1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura:

Carrera:

Clave de la asignatura:

SATCA

Electrnica analgica Ingeniera Elctrica, Ingeniera Electromecnica AEF-1021 3-2-5

2.- PRESENTACIN Caracterizacin de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero

El alumno seleccionar e implementar dispositivos electrnicos analgicos con la finalidad de disear circuitos electrnicos que pueda acoplar a diferentes sistemas elctricos y electromecnicos.

El programa de la asignatura de (Electrnica Analgica) esta diseado para contribuir en la formacin integral de los estudiantes del Sistema Nacional de Educacin Superior Tecnologa (SNEST), ya que desarrolla las competencias tecnolgicas, sobre el conocimiento, desarrollo e implementacin de circuitos electrnicos, lo cual forma parte importante del perfil de egreso del Ingeniero en electromecnica.e Ingeniero Elctrico

Este programa proporciona mtodos estructurados para el diseo de sistemas electrnicos analgicos, as como fundamentos slidos para su interpretacin, anlisis y aplicacin directa.

Intencin didctica. El Alumno se familiarizar con las bases de diseo, anlisis y aplicacin de circuitos electrnicos analgicos, tomando en cuenta los procedimientos elementales del diseo e implementacin de circuitos con diodos, transistores bipolares de unin y de efecto de campo, amplificadores operacionales, y tiristores. En la primera parte del curso el alumno conocer el panorama general de los semiconductores como base constitutiva y funcional de los diferentes tipos de diodos. As como el funcionamiento y aplicacin de los diodos en los circuitos electrnicos. En la segunda parte del curso el alumno conocer la estructura y las condiciones de operacin del transistor de unin bipolar y unipolar como amplificador de pequeas seales, as tambin el manejo y aplicacin del mismo como interruptor. En la tercera parte del curso el alumno conocer la estructura y las condiciones de operacin del amplificador operacional, su implementacin en el manejo de operaciones aritmticas, y su aplicacin como acondicionador de seales analgicas recibidas por un dispositivo sensor con fines de aplicacin en el monitoreo y control de variables de procesos.

En la cuarta parte del curso el alumno conocer la estructura, aplicacin y condiciones de operacin de los dispositivos optoelectrnicos, tiristores, y transistores IGBT y su implementacin con fines de control de la potencia suministrada a las distintas maquinas elctricas.

3.- COMPETENCIAS A DESARROLAR

Competencias especficas: Competencias genricas: Seleccionar, analizar e implementar los

dispositivos bsicos de la electrnica analgica, con la finalidad de integrarlos como una solucin a los requerimientos de los sistemas elctricos y electromecnicos.

Disear e implementar circuitos analgicos bsicos para el acondicionamiento, monitoreo y control de seales analgicas.

Competencias instrumentales Capacidades cognitivas, la capacidad

de comprender y manipular ideas y pensamientos.

Capacidades metodolgicas para manipular el ambiente: ser capaz de organizar el tiempo y las estrategias para el aprendizaje, tomar decisiones o resolver problemas.

Destrezas tecnolgicas relacionadas con el uso de maquinaria, destrezas de computacin; as como, de bsqueda y manejo de informacin.

Competencias interpersonales Capacidad crtica y autocrtica. Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales. Capacidad de trabajar en equipo

interdisciplinario. Capacidad de comunicarse con

profesionales de otras reas. Apreciacin de la diversidad y

multiculturalidad. Habilidad para trabajar en un ambiente

laboral. Compromiso tico. Competencias sistmicas Capacidad de aplicar los conocimientos

en la prctica. Habilidades de investigacin. Capacidad de aprender. Capacidad de adaptarse a nuevas

situaciones. Capacidad de generar nuevas ideas

(creatividad). Liderazgo. Habilidad para trabajar en forma

autnoma. Capacidad para disear y gestionar

proyectos. Iniciativa y espritu emprendedor. Preocupacin por la calidad. Bsqueda del logro.

4.- HISTORIA DEL PROGRAMA

Instituto Tecnolgico de fecha

Representantes de los Institutos Tecnolgicos de:

Reunin nacional de Diseo e innovacin curricular de la carrera de Ingeniera en

Instituto Tecnolgico de Chihuahua, Instituto Tecnolgico de Coatzacoalcos, Instituto Tecnolgico de Tlalnepantla, del 01 de Septiembre del 2009 al 29 de Enero del 2010.

Representante de la Academia de Ingeniera Elctrica.

Anlisis, enriquecimiento y elaboracin del programa de estudio propuesto en la Reunin Nacional de Diseo Curricular de la carrera de Ingeniera Elctrica.

