Electrónica General

Introducción.

Estructura de la asignatura.

1. Parte teórico-práctica en la que se estudiarán los dispositivos electrónicos y circuitos de aplicación y se realizarán problemas y ejemplos para su clarificación.
2. Prácticas de laboratorio Para ello se realizarán 5 prácticas a lo largo del curso en el laboratorio, así como seminarios sobre material y software de circuitos electrónicos. Los horarios de prácticas se fijarán de acuerdo con las disponibilidades de profesor, alumnos y laboratorio.

Profesorado.

• Leopoldo García Franquelo.
• Francisco Pérez Ridao.

Programa de la asignatura.

1. Introducción a la electrónica.
   1. Resumen histórico.
   2. Electrónica y sociedad.
   3. Aplicaciones. Campo actual y futuro.
   4. Objetivos de la asignatura.

   CAPITULO I. FISICA DEL ESTADO SOLIDO.

2. Enlaces y bandas de energía en un semiconductor.
   1. Estructura electrónica de los elementos.
   2. Enlace covalente.
   3. Bandas de energía.
      1. Aislantes, semiconductores y metales.
      2. Densidad de corriente, electrones y huecos.
   4. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos.
3. Física de los sistemas semiconductores.
   1. Equilibrio térmico.
   2. Función de distribución de Fermi--Dirac.
   3. Concentración de portadores en un semiconductor intrínseco.
   4. Nivel de Fermi en un semiconductor con impurezas.
   5. Ley de acción de masas.
4. Fenómenos de transporte en los semiconductores.
   1. Generación y recombinación de portadores.
   2. Mecanismo de conducción de la corriente.
      1. Corriente debida al campo eléctrico.
      2. Corriente debida a la difusión.
   3. Ecuación de continuidad.
   4. Ejemplos de aplicación.

   CAPITULO II. COMPONENTES PASIVOS.

5. Componentes pasivos.
   1. Resistencias.
   2. Resistencias no lineales.
   3. Condensadores.
   4. Bobinas.
   5. Simbología.
6. Unión P--N.
   1. La unió4I_ElecGen.texn P--N en circuito abierto.
      1. Estructura de banda.
   2. La unión P--N como rectificador.
   3. Componentes de corriente de un diodo P--N.
   4. Curva característica Tensión--Intensidad.
   5. Capacidades.
      1. Transición.
      2. Difusión.
7. Diodos semiconductores I.
   1. Constitución y funcionamiento.
   2. El diodo como elemento de circuito. Recta de carga.
   3. Características estática, dinámica y de transferencia.
   4. Modelo lineal aproximado.
   5. Tiempos de conmutación.
8. Diodos semiconductores II.
   1. Diodo de avalancha.
   2. Diodo Varactor.
   3. Diodo Tunel.
   4. Diodo schottky.
   5. Aplicaciones. Rectificadores.
9. Conformación de ondas mediante componentes pasivos.
   1. Introducción.
   2. Componentes lineales.
      1. Diferenciador RC.
      2. Integrador RC.
   3. Componentes no lineales.
      1. Circuitos recortadores.
      2. Circuito fijador.
      3. Aproximación lineal de funciones.
   4. Otros circuitos.

   CAPITULO III. TRANSISTOR BIPOLAR.

10. Transistores bipolares.
    1. Constitución y funcionamiento.
    2. Relación de intensidades. Parámetros fundamentales.
    3. El transistor como amplificador.
    4. Procedimientos de fabricación.
11. Configuraciones básicas del transistor bipolar.
    1. Configuración en emisor común.
       1. Característica de entrada y salida.
       2. Región de corte y saturación.
       3. Expresiones analíticas de las características del transistor.
       4. Ecuaciones de Ebers--Moll.
       5. Ganancia en corriente continua.
       6. Resistencia de base.
12. Transistor en conmutación.
    1. El transistor como interruptor.
    2. Región de corte.
    3. Región de saturación.
    4. Características dinámicas de la conmutación.
       1. Concentración de portadores en la unión.
       2. Tiempos de conmutación.
    5. Pérdidas de potencia.

    CAPITULO IV. CIRCUITOS DE CONMUTACION.

