
A part de les competències específiques derivades dels continguts, l'assignatura de Mitjans de Transmissió i Circuits Electrònics està pensada per donar a l'estudiant una sèrie de competències que seran de molta utilitat al llarg de tota la carrera. Per tant, en aquesta assignatura es vol aconseguir:
- Entendre els principis bàsics d´enginyeria elèctrica així com les abstraccions emprades en el disseny de sistemes electrònics. Aquestes inclouen models de circuits de constants localitzades (lumped circuit models), circuits digitals i amplificadors operacionals.
- Utilitzar les abstraccions d´enginyeria per analitzar i dissenyar circuits electrònics bàsics.
- Formular i resoldre equacions diferencials tot descrivint el comportament temporal dels circuits que contenen elements d´emmagatzemament d´energia.
- Utilitzar la intuició per descriure el comportament temporal dels circuits que contenen elements d´emmagatzemament d´energia.
- Entendre el concepte d´utilitzar un model simple per representar elements no lineals i actius que es troben en els circuits, com per exemple els transistors MOSFET.
- Construir circuits i extreure´n mesures de les variables del circuit utilitzant eines com per exemple oscil·loscops, multímetres i generadors de senyal. Comparar i analitzar les mesures experimentals amb el comportament predit pels models matemàtics.
- Entendre la relació entre la representació matemàtica del comportament d´un circuit i els efectes reals corresponents.
- Apreciar el significat pràctic dels sistemes electrònics desenvolupats al llarg de l´assignatura.
5. Avaluació
Criteris generals d'avaluació
Per a l'avaluació de l'assignatura hi ha dos possibles itineraris, en funció de si l´alumne, des d´un principi, escull avaluació continuada o no. Tanmateix, durant el curs l´alumne també pot canviar el tipus de seguiment.
- Itinerari A (avaluació continuada):
o Laboratori (20%): Es faran 9 entregues (3 per pràctica: pre-lab, in-lab i post-lab) i 1 per grup. La pràctica no. 0 només cal entregar la cesio in-lab. Seguint l´itinerari A, la nota mínima per aprovar Laboratori és de 4.
o Problemes (20%): Es faran 8 entregues de forma individual. A cada entrega hi haurà 2 problemes entregables i se´n corregirà i puntuarà un sol. Seguint l´itinerari A, la nota mínima per aprovar Problemes és de 4.
o Examen Parcial (30%): Examen parcial (19 de maig). Seguint l´itinerari A, la nota mínima per aprovar Examen Parcial és de 4.
o Examen Final (30%): Examen final (juny). Seguint l´itinerari A, la nota mínima per aprovar Examen Final és de 4.
El material docent setmanal s´anirà publicant setmanalment a l´Aula Global de l´assignatura.
- Itinerari B (avaluació no continuada):
o Laboratori (20%): Es faran 9 entregues (3 per pràctica: pre-lab, in-lab i post-lab) i 1 per grup. Seguint l´itinerari B, la nota mínima per aprovar Laboratori és de 6.
o Examen Final (80%): Examen final (juny). Seguint l´itinerari B, la nota mínima per aprovar Examen Final és de 6.