Instituto Tecnolgico de fecha

Representantes de los Institutos Tecnolgicos participantes en el diseo de la carrera de Ingeniera

Reunin nacional de consolidacin de la carrea de ingeniera en

Lugar y fecha de elaboracin o revisin Participantes

Observaciones (cambios y justificacin)

Instituto Tecnolgico de Irapuato del 24 al 28 de agosto del 2009. Instituto Tecnolgico Superior de Tamazula de Gordiano Fecha: 19 al 28 de Octubre del 2009 Instituto Tecnolgico de

Representantes de los Institutos Tecnolgicos de: Tamazula, Tuxtepec, Delicias, Superior de Centla, Representantes de la Academia de Ingeniera en Electromecnica Representantes de los Institutos Tecnolgicos de.

Reunin nacional de Diseo e innovacin curricular de la carrera de Ingeniera en Electromecnica Anlisis, enriquecimiento y elaboracin del programa de estudio propuesto en la Reunin Nacional de Diseo Curricular de la carrera de Ingeniera en Electromecnica Reunin de Diseo curricular de la carrera de

5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Seleccionar, analizar e implementar los dispositivos bsicos de la electrnica

analgica, con la finalidad de integrarlos como una solucin a los requerimientos de los sistemas elctricos y electromecnicos.

Disear e implementar circuitos analgicos bsicos para el acondicionamiento, monitoreo y control de seales analgicas.

6.- COMPETENCIAS PREVIAS Conocer la estructura atmica de los materiales conductores y aislantes. Capacidad para realizar mediciones elctricas y electrnica Leer e interpretar diagramas de circuitos elctricos Comprender y aplicar las leyes de Ohm y de Kirchhoff. Comprender y aplicar las reglas divisor de corriente y de voltaje. Comprender y aplicar los teoremas de Superposicin, Thevenin, Norton. Conocer y realizar el anlisis de los circuitos elctricos de CD tipo RLC. 7.- TEMARIO Unidad

Temas Subtemas

1 Diodos

1.1 Construccin de un Diodo 1.1.1 Semiconductores contaminados P y N 1.1.2 Unin PN

1.2 Tipos de Diodos 1.3 Aplicaciones del diodo 1.3.1 Circuitos recortadores 1.3.2 Regulacin con diodo zener 1.4 Reguladores de Voltaje con circuito integrado 1.5 Construccin de una Fuente

Regulada

2

3

Transistores Bipolares y Unipolares BJT y FET Amplificadores Operacionales

2.1 Construccin de un transistor 2.2 Configuraciones

2.2.1 Polarizacin 2.2.2 Limites de operacin y hoja de especificaciones. 2.2.3 Punto Q 2.2.4 Polarizacin con una fuente 2.2.5 Polarizacin con dos fuentes 2.3 Aplicaciones del Transistor 2.3.1 Como interruptor 2.3.2 Como amplificador

3.1 Arquitectura de un Amplificador Operacional 3.2 Tipos de Amplificadores

Operacionales 3.3 Especificaciones de los

Amplificadores Operacionales 3.4 Aplicaciones Bsicas de los Amplificadores

4

Dispositivos de Potencia

Operacionales. 3.4.1 Comparador. 3.4.2 Seguidor. 3.4.3 Inversor. 3.4.4 No Inversor. 3.4.5 Sumador y Restador. 3.4.6 Diferenciador. 3.4.7 Integrador.

4.1 Dispositivos opto-electrnicos.Fotodiodo.Fotoresistencia.Fototransistor.Opt

oacopladoresTiristores. 4.2.1 SCR. 4.2.1 TRIAC. 4.2.1 DIAC.

4.3 Transistores IGBT. 4.4 Aplicaciones de Dispositivos de Potencia.

4.4.1. Dimer. 4.4.1.1. Control de iluminacin. 4.4.1.2. Control de velocidad de un motor de CA.

8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS El profesor debe:

Propiciar procesos metacognitivos. Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de induccin-deduccin y

anlisis-sntesis, que encaminen hacia la investigacin. Planear y desarrollar las sesiones para propiciar el aprendizaje significativo de

cada tema, mediante estrategias y tcnicas de enseanza-aprendizaje participativas.

Fomentar actividades de bsqueda, seleccin, anlisis e interpretacin de simbologa y diagramas

Organizar actividades grupales que propicien el razonamiento inductivo y deductivo entre los estudiantes.

Plantear problemas que permitan al estudiante la integracin de contenidos de la asignatura, para su anlisis y solucin.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de la asignatura. Analizar y discutir las definiciones del tema en problemas reales Organizar talleres de resolucin de problemas. Uso de software como herramienta que facilite la simulacin y la comprensin

de los conceptos, la resolucin de problemas e interpretacin de los resultados.

Propiciar actividades de bsqueda, seleccin y anlisis de informacin en distintas fuentes.

