Medios de Transmisión y Circuitos Electrónicos (21302)
Titulación/estudio: Grado en Ingeniería Telemática
Curso: Primero
Trimestre: Tercero
Número de créditos ECTS: 4 créditos
Horas de dedicación del estudiante: 100 horas
Lenuga o lenguas de la docencia: catalán / castellano / inglés
Profesor: Rafael Pous Andrés, Antonio Ivorra Cano, Ausias Vives Prat
1. Presentación de la asignatura
Medios de Transmisión y Circuitos Electrónicos es una asignatura introductoria y de carácter teórico y práctico en donde se estudian los fundamentos básicos de circuitos electrónicos. Los bloques que se estudian son los siguientes: redes y elementos resistivos, fuentes dependientes e independientes, conmutadores y transistores MOS, abstracción digital, amplificadores, elementos de almacenamiento de energía, dinámica de redes de primer y segundo orden, diseño circuital en el dominio temporal y, opcionalmente, circuitos analógicos y digitales y sus aplicaciones.
En esta asignatura, se recalca también que la resolución de circuitos básicos es fundamental para la comprensión de circuitos más complejos. Por eso, es muy importante que el estudio de la asignatura se realice de forma gradual y sincronizada con los temas que se desarrollan en las clases teóricas, de seminarios y de laboratorio.
2. Prerrequisitos para el seguimiento del itinerario formativo
Para el seguimiento correcto de la asignatura se requiere disponer de una base sólida en matemáticas y física (de nivel de segundo de bachillerato). También se considera que el alumnado ha cursado con aprovechamiento la asignatura Ondas y Electromagnetismo (21296). En el apartado de bibliografía, se puede encontrar fuentes recomendadas para reforzar algunas nociones básicas tanto de matemáticas como de física.
Las competencias y conocimientos previos necesarios son los siguientes:
- Operaciones con números complejos: multiplicación, división y potencias de números complejos
- Álgebra de vectores y matrices
- Cálculo de derivadas e integrales.
- Resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones lineales
- Análisis básico de circuitos: ley de Ohm, cálculo de reactancias inductivas y capacitivas, potencia, etc.
- Conceptos básicos de electromagnetismo. Campo eléctrico y campo magnético
- Conocer el sistema internacional de unidades (m, Kg., s, N, J, W, A, C, V, T) y la notación científica de unidades (p, n, μ, k, M, G).
3. Competencias a alcanzar en la asignatura
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Competencias transversales |
Competencias específicas |
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1. Utilizar modelos básicos de los circuitos de constantes localizadas para resistencias, fuentes, inductancias, capacitancias y transistores. 2. Analizar circuitos que incluyan elementos lineales de constante localizada (linear lumped elements). Específicamente, analizar circuitos que contengan resistencias y fuentes independientes utilizando técnicas como los métodos de los nudos, superposición y Thévenin. 3. Utilizar el álgebra de Boole para describir la función de circuitos lógicos. 4. Diseñar circuitos que representen expresiones de lógica digital. Específicamente, diseñar circuitos digitales a nivel de abstracción de puerta (gate-level) para implementar una función booleana. 5. Comprobar las especificaciones estáticas de los circuitos. Por ejemplo, determinar si el circuito que representa una puerta lógica proporciona los márgenes de ruido adecuados. 6. Determinar la salida producida por un circuito dada por un conjunto de entradas utilizando el modelo resistivo de un MOSFET. 7. Llevar a cabo un análisis de pequeña señal de un amplificador utilizando modelos de pequeña señal para todos los elementos del circuito. 8. Describir analíticamente el comportamiento temporal de circuitos de primer y segundo orden que contienen resistencias, capacidades y inductores. 9. Construir circuitos resistivos, puertas simples y amplificadores en el laboratorio. 10. Determinar el comportamiento temporal de circuitos con resistencias, bobinas y capacidades en el laboratorio. 11. Utilizar modelos de amplificador operacional en circuitos con realimentación negativa. 12. Diseñar, construir y comprobar un sistema de playback de audio el cual incluya componentes analógicos y digitales. |
4. Objetivos de aprendizaje
A parte de las competencias especificas derivadas de los contenidos, la asignatura de Medios de Transmisión y Circuitos Electrónicos está pensada para dar al estudiante una serie de competencias que serán muy útiles durante toda la carrera. Por tanto, en esta asignatura se pretende conseguir:
- Entender los principios básicos de ingeniería eléctrica así como las abstracciones utilizadas en el diseño de sistemas electrónicos. Éstas incluyen modelos de circuitos de constantes localizadas (lumped circuit models), circuitos digitales y amplificadores operacionales.
- Utilizar las abstracciones de ingeniería para analizar y diseñar circuitos electrónicos básicos.
- Formular y resolver ecuaciones diferenciales describiendo el comportamiento temporal de los circuitos que contienen elementos de almacenamiento de energía.
- Utilizar la intuición para describir el comportamiento temporal de los circuitos que contienen elementos de almacenamiento de energía.
- Entender el concepto de utilizar un modelo simple para representar elementos no lineales y activos que se encuentran en circuitos, como por ejemplo los transistores MOSFET.
- Construir circuitos y extraer de ellos medidas de las variables del circuito utilizando herramientas como por ejemplo osciloscopios, multímetros y generadores de señal. Comparar y analizar las medidas experimentales con el comportamiento predicho por los modelos matemáticos.
- Entender la relación entre la representación matemática del comportamiento de un circuito y los efectos reales correspondientes.
- Apreciar el significado práctico de los sistemas electrónicos desarrollados durante la asignatura.
