FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, INGENIERÍA Y AGRIMENSURA U.N.R.

PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA: ELECTRÓNICA III          Código A-4.28.1

UBICACIÓN EN LA CARRERA Y CARACTERÍSTICAS GENERALES:

Es una asignatura del séptimo semestre con orientación fuertemente conceptual orientada al diseño de bloques funcionales.

MATERIAS RELACIONADAS:

Previas: Electrónica II, Teoría de Circuitos II, Teoría de Señales y Sistemas

Simultáneas recomendadas: Probabilidad y Estadística, Control I

Posteriores: Electrónica IV, Comunicaciones Eléctricas, Diseño Electrónico Avanzado (electiva)

1. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS:

1.1. Necesidad de la realimentación.
1.2. Sistemas realimentados.
1.3. Propiedades básicas de la realimentación. Insensibilización frente a variación o dispersión de parámetros; linealización; reducción de la ganancia; realimentación positiva y negativa; influencia sobre el ruido; distorsión a la entrada.
1.4. Modelos cuadripolares.
1.4.1. Redes de muestreo.
1.4.2. Redes de comparación.
1.4.3. Configuraciones básicas de realimentación.
1.4.4. Limitaciones para la interconexión de cuadripolos.
1.4.5. Parámetros de los cuadripolos.
1.5. Análisis del caso ideal de realimentación.
1.5.1. Cálculo de la ganancia.
1.5.2. Cálculo de las impedancias de entrada y salida.
1.6. Análisis del caso real de realimentación.
1.6.1. Restitución de impedancias de carga y de la red de realimentación al amplificador.
1.6.2. Condiciones de unilateralidad.
1.6.3. Cálculo de la ganancia.
1.6.4. Cálculo de las impedancias de entrada y salida.
1.6.5. Validez de las condiciones de unilateralidad.
1.7. Método sistemático de análisis de amplificadores realimentados.
1.8. Método de sustitución de cuadripolo.

2. ESTABILIDAD DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

2.1. Concepto de estabilidad.
2.2. Análisis desde el punto de vista de la ecuación de estado.
2.3. Análisis desde el punto de vista de la Transformada de Laplace.
2.3.1. Método de Nyquist.
2.3.2. Método del Lugar de las Raíces y Contorno de las Raíces.
2.3.3. Método de Polos y Ceros.
2.4. Amplificadores de primero, segundo y tercer orden.
2.5. Límite de estabilidad.
2.6. Compensación.
2.6.1. Cero en la red de realimentación.
2.6.2. Polo dominante.
2.6.3. Polo - Cero.
2.6.4. Feedforward (acción en avance).
2.7. Esquemas circuitales.

3. OSCILADORES SENOIDALES

3.1. Concepto de oscilador.
3.2. Criterio de oscilación ideal (Barkhausen) y real.
3.3. Limitación de la amplitud en osciladores reales.
3.3.1. Enfoque frecuencial (por reducción de ganancia).
3.3.2. Enfoque temporal (formas de onda).
3.4. Método de apertura de lazo.
3.5. Osciladores L - C.
3.5.1. Estructuras de Hartley y Colpitts.
3.5.2. Oscilador sintonizado, con transformador y con autotransformador.
3.6. Polarización. Choques de radiofrecuencias (RFC).
3.7. Osciladores R - C.
3.7.1. Oscilador de Rotación de fase.
3.7.2. Oscilador con Puente de Wien.
3.8. Estabilidad de Amplitud.
3.9. Estabilidad de Frecuencia.
3.9.1. Oscilador de Clapp.
3.9.2. Osciladores a Cristal.
3.10. Oscilaciones parásitas.
3.11. Modulación de AM y FM.