13. Circuitos de conmutación I.
    1. Introducción.
    2. Circuitos no regenerativos.
       1. Circuitos saturados.
       2. Circuitos no saturados.
    3. Circuitos regenerativos.
       1. Multivibrador astable.
14. Circuitos de conmutación II.
    1. Monostable.
       1. Circuito básico.
       2. Ecuaciones fundamentales.
       3. Disparo.
    2. Biestable.
       1. Circuito básico.
       2. Disparo y sincronización.
    3. Báscula de Schmitt.
    4. Aplicaciones prácticas.

    CAPITULO V. POLARIZACION Y MODELO DEL TRANSISTOR BIPOLAR.

15. Polarización y estabilidad térmica del transistor bipolar.
    1. Punto de trabajo. Recta de carga.
    2. Inestabilidad debida a las variaciones de los parámetros.
    3. Circuitos de polarización.
    4. Factores de estabilidad S, S' y S''.
    5. Compensación de la polarización.
16. Modelo de pequeÑa seÑal y baja frecuencia.
    1. Análisis gráfico del montaje EC.
    2. Modelos de pequeÑa seÑal.
       1. Diodo.
       2. Transistor bipolar.
       3. Transistor bipolar a baja frecuencia.
    3. Análisis de un circuito.
17. Análisis de las configuraciones básicas.
    1. Montaje en emisor común.
       1. Modelo simplificado.
    2. Montaje en colector común.
    3. Montaje en base común.
    4. Comparación de las configuraciones.
    5. Conexión en cascada de amplificadores.
       1. Montaje Darlington.
18. El transistor en alta frecuencia.
    1. Introducción.
    2. Respuesta de un montaje en EC en cortocircuito.
    3. Respuesta en todo el rango de frecuencia.
    4. Respuesta ante un escalón.

    CAPITULO VI. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO.

19. Transistor de efecto de campo (FET).
    1. Constitución y funcionamiento.
    2. Característica tensión--intensidad.
    3. Modelo de pequeÑa seÑal.
    4. Análisis comparativo con el transistor bipolar.
20. Transistor de efecto de campo de puerta aislada (MOSFET).
    1. Constitución y funcionamiento.
    2. Símbolos.
    3. Modelo de pequeÑa seÑal.
    4. El MOS como carga.
    5. Comparación con BJT y con FET.
21. Polarización del transistor de efecto de campo.
    1. Recta de carga. Punto de trabajo.
    2. Circuitos de polarización.
    3. El FET como resistencia dependiente del voltaje.
    4. Fuentes de corriente.
    5. Aplicaciones.

    CAPITULO VII. VALVULAS.

22. Válvulas de vacio.
    1. Triodo. Constitución, funcionamiento y campo de aplicación.
       1. Campo electrostático.
       2. Característica de placa y de transferencia.
       3. Parámetros del triodo.
    2. Tetrodo.
    3. Pentodo.

    CAPITULO VIII. FABRICACION Y LIMITACIONES.

23. Circuitos integrados.
    1. Introducción.
    2. Clasificación de los circuitos integrados.
    3. Circuito integrado monolítico. Fabricación.
    4. Fabricación de los distintos componentes.
    5. Estado actual de la tecnología.
24. Limitaciones y especificaciones de los dispositivos.
    1. Limitaciones mecánicas.
    2. Limitaciones eléctricas.
       1. Tensión.
       2. Intensidad.
       3. Potencia.
    3. Limitaciones térmicas. Empleo de aletas.
    4. Especificaciones. Características de catálogo.

    CAPITULO IX. CIRCUITOS MULTIETAPA.

25. Amplificadores multietapa.
    1. Introducción. Clasificación.
    2. Distorsión en los amplificadores.
    3. Respuesta en frecuencia. Diagrama de Bode.
    4. Ancho de banda de etapas en cascada.
26. Circuitos multietapa a transistores.
    1. Introducción.
    2. Acoplamiento directo y capacitivo.
    3. Circuitos de acoplamiento capacitivo.
    4. Circuitos de acoplamiento directo.
       1. Darlington.
       2. Cascodo (EC--BC).
       3. Amplificador diferencial.
27. Amplificadores sintonizados.
    1. Introducción.
    2. Circuitos de una etapa.
       1. Ganancia.
       2. Transformación de impedancia.
    3. Circuitos reales.

    CAPITULO X. REALIMENTACION.

