Curso 2014-15
Circuitos Electrónicos y Medios de Transmisión
| Titulación: |
Código: |
Tipo: |
| Grado en Ingeniería Informática |
22636 |
Optativa |
| Grado en Ingeniería Telemática |
- |
- |
| Grado en Ingeniería en Sistemas Audiovisuales |
21607 |
Obligatoria 2º curso |
| Créditos ECTS: |
4 |
Dedicación: |
100 horas |
Trimestre: |
3º |
| Departamento: |
Dpto. de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones |
| Coordinador: |
Rafael Pous |
| Profesorado: |
Rafael Pous, Ausias Vives, Laura Becerra, Xavier Lario |
| Idioma: |
Catalán y castellano |
| Horario: |
|
| Campus: |
Campus de la Comunicación - Poblenou |
Presentación de la assignatura
Circuitos Electrónicos y Medios de Transmisión es una asignatura introductoria y de carácter teórico y práctico en que se estudian los fundamentos básicos de circuitos electrónicos.
Los bloques que se estudian son los siguientes:
- Análisis básico de circuitos
- Análisis y diseño de puertas lógicas
- Circuitos no lineales y amplificadores
- Régimen permanente sinusoidal y filtros
- Amplificadores operacionales
Prerequisitos
Para el seguimiento correcto de la asignatura se requiere disponer de una base sólida en matemáticas y física (de nivel de segundo de Bachillerato).
Las competencias y conocimientos previos necesarios son los siguientes:
- Operaciones con números complejos
- Álgebra de vectores y matrices
- Cálculo básico de derivadas e integrales.
- Resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones lineales
- Conceptos básicos de electromagnetismo: campo eléctrico y campo magnético
- Conocer el sistema internacional de unidades y la notación científica
Competencias
Competencias transversales
Instrumentales
- Análisis
- Resolución de problemas
- Creatividad
Interpersonales
- Trabajo en equipo
- Comunicación escrita
Sistémicas
- Capacidad de estimación y programación del trabajo
- Transferencia de conocimientos teóricos a prácticos
- Responsabilidad para la calidad en la realización de las tareas
Competencias específicas
- Utilizar modelos básicos de los circuitos de constantes localizadas por resistencias, fuentes, inductancias, capacidades y transistores.
- Analizar circuitos que incluyan elementos lineales de constante localizada (linear lumped elements). Específicamente, analizar circuitos que contengan resistencias y fuentes independientes utilizando técnicas como el método de los nodos, superposición y Thévenin.
- Utilizar el álgebra de Boole para describir la función de circuitos lógicos.
- Diseñar circuitos que representen expresiones de lógica digital. Específicamente, diseñar circuitos digital en el nivel de abstracción de puerta (gate-level) para implementar una función booleana.
- Comprobar las especificaciones estáticas de los circuitos. Por ejemplo, determinar si el circuito que representa una puerta lógica proporciona los márgenes de ruido adecuados.
- Determinar la salida producida por un circuito dada por un conjunto de entradas utilizando el modelo resistivo de un MOSFET.
- Llevar a cabo análisis de pequeña señal de un amplificador utilizando modelos de pequeña señal para todos los elementos del circuito.
- Describir analíticamente el comportamiento temporal de circuitos de primer y segundo orden que contienen resistencias, capacidades e inductores.
- Construir circuitos resistivos, puertas simples y amplificadores en el laboratorio.
- Determinar el comportamiento frecuencial de circuitos con resistencias, bobinas y capacidades en el laboratorio.
- Utilizar modelos de amplificador operacional en circuitos con realimentación negativa.
- Diseñar, construir y comprobar un sistema electrónico el cual incluya componentes analógicos y digitales.
Aparte de las competencias específicas 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 de mucha utilidad a lo largo de toda la carrera. Por tanto, en esta asignatura se quiere conseguir:
- Entender los principios básicos de ingeniería eléctrica así como las abstracciones utilizadas en el diseño de sistemas electrónicos. Estas incluyen modelos de circuitos con elementos concentrados ("lumped circuit modelos"), régimen permanente sinusoidal, 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 los circuitos, como por ejemplo los transistores MOSFET.