4. LAZOS DE FIJACIÓN DE FASE (PLL)

4.1. Concepto. Antecedentes. Estructura. Detector de fase. Filtro; frecuencia de corte. Oscilador controlado por tensión (VCO); frecuencia libre.
4.2. El PLL en situación de seguimiento. Estudio básico como sistema lineal realimentado.Relación entre la fase y la frecuencia. Ancho de banda natural del PLL. Función de transferencia con un filtro de primer orden. Coeficiente de amortiguamiento. Compensación mediante el agregado de un cero.
4.3. Captura. Rango de seguimiento. Rango de captura. Influencia del filtro. Tiempo de captura o enganche. Comportamiento ante el ruido. Extensión del rango de captura.
4.4. Detectores de fase. Detectores multiplicativos. Multiplicador de Gilbert. Operación en zona lineal. Operación en zona alineal.
4.6. Oscilador controlado por tensión. Frecuencia libre. Constante. Rango lineal. 4.7. Análisis de un lazo de fijación monolítico. El circuito integrado LM 565.
4.8. Aplicaciones I. Demodulación de frecuencia. Multiplicación de frecuencia. Detección de tonos.
4.9. Aplicaciones II. Estructura de una señal de FM comercial estereofónica. Reconstrucción de la subportadora de 38 kHz en receptores de FM. Estructura y análisis del circuito LM 1800 de decodificación de señal estereofónica.

5. RECTIFICACIÓN

5.1. Circuitos rectificadores ideales con carga resistiva.
5.1.2. Rectificadores de media onda.
5.1.2. Rectificadores de onda completa, tipo puente y con punto medio.
5.2. Circuitos rectificadores ideales con filtros de salida.
5.2.1. Filtros de entrada a capacitor.
5.2.2. Filtros de entrada a inductor.
5.3. Circuitos rectificadores no ideales.
5.3.1. Efecto de la resistencia de la fuente de CA y de los diodos.
5.3.2. Curvas de Schade.
5.3.3. Cálculo y diseño de un rectificador usando las curvas de Schade.

6. FUENTES REGULADAS

6.1. Generalidades. Clasificación.
6.2. Definición de Parámetros.
6.3. Arquitectura de un regulador.
6.4. Fuentes disipativas discretas.
6.4.1. Fuentes paralelo.
6.4.2. Fuentes serie.
6.4.3. Fuentes mixtas.
6.4.4. Diferentes esquemas básicos de fuentes de tensión.
6.4.5. Reguladores de corriente.
6.4.6. Cálculo de los factores de regulación. Distintos enfoques.
6.4.7. Diseño de fuentes discretas.
6.5. Reguladores disipativos Integrados.
6.5.1. Distintas prestaciones en monolíticos e híbridos.
6.5.2. Referencias integradas.
6.5.3. Trasladadores de tensión.
6.5.4. Reglas y precauciones en la instalación de reguladores.
6.5.5. Análisis de los reguladores más comunes.
6.5.6. Ampliación de las prestaciones con elementos externos.

7. CONVERSORES D/A Y A/D

7.1. Señales analógicas y digitales. Códigos binarios sin signo y con signo. Complemento a dos. Decimal codificado binariamente (BCD). Bit, byte, palabra.
7.2. Conversión digital/analógica (D/A). Métodos de conmutación de corrientes ponderadas. Métodos de redes escalera de resistencias. Red R-2R. Conversores multiplicativos.
7.3. Aplicaciones de los conversores D/A. Decodificación de señales generadas, transmitidas, procesadas o almacenadas digitalmente. Control de ganancia controlado digitalmente.
7.4. Muestreo. Requisitos. Resolución. Tasa o frecuencia de muestreo. Teorema de Nyquist. Muestreo y retención. Tiempo de establecimiento. Tiempo de apertura. Deriva.
7.5. Conversión analógica/digital (A/D). Conversores integrativos de simple y doble rampa. Conversores por conteo. Conversores de aproximaciones sucesivas. Conversores en paralelo (“flash”).
7.6. Aplicaciones de los conversores A/D. Codificación de señales para su transmisión, almacenamiento, o procesamiento digital. Sistemas de adquisición de datos. Sistemas de control. Linealización de características.
7.7. Características y especificaciones de los conversores A/D y D/A. Errores. Offset. Factor de escala. Alinealidad. Falta de monotonía. Glitch. Sensibilidad a las variaciones de la fuente de alimentación. Ruido. Incertidumbre. Slew-rate. Tiempo de conversión. Máxima tasa de conversión.
7.8. Otros tipos de conversión. Conversores sigma-delta. Conversores de 1 bit. Conversores de ley m y ley A para telefonía.