28. Amplificadores realimentados.
    1. Clasificación de los amplificadores según su función de transferencia.
    2. Concepto de realimentación.
       1. Redes de muestreo y de comparación.
       2. Relación de transferencia (sin y con realimentación).
       3. Ventajas de la realimentación.
    3. Configuraciones de realimentación características.

    CAPITULO XI. OSCILADORES.

29. Estabilidad. Osciladores.
    1. Estabilidad. Consideraciones generales.
    2. Frecuencia de oscilación. Criterio de Barkhausen.
    3. Consideraciones prácticas.
30. Osciladores sinusoidales.
    1. Diagrama general.
    2. Osciladores con redes RC.
       1. Osciladores por cambio de fase.
       2. Osciladores por puente de wien.
31. Otros circuitos osciladores.
    1. Osciladores LC.
       1. Oscilador Colpitts.
       2. Oscilador Hartley.
    2. Osciladores a cristal.
    3. Estabilidad de la amplitud y la frecuencia.
    4. Otros métodos de generar sinusoides.

    CAPITULO XII. CIRCUITOS LINEALES DE POTENCIA.

32. Amplificadores de potencia I.
    1. Introducción.
    2. Clasificación.
    3. Amplificadores clase A.
    4. Distorisión del segundo armónico.
    5. Armónicos de orden superior.
    6. Amplificador de audio con acoplamiento por transistor.
33. Amplificadores de potencia II.
    1. Amplificadores en contrafase.
    2. Amplificadores en clase B.
    3. Amplificadores en clase AB.
    4. Amplificadores integrados.
34. Fuentes de alimentación lineales.
    1. Introducción.
    2. Rizado.
    3. Regulador serie lineal.
    4. Regulador shunt.

    CAPITULO XIII. AMPLIFICADORES OPERACIONALES.

35. El amplificador operacional.
    1. Introducción.
    2. Amplificador operacional ideal. Características fundamentales.
    3. Amplificador operacional real. Circuito equivalente.
    4. Montaje inversor. Ecuación característica.
    5. Montaje no inversor.
    6. Parámetros fundamentales.
36. Características del amplificador operacional real.
    1. Introducción.
    2. Característica de transferencia.
    3. Medida de las características no ideales.
37. Estructura del amplificador operacional.
    1. Diagrama de bloques.
    2. Etapa de entrada.
    3. Etapa de ganancia.
    4. Etapa de desplazamiento de nivel.
    5. Ejemplo de un amplificador operacional monolítico.

    CAPITULO XIV. APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

38. Aplicaciones lineales I.
    1. Circuito inversor.
    2. Sumador.
    3. Convertidor tensión--corriente.
    4. Amplificador diferencial.
    5. Otros circuitos.
39. Aplicaciones lineales II. Cálculo analógico.
    1. Introducción.
    2. Diferenciador.
    3. Integrador.
    4. Resolución de ecuaciones diferenciales.
    5. Escalado en amplitud y tiempo.
40. Aplicaciones no lineales.
    1. Comparadores.
    2. Conformadores de seÑales mediante diodo.
       1. Diodo ideal.
       2. Detector de pico.
       3. Amplificador logarítmico.
       4. Multiplicación y división analógica.
41. Generador de onda.
    1. Generador de onda cuadrada.
    2. Generador de pulso.
    3. Generador de onda triangular.
    4. Báscula de Schmitt.

    CAPITULO XV. FILTROS ACTIVOS.

42. Filtros activos. Circuitos básicos.
    1. Introducción.
    2. Filtro ideal y real.
    3. Tipos de filtros. Clasificación.
    4. Funciones de aproximación.
43. Síntesis de filtros activos.
    1. Funciones de aproximación polinomiales.
       1. Polinomios de Butterworth.
       2. Polinomios de Tchebyscheff.
       3. Polinomios de Bessel.
    2. Funciones de aproximación no polinomiales.
       1. Funciones de Cauer.

    CAPITULO XVI. OPTOELECTRONICA.