Relacionar el contenido de esta materia con otras para desarrollar una visin interdisciplinaria del estudiante

Crear escenarios para fomentar la investigacin documental en diferentes medios de informacin.

Propiciar el uso de la tecnologa de la informacin, as como la aplicacin de software para la solucin de problemas

Realizar actividades grupales, para propiciar la interaccin y fomentar el espritu colaborativo para alcanzar los objetivos

Implementar actividades prcticas que promuevan el desarrollo de habilidades, en el anlisis, diseo y seleccin de los circuitos y dispositivos bsicos que se emplean en los circuitos electrnicos analgicos.

Visitas a empresas relacionadas con el campo de aplicacin 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN

Examen diagnstico al inicio del curso. Reportes de trabajos, visitas y prcticas. Participacin individual y en equipo. Trabajos de Investigacin. Reporte por equipo del proyecto. Manejo de software para la simulacin de circuitos electrnicos analgicos. Conocimiento necesario para el diseo e implementacin de dispositivos en

circuitos electrnicos analgicos. Habilidad para realizar la medicin y control de los parmetros bsicos de los

circuitos elctricos analgicos. Detectar y solucionar problemas reales en los circuitos electrnicos analgicos.

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Diodos

Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Distinguir, disear e implementar elementos semiconductores para la regulacin de voltaje.

Estudiar el principio de conduccin en los semiconductores.

Analizar y relacionar el diodo de unin en la rectificacin.

Resolver y argumentar la rectificacin de media onda y onda completa mediante la experimentacin utilizando el osciloscopio.

Disear e implementar un regulador de voltaje utilizando el diodo Zener.

Investigar, exponer y discutir el funcionamiento de los diodos de propsito general.

Distinguir e identificar las caractersticas de los diferentes tipos de encapsulados de reguladores integrados.

Identificar, disear y construir las etapas de una fuente regulada de voltaje con CI.

Unidad 2: Transistores Bipolares Y UNIPOLARES BJT Y FET

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de Aprendizaje

Examinar, clasificar, e interpretar las caractersticas y aplicaciones bsicas del BJT y FET, en aplicaciones bsicas.

Conocer el principio de funcionamiento a nivel atmico del transistor de unin bipolar (BJT) en unin NPN y PNP.

Distinguir y experimentar las caractersticas de las tres configuraciones bsicas del BJT.

Analizar, Identificar, disear y aplicar el uso del transistor BJT y FET como interruptor.

Analizar, Identificar, disear y aplicar el uso del transistor BJT como amplificador

Calcular la ganancia de voltaje, la ganancia de corriente, impedancia de entrada e impedancia de salida en las diferentes configuraciones del transistor.

Disear un amplificador BJT yFET para detectar las variaciones pequeas de voltaje/temperatura en un diodo, de tal manera que sea visible la relacin.

Unidad 3: Amplificadores Operacionales

Competencia especfica a desarrollar Actividades de Aprendizaje

Examinar, clasificar, e interpretar las caractersticas y aplicaciones bsicas del amplificador operacional, en aplicaciones bsicas.

Investigar el funcionamiento y los tipos de encapsulado de los amplificadores operacionales.

Comprender la estructura de un amplificador operacional.

Resolver ejercicios de circuitos no lineales con amplificadores operacionales en las diferentes configuraciones.

Aplicar leyes y teoremas de anlisis de circuitos, para obtener y comprobar los modelos correspondientes a las configuraciones bsicas de los amplificadores operaciones.

Utilizar los modelos de las configuraciones bsicas en el tratamiento, procesamiento y acondicionamiento de seales de voltaje analgico.

Calcular el voltaje de salida de un circuito sumador a partir del modelo lineal del amplificador inversor de voltaje.

Disear e implementar el circuito convertidor de corriente a voltaje con amplificadores operacionales.

Unidad 4: Dispositivos de Potencia

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de Aprendizaje

Examinar, clasificar, e interpretar las caractersticas y aplicaciones bsicas de los dispositivos optoelectrnicos, dispositivos reguladores de potencia, en aplicaciones bsicas.

Investigar, exponer y discutir el funcionamiento de los dispositivos optoelectrnicos bsicos.

Identificar las terminales, construccin interna y funcionamiento CI MOC 3011.

Identificar las caractersticas de los elementos controladores de potencia elctrica (IGBT, SCR y TRIAC).

Investigar, resumir y calcular las condiciones de disparo y bloqueo, para tiristores de potencia, en cargas resistivas e inductivas.

Disear y seleccionar los elementos externos de un circuito controlador de potencia elctrica con el IGBT.

Disear y seleccionar los elementos externos de un circuito controlador de potencia elctrica con el SCR.

Disear y seleccionar los elementos externos de un circuito controlador de potencia elctrica con el TRIAC.