Alcanzarán la promoción de la materia los alumnos que hayan cumplido con:

a) 70 % de clases teóricas obligatorias.

b) 100 % de actividades de laboratorio con sus respectivos informes.

c) La aprobación de cada examen parcial teórico-práctico con nota no inferior al 60 %. y con un promedio total no inferior al 70 %. Habrá 4 parciales, que consistirán en la resolución de uno o dos problemas correspondientes a los temas de la asignatura y la respuesta a un cuestionario conceptual.

d) La aprobación de un coloquio integrador individual en la última semana de clase.

Realimentación

Teoría: 2 clases (7 horas)
Práctica: 3 clase (10 horas)

Estabilidad

Teoría: 2 clases (7 horas)
Práctica: 2 clase (7 horas)

Osciladores

Teoría: 1,5 clases (6 horas)
Práctica: 2,5 clases (2,5 horas)

PLL

Teoría: 1,5 clases (6 horas)
Práctica: 1,5 clases (5 horas)
Laboratorio: 1 clase (3 horas)

Rectificación

Teoría: 1 clase (4 horas)

Fuentes reguladas

Teoría: 2 clases (6 horas)
Práctica: 1 clase (4 horas)
Laboratorio: 1 clase (3 horas)

Conversores

Teoría: 1 clases (4 horas)
Práctica: 1 clase (4 horas)

Filtros activos

Teoría: 1,5 clases (5 horas)
Práctica: 1 clase (2 horas)

Ruido eléctrico

Teoría: 1 clase (4 horas)
Práctica: 1 clase (3 horas)

Amplificadores realimentados

1. Miyara, F.: "Amplificadores realimentados". Monografía de la Cátedra.
2. Gray, P., Meyer, R.: "Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos". Ed. Wiley
3. Thorton, R. et al.: "Circuitos Multietapas a Transistores". SEEC Tomo 5. Ed. Reverté.

Estabilidad de amplificadores realimentados

4. Miyara, F.: "Estabilidad de amplificadores realimentados". Monografía de la Cátedra.
5. Miyara, F.: "Amplificadores realimentados". Monografía de la Cátedra.
6. Thorton, R. et al.: "Circuitos Multietapas a Transistores". SEEC Tomo 5. Ed. Reverté.
7. Miyara, F., "Problemas resueltos de estabilidad". Apunte de la Cátedra.

Osciladores

8. Miyara, F.: "Osciladores senoidales". Apunte de la Cátedra.
9. Miyara, F., "Problemas resueltos de osciladores". Apunte de la Cátedra.

Lazos de fijación de fase (PLL)

10. Miyara, F.: "Lazos de fijación de fase (PLL)". Monografía de la Cátedra.
11. Gray, P., Meyer, R.: "Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos". Ed. Wiley

Rectificación y Fuentes reguladas

12. Galiano, A.: "Reguladores de tensión y corriente". Monografía de la cátedra.
13. Campanaro, J. , López, F., Lo Celso, M., Miyara, F., Munich, M., Peri, "Problemas resueltos sobre Fuentes Reguladas". Apunte de la Cátedra.
14. "Circuitos de Potencia de Estado Sólido". Manual para Proyectistas SP-52 - RCA (Ed. Arbó).

Conversores D/A y A/D

15. Miyara, F.: "Conversores D/A y A/D". Monografía de la Cátedra.

Filtros activos

16. Miyara, F.: "Filtros Activos". Monografía de la Cátedra.
17. Bildstein, P.: "Filtros Activos". Ed. Paraninfo.
18. Peri, E., Munich, M.: "Problemas resueltos sobre filtros activos". Cátedra.

Ruido eléctrico

19. Miyara, F., Lahoz, L.: "Introducción al análisis frecuencial y al ruido". Monografía de la Cátedra

General

20. Millman, J., Halkias, J C.: "Electrónica Integrada".
21. "Circuitos de Potencia de Estado Sólido". Manual para Proyectistas SP-52 - RCA (Ed. Arbó).
22. "Sistemas de Sonido"(2da Edición). Recopilación de Philips y FAPESA - (Ed. Edicient).
23. "Data Acquisition Databook". National Semiconductor.
24. "Operational Amplifiers Databook". National Semiconductor.
25. "Audio Radio Handbook". National Semiconductor.
26. "Linear Application Handbook". National Semiconductor
27. "Power IC’s Databook". National Semiconductor.
28. Listados de problemas de todos los temas.