44. Dispositivos electrónicos detectores.
    1. Interacción entre la luz y la materia.
    2. Detección de la luz. Efecto externo e interno.
    3. Dispositivos detectores.
       1. Fotorresistencias.
       2. Fotodiodos. Fotodiodo PIN. Fotodiodo de avalancha.
       3. Fototransistor.
45. Dispositivos optoelectrónicos.
    1. Introducción. Semiconductores ópticamente activos.
    2. Diodo emisor de luz.
    3. Diodos LASER.
    4. Fotoacopladores.
46. Fibra óptica.
    1. Introducción a las comunicaciones ópticas.
    2. Conceptos de dispersión y atenuación.
    3. Estructura. Apertura numérica.
    4. Dispersión. Fibra monomodo y multimodo.
    5. Acoplamiento entre modos.
47. Células fotovoltaicas.
    1. Principios básicos. Curva característica.
    2. Rendimientos.
    3. Tipos de células.
    4. Zona de trabajo. Punto de máxima potencia.
    5. Concentración y acumulación fotovoltaica de energía.
    6. Aplicaciones.

    CAPITULO XVII. TRANSDUCTORES.

48. Introducción a los transductores.
    1. Generalidades.
    2. Construcción.
    3. Clasificación.
    4. Servotransductores.
49. Transductores directos.
    1. Transductores piezoeléctricos.
    2. Transductores fotoeléctricos.
    3. Transductores generadores termoeléctricos.
    4. Transductores magnetoeléctricos.
    5. Transductores de ionización y radiación.
50. Transductores de resistencia variable.
    1. Transductores potenciométricos.
    2. Transductores de resistencia variable con la temperatura.
    3. Transductores de resistencia variable fotorresistivos.
       1. Transductores de resistencia variable extensométricos.
       2. Transductores de resistencia variable electroquímicos.
       3. Otros procedimientos de variación de resistencia.
51. Transductores de parámetros variables.
    1. Transductores de capacidad variable.
    2. Transductores de inductancia variable.
    3. Transductores de transformador variable.
52. Otros transductores.
    1. Transductores de efecto Hall.
    2. Detectores de proximidad por radiación.
    3. Medidores de velociadad por microondas.
    4. Transductores de humedad de gases.
    5. Transductores químicos.
    6. Transductores digitales.

Examenes de la asignatura.

Se considerarán las prácticas realizadas en cada parcial como parte integrante del examen. Para aprobar el examen es condición necesaria haber presentado las prácticas antes de realizarlo.

El examen en su conjunto se valorará de cero (0) a diez (10) puntos y para aprobar el exámen será necesario obtener una media igual o superior a cinco (5).

Prácticas de laboratorio.

Las memorias de las prácticas serán calificadas por el profesor de prácticas como aptas o no aptas. En este último caso, el alumno deberá repetir la práctica y entregar una nueva memoria.

Para los alumnos que, por causa justificada no pudieran realizar las prácticas en el horario seÑalado y para los que tuvieran que repetirlas, se dispondrá al final de curso un horario para su recuperación.

El alumno tendrá las prácticas aprobadas cuando haya realizado todas ellas y las memorias correspondientes hayan sido aceptadas como aptas.

Aquellas prácticas que por su dificultad destaquen sobre las demás pueden subir la nota final de la asignatura hasta un máximo de 1 (un) punto.

Trabajos adicionales.

Estos trabajos serán especialmente tenidos en cuenta cuando un alumno opte a una Matrícula de Honor en la asignatura.

Eliminación de materia.

Para aprobar la parte teórico-práctica, el alumno debe aprobar ambos exámenes parciales y en ningún caso uno de ellos compensará al otro.

Si un alumno aprueba ambos parciales y tiene aprobadas las prácticas se considerará aprobado por curso y la nota final será la media de los dos exámenes parciales, aumentada en su caso, por el trabajo adicional realizado y la calidad de la prácticas presentadas.

Si aprueba sólo un parcial, deberá presentarse en la convocatoria final de Junio exclusivamente al parcial no aprobado. Si en esta convocatoria el alumno aprueba el parcial suspenso, y siempre teniendo aprobadas las prácticas de Laboratorio, el alumno tendrá aprobada la asignatura y su nota final será la media de los dos parciales aprobados.

En cualquier caso, si el alumno no aprueba toda o parte de la asignatura en la convocatoria de Junio, deberá examinarse de toda la asignatura en la convocatoria de Septiembre. Lo mismo para la convocatoria de Febrero.

En cuanto a las prácticas de Laboratorio, si el alumno aprueba una práctica, se considerará aprobada para todas las convocatorias del mismo curso académico y la de febrero. En las convocatorias de Septiembre y Febrero se dispondrá un horario especial para recuperar las prácticas de Laboratorio.

Bibliografía