|
|
Itinerari |
|||
|
|
A |
B |
||
|
|
% |
Min. |
% |
Min. |
|
Laboratori |
20% |
4 |
20% |
6 |
|
Problemes |
20% |
4 |
|
|
|
Examen Parcial |
30% |
4 |
|
|
|
Examen Final |
30% |
4 |
80% |
6 |
6. Continguts
Blocs de contingut
L'assignatura de Mitjans de Transmissió i Circuits Electrònics considera una sèrie de continguts que es treballaran per tal d'assolir les competències exposades en l'apartat anterior. L´assignatura consta de 10 grans blocs:
Bloc de contingut 1. Xarxes i elements resistius
- Introducció i constants localitzades abstraction
- Mètode d´anàlisi de circuits
- Lleis de Kirchhoff
- Superposició
- Lleis de Thévenin i Norton
Bloc de contingut 2. Abstracció digital i Fonts dependents i independents
- L´Abstracció digital
- Portes lògiques
- Anàlisi incremental
- Fonts dependents i amplificadors
Bloc de contingut 3. Commutadors, amplificadors MOS i transistors MOS
- Anàlisi en gran senyal d´amplificadors
- Anàlisi de petit senyal
Bloc de contingut 4. Elements d´emmagatzemament d´energia i dinàmica de xarxes de 1r i 2n ordre
- Capacitats i sistemes de 1r. ordre
- Estat i memòria
- Sistemes de 2n ordre
Bloc de contingut 5. Disseny circuital en el domini temporal
- Estat sinusoïdal estacionari
- El model d´impedància
Bloc de contingut 6. Circuits analògics
- Abstracció de l´amplificador operacional
- Circuits bàsics amb amplificadors operacionals
- Aplicacions amb circuits (opcional)
7. Metodologia
Enfocament metodològic de l'assignatura
Mitjans de Transmissió i Circuits Electrònics té 5 crèdits (o bé 4 crèdits ECTS) que corresponen a 100 hores de feina, de les quals només 36 són presencials. Aquestes 36 hores estan dividides en: teoria (18 hores), seminaris (10 hores) i pràctiques de laboratori (8 hores).
Teoria
- A les classes de teoria es presentaran els conceptes fonamentals de l'assignatura.
- Les classes de teoria seran en grup gran (tots els grups 1, 2, 3, 4).
- L´assistència no és obligatòria.
- El material docent es publicarà setmanalment a l´espai de l´assignatura de l´Aula Global.
Seminaris
- Els seminaris estan destinats a la discussió de problemes prèviament treballats pels alumnes. El professor actuarà com a moderador i resoldrà els dubtes que hagin sorgit.
- Les classes de seminari es donaran separadament per grups (1, 2, 3, 4).
- L´assistència no és obligatòria.
- El material docent es publicarà setmanalment a l´espai de l´assignatura de l´Aula Global.
- Cada setmana l´alumne haurà d´entregar al professor 2 problemes (anunciats a l´Aula Global la setmana anterior). El professor corregirà aleatòriament i comptarà com a nota només un dels dos problemes.
- L´entrega dels problemes comptarà com a nota parcial de tota l´assignatura (nota de problemes).
Pràctiques de laboratori
- Les pràctiques de laboratori estan destinades a la realització d´exercicis pràctics utilitzant els equips de mesura electrònics.
- Les classes de laboratori es donaran separadament per grups (1, 2, 3).
- L´assistència és obligatòria.
- El material docent es publicarà setmanalment a l´espai de l´assignatura de l´Aula Global.
- Abans de cada sessió de laboratori l´alumne entregarà al professor els exercicis previs (pre-lab). Durant la classe de laboratori l´alumne seguirà el qüestionari de la pràctica (in-lab). Després de cada sessió de laboratori, l´alumne realitzarà els exercicis de reforçament de conceptes (post-lab). In-lab i post-lab s´entregaran al professor la setmana següent després d´haver realitzat la pràctica.
Tutoríes
- Horaris disponibles per a la resolució de dubtes o entrevistes individuals d´esforç
8. Fonts d'informació i recursos didàctics
8.1. Bibliografia bàsica
- Anant Agarwal and Jeffrey Lang, course materials for 6.002 Circuits and Electronics, Spring 2007. MIT OpenCourseWare (http://ocw.mit.edu/), Massachusetts Institute of Technology.
- Agarwal, Anant, and Jeffrey H. Lang. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann Publishers, Elsevier, July 2005. ISBN: 9781558607354.
8.2. Bibliografia de reforç
- Tipler, P. A., Física, vol. I i II, Editorial Reverté.
- Giró, A., Canales, M., Rey, R., Sesé, G:, Tullàs, J., Física per a estudiants d'informàtica, Edicions de la UOC - Edicions UPC.
8.3. Recursos didàctics. Material docent de l'assignatura
- Apunts (diapositives), enunciats de problemes i de pràctiques a l´espai de l´assignatura de l´Aula Global.