29. Ghausi, M. S., Laker, K. R.: "Modern Filter Design". Ed. Prentice Hall.
30. Themes, G., Mitra, S.: "Modern Filters: Theory and Design". Ed. Willey.
31. Sedra, A., Brackett, P.: "Filter Theory and Design: Active and Passive". Ed. Matrix.
32. Javid, M., Brenner, E.: "Analysis, Transmission and Filtering of Signal"s (Ed. Mc Graw Hill).

Al completar cada unidad, los estudiantes deberán ser capaces de:

1. AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

• Explicar el concepto de realimentación indicando ejemplos y reconociendo situaciones en las que tal concepto aparece utilizado en la práctica.
• Enumerar y explicar las ventajas y los inconvenientes de la realimentación.
• Analizar circuitos mediante la metodología sistemática de realimentación.
• Aplicar la realimentación como herramienta para el diseño de amplificadores

2. ESTABILIDAD DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

• Explicar el concepto de estabilidad indicando ejemplos y reconociendo situaciones en las que la estabilidad es crítica.
• Determinar si un amplificador realimentado es o no estable y si su respuesta transitoria es adecuada; en caso contrario compensarlo para cumplir con requerimientos dados.

3. OSCILADORES SENOIDALES

• Describir los diversos osciladores lineales típicos y su rango de aplicación.
• Analizar diversos circuitos osciladores determinando sus valores característicos.
• Diseñar circuitos osciladores de una topología dada y que cumplan especificaciones dadas.
• Seleccionar la topología o tipo de oscilador que mejor se adapte a un problema dado.

4. LAZOS DE FIJACIÓN DE FASE (PLL)

• Explicar conceptualmente la operación de un PLL utilizando modelos lineales o no lineales según convenga.
• Diseñar un circuito de aplicación con PLL atendiendo a los requisitos sobre rango de captura, ancho de banda.
• Ensayar en el laboratorio un circuito de aplicación con PLL, comprobar su funcionamiento, realizar las mediciones pertinentes y modificarlo, si es necesario, para que el mismo sea el esperado.

5. RECTIFICACIÓN

• Analizar circuitos rectificadores con filtros y determinar sus valores característicos de funcionamiento: tensión de salida, características de regulación, rizado (ripple) y potencia requerida de la fuente de corriente alterna de entrada.
• Diseñar fuentes de alimentación de corriente continua mediante el uso de transformadores monofásicos, rectificadores y filtros para cumplir especificaciones dadas.

6. FUENTES REGULADAS

• Interpretar correctamente los datos y especificaciones de las fuentes reguladas, integradas o no.
• Describir los distintos esquemas de fuentes reguladas indicando sus propiedades y rango de aplicación.
• Diseñar una fuente regulada de tensión o de corriente que satisfaga especificaciones dadas.

7. CONVERSORES D/A Y A/D

• Explicar conceptualmente el funcionamiento de los diversos tipos de conversores D/A y A/D.
• Seleccionar conversores D/A y A/D apropiados para una determinada aplicación en lo referente a resolución, frecuencia de muestreo, velocidad, errores etc., así como los circuitos accesorios como los de muestreo y retención en caso de requerirse.

8. FILTROS ACTIVOS

• Describir y justificar el método seguido para diseñar filtros activos a partir de especificaciones dadas (plantilla, aproximación, síntesis del circuito).
• Describir las topologías circuitales empleadas en el diseño de filtros activos.
• Interpretar correctamente la información sobre filtros integrados suministrada en las hojas de datos.
• Diseñar un filtro activo a partir de especificaciones propuestas.

9. RUIDO ELÉCTRICO EN AMPLIFICADORES

• Describir las herramientas teóricas necesarias para los cálculos de ruido aleatorio en amplificadores.
• Analizar el ruido eléctrico en amplificadores.
• Diseñar amplificadores con el criterio de mínimo ruido.