5. Evaluación
Criterios generales de evaluación
Para la evaluación de la asignatura hay posibles itinerarios, en función de si el alumno o alumna, des de un principio, escoge evaluación continuada o no. No obstante, durante el curso, también se puede cambiar el tipo de seguimiento.
- Itinerario A (evaluación continuada):
o Laboratorio (20%): Se harán 9 entregas (3 por práctica: pre-lab, in-lab y post-lab) y 1 por grupo. En la práctica núm. 0 sólo se tiente que entregar la sesión in-lab. Siguiendo el itinerario A, la nota mínima para aprobar Laboratorio es de 4. o Problemas (20%): Se harán 8 entregas de forma individual. A cada entrega habrá 2 problemas entregables i se corregirá y puntuará uno solo. Siguiendo el itinerario A, la nota mínima para aprobar Problemas es de 4.
o Examen Parcial (30%): Examen parcial (19 de mayo). Siguiendo el itinerario A, la nota mínima para aprobar Examen Parcial es de 4.
o Examen Final (30%): Examen final (junio). Siguiendo el itinerario A, la nota mínima para aprobar Examen Final es de 4.
El material docente semanal se irá publicando semanalmente en el Aula Global de la asignatura.
- Itinerario B (evaluación no continuada):
o Laboratorio (20%): Se harán 9 entregas (3 por práctica: pre-lab, in-lab y post-lab) y 1 por grupo. Siguiendo el itinerario B, la nota mínima para aprobar Laboratorio es de 6.
o Examen Final (80%): Examen final (junio). Siguiendo el itinerario B, la nota mínima para aprobar Examen Final es de 6.
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Itinerario |
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A |
B |
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Min. |
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Min. |
Laboratorio |
20% |
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20% |
6 |
Problemas |
20% |
4 |
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Examen Parcial |
30% |
4 |
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Examen Final |
30% |
4 |
80% |
6 |
6. Contenidos
Bloques de contenido
La asignatura de Medios de Transmisión y Circuitos Electrónicos considera una serie de contenidos que se trabajarán para alcanzar las competencias expuestas en el apartado anterior. La asignatura consta de 10 grandes bloques:
Bloque de contenido 1. Redes y elementos resistivos
- Introducción y abstracción de constantes localizadas
- Método de análisis de circuitos
- Leyes de Kirchhoff
- Superposición
- Leyes de Thévenin y Norton
Bloque de contenido 2. Abstracción digital y fuentes dependientes y independientes
- La abstracción digital
- Puertas lógicas
- Análisis incremental
- Fuentes dependientes y amplificadores
Bloque de contenido 3. Conmutadores, amplificadores MOS y transistores MOS
- Análisis en gran señal de amplificadores
- Análisis de pequeño señal
Bloque de contenido 4. Elementos de almacenamiento de energía y dinámica de redes de primer y segundo orden
- Capacidades y sistemas de primer orden
- Estado y memoria
- Sistemas de segundo orden
Bloque de contenido 5. Diseño circuital en el dominio temporal
- Estado sinusoidal estacionario
- El modelo de impedancia
Bloque de contenido 6. Circuitos analógicos
- Abstracción del amplificador operacional
- Circuitos básicos con amplificadores operacionales
- Aplicaciones con circuitos (opcional)
7. Metodología
Enfoque metodológico de la asignatura
Medios de Transmisión y Circuitos Electrónicos tiene 5 créditos (o 4 créditos ECTS) que corresponden a 100 horas de trabajo, de las cuales sólo 36 son presenciales. Estas 36 horas están divididas en: teoría (18 horas), seminarios (10 horas) y prácticas de laboratorio (8 horas).
Teoría
- En las clases de teoría se presentarán los conceptos fundamentales de la asignatura.
- Las clases de teoría serán en grupo grande (todos los grupos 1, 2, 3, 4).
- La asistencia no es obligatoria.
- El material docente se publicará semanalmente en el espacio de la asignatura del Aula Global.
Seminarios
- Los seminarios están destinados a la discusión de problemas previamente trabajados por los alumnos. El profesor actuará como moderador y resolverá las dudas que hayan surgido.
- Las clases de seminario se darán separadamente por grupos (1, 2, 3, 4).
- La asistencia no es obligatoria.
- El material docente se publicará semanalmente en el espacio de la asignatura del Aula Global.
- Cada semana el alumno o alumna tendrá que entregar al profesor 2 problemas (anunciados en el Aula Global la semana anterior). El profesor corregirá aleatoriamente y contará como nota sólo uno de los dos problemas.
- La entrega de los problemas contará como nota parcial de toda la asignatura (nota de problemas).
Prácticas de laboratorio
- Las prácticas de laboratorio están destinadas a la realización de ejercicios prácticos utilizando los equipos de medida electrónicos.
- Las clases de laboratorio se darán separadamente por grupos (1, 2, 3).
- La asistencia es obligatoria.
- El material docente se publicará semanalmente en el espacio de la asignatura del Aula Global.
- Antes de cada sesión de laboratorio, el alumno entregará al profesor los ejercicios previos (pre-lab). Durante la clase de laboratorio, el alumno seguirá el cuestionario de la práctica (in-lab). Después de cada sesión de laboratorio, el alumno realizará los ejercicios de refuerzo de conceptos (post-lab). In-lab y post-lab se entregarán al profesor la semana siguiente después de haber realizado la práctica.
Tutorías
- Horarios disponibles para la resolución de dudas o entrevistas individuales de esfuerzo.
8. Bibliografía y recursos didácticos
8.1. Bibliografía básica
- 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. Bibliografía de refuerzo
- 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 didácticos. Material docente de la asignatura.
- Apuntes (diapositivas), enunciados de problemas y de prácticas en el espacio de la asignatura del Aula Global.