Disear e implementar un circuito controlador de potencia que permita regular la intensidad de luz de un foco.

Disear e implementar un circuito controlador de potencia que permita regular la velocidad de un motor de CA.

11. FUENTES DE INFORMACIN

1. L. Boylestad y Nashelsky, Electrnica, Teoria de circuitos, octava edicin, Ed. Pearson

2. Coughlin, Robert F, Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales, sexta edicin, Ed. Pearson

3. Savant Roden Carpenter, Diseo Electrnico, sptima edicin, Ed. Pearson 4. HILARIO, A.- CASTRO, M. Simulacin y Electrnica Analgica. Prcticas y

problemas, 2 edicin, Editorial Ra-ma, 552 pginas 5. Robert F. Coughlin - Fred F. Driscoll, Amplificaciones Operacionales Y

Circuitos, 5 edicin, Prentice Hall, 1999, 544 pginas. 6. C.J. Savant, Martin S. Roden y Gordon L. Carpenter. Diseo Electrnico,

Circuitos y Sistemas. Addison-Wesley Iberoamericana. 1992. 7. Cathey J. J. Dispositivos electrnicos y circuitos. McGraw-Hill (Coleccin

Schaum). 1990. 8. Schilling & Belove, Circuitos Electrnicos, Ed. Mc Graw Hill 9. Sedra, Dispositivos Electrnicos y Amplificadores de Seales, Ed.

Interamericana 10. Robert Boylestad & Louis Nashelsky, Electrnica teora de circuitos, Ed.

Prentice Hall 11. Paul Malvino, Principios de electrnica, Ed. Mc Graw Hill 12. Savant, Roden y Carpenter, Diseo electrnico, Ed. Adison-Wesley

Iberoamericana. 13. H. M. Berlin and F. C. Getz, Jr., Fundamentals of operational amplifiers

andlinear integrate circuits, Ed. Maxwell Macmillan International editions, 1992 14. D.F. Stout/ M. Kaufman, Handbook of operational amplifier. Circuit design, Ed.

McGraw-Hill, 1976 15. D.F. Stout/M. Kaufman, Handbook of microcircuits design and applications,

Ed. McGraw- Hill, 1980 16. K.M. Daugherty, Analog to Digital Conversion. A practical approach, Ed.

McGraw-Hill, 1995. 17. M. J. Demler, High speed Analog to Digital Conversion, Ed. Academic Press,

Inc. 1991 18. Operational Amplifiers Data book, Ed. National semiconductors, 2001 19. Linear Applications Specific ICs Data book, National semiconductors, 2000. 20. Linear Applications Handbook, National Semiconductors, 2000 21. Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll, Amplificadores operacionales y

circuitos integrados lineales, Ed. Person, Prentice Hall, Quinta edicin.

22. Bibliografa o documentacin de ampliacin, sitios web: http://www.unicrom.com/

http://www.national.com http://www.analogdevices.com

http://www.philipssemiconductor.com NOTA: se sugiere utilizar la bibliografa ms reciente.

12. PRCTICAS

Utilizacin de software para la simulacin de circuitos electrnicos analgicos Disear e implementar circuitos y dispositivos electrnicos analgicos Comprobacin y medicin de las diferentes variables que se manejan en los

circuitos electrnicos analgicos. Construir circuito de rectificacin para una seal alterna mediante el diodo. Polarizar en directo y en inverso un diodo LED. Experimentar la fotosensibildad de un fotodiodo, implementndolo como

interruptor. Diseo y construccin de un regulador a 5V con diodo zener. Construir una fuente variable dual, utilizando los CI reguladores LM317 y LM337. Construir un circuito detector de objetos utilizando el transistor como interruptor. Construir un circuito detector de objetos utilizando el fototransistor como

interruptor. Disear y construir un amplificador en pequea seal mediante BJT con ganancia

de 100. Construir un amplificador en lazo abierto con el amplificador operacional CI 741. Construir con el CI LM324 las configuraciones bsicas (Inversor, no inversor,

sumador, restador, comparador, integrador, diferenciador). Disear e implementar un circuito acondicionar de seal CAS utilizando el CI

LM324 para obtener un rango de salida de 0 a 5v ante una entrada de temperatura de 0 a 50C, utilizando el transistor LM335 como sensor.

Construir una alarma sonora de cd, utilizando como interruptor de enclave el SCR. Construir un control de iluminacin para un foco de CA, mediante el control de

potencia utilizando un TRIAC. Construir un control de velocidad para un motor de CA, mediante el control de

potencia utilizando un TRIAC. Construir un interruptor ptico que gobierne un foco de ca como carga, utilizando

el fototransitor como dispositivo interruptor y el optoacoplador MOC3011 para acoplar las etapas (baja y alta potencia).