- Construir circuitos y extraer 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 a lo largo de la asignatura.
Evaluación
Para la evaluación de la asignatura hay un único itinerario, en el que la nota se calcula en base a:
- Laboratorio (20%): Se harán 8 entregas (4 estudios previos y 4 memorias). La nota mínima para aprobar el Laboratorio es de 5. La asistencia a las prácticas es requisito imprescindible para aprobar la asignatura. Sólo en casos excepcionales y justificados se podrá optar a recuperar la práctica, siempre antes del examen final. Una nota de prácticas inferior a 5 o la no asistencia a alguna práctica implica la imposibilidad de aprobar la asignatura en Julio, pues las prácticas no se pueden recuperar.
- Problemas (20%): Se harán 3 entregas de forma individual. En cada entrega habrá al menos 4 problemas y se corregirán y puntuarán al menos 2. La nota mínima para aprobar Problemas es de 5. Una nota de problemas inferior a 5 implica la imposibilidad de aprobar la asignatura en Julio, pues los problemas no se pueden recuperar.
- Examen Final (60%): Incluirá toda la materia de la asignatura. La nota mínima en el Examen Final para aprobar la asignatura es de 5.
En haber aprobado prácticas y problemas, pero haber suspendido el Examen Final, se podrá optar al Examen de Recuperación de Julio que sustituye, a todos los efectos, el Examen Final.
Contenidos
La asignatura de Circuitos Electrónicos y Medios de Transmisión considera una serie de contenidos que se trabajarán para alcanzar las competencias expuestas en el apartado anterior. La asignatura consta de 5 grandes bloques:
Bloque de contenido 1. - Análisis básico de circuitos
- Introducción y elementos concentrados
- Método básicos de análisis de circuitos (KVL y KCL)
- Superposición, Thevenin y Norton
Bloque de contenido 2. - Análisis y diseño de puertas lógicas
- La abstracción digital y el interior de las puertas lógicas
- Transitorios capacitivos de primer orden y velocidad de circuitos digitales
Bloque de contenido 3. - Circuitos no lineales y amplificadores
- Análisis no lineal
- Análisis incremental
- Fuentes dependientes y amplificadores
- Análisis en gran señal del amplificador MOSFET
- Modelo en pequeña señal de los amplificadores
Bloque de contenido 4. - Régimen permanente sinusoidal y filtros
- Régimen permanente sinusoidal y el modelo de impedancias
- Función de transferencia y filtros
Bloque de contenido 5. - Amplificadores operacionales
Metodología
Circuitos Electrónicos y Medios de Transmisión tiene 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 juntos).
- La asistencia es en principio obligatoria.
- Para cada hora de teoría, hay unas lecturas previas del libro de texto, que hay que hacer antes de cada clase.
Seminarios
- Los seminarios están destinados a la discusión de problemas previamente trabajados por los alumnos. El profesor resolverá las dudas que hayan surgido.
- Las clases de seminario se harán en grupos medios.
- La asistencia es en principio obligatoria.
- El material docente se publicará semanalmente en el espacio de la asignatura del Aula Global.
- Cada dos semanas el alumno tendrá que entregar al profesor todos los problemas anunciados en el Aula Global. El profesor corregirá aleatoriamente un mínimo de dos que contarán como nota de problemas.
- La entrega de los problemas contará como nota parcial de toda la asignatura (nota de problemas).
- En el Aula Global se informará de las fechas máximas de entrega. Las entregas posteriores a esta fecha se considerarán nulos. Todos los envíos deberán hacerse durante las clases de teoría, en mano al profesor.
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 serán en grupos pequeños.
- La asistencia es totalmente obligatoria, y requisito imprescindible para aprobar la asignatura.
- 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 estudios previos.
- En el Aula Global informará de las fechas máximas de entrega. Las entregas posteriores a esta fecha se considerarán nulos. Todos los envíos deberán hacerse a través del Aula Global.
Tutorías
Horarios disponibles para la resolución de dudas en el lugar y las horas anunciados en el Aula Global.
Recursos
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.
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.