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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Computación. ASIGNATURA: Electrónica Analógica. SEMESTRE: Cuarto OBJETIVO GENERAL: El alumno interpretará las características de los diferentes dispositivos electrónicos y construirá circuitos capaces de interactuar con una computadora. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Diodos Semiconductores. II. El Transistor Bipolar. III. El Transistor de Efecto de Campo. IV. El Transistor en Comutación. V. Tópicos de SCR, DIAC y TRIAC. VI. El Amplificador Operacional. METODOLOGÍA: Participación activa tanto del alumno como del profesor en el manejo de la información, así como la búsqueda de conceptos y fundamentos. La exposición del profesor estará respaldada por ejemplos y ejercicios provenientes de la bibliografía. El análisis como ejercicio en el diseño y construcción de prototipos para demostrar en forma cuantitativa la solución de los problemas planteados. La práctica deberá estar respaldada por la teoría vista en clase, demostrando los principios y el análisis de circuitos electrónicos. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La calificación de cada departamental se tomará de la siguiente manera: seis tareas promediadas que constarán el 10%, un examen departamental con el 60% y el 30% restante a la calificación del laboratorio. Para tener derecho al examen departamental se deberán entregar todas las tareas en la fecha y hora elegidos. Para acreditar la asignatura deberá estar acreditado el laboratorio y cumplir con el 80% de asistencia. BIBLIOGRAFÍA: 1.Boylestad, Robert L. Electrónica:Teoría de Circuitos. Pearson, México 1997 2.Malik, Norbert R. Circuitos Electrónicos. Prentice Hall. España 1996 3.Coughlin, Robert F. Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados. Prentice Hall. México 1993 4.Rashid, Muhammad H. Circuitos Microelectrónicos. Thomson. México 2000



ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Unidad Culhuacan. CARRERA: Ingeniería en Computación. OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Comunicaciones y Electrónica. DEPARTAMENTO: Ingeniería en Computación.

ASIGNATURA: Electrónica Analógica SEMESTRE: Cuarto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada.

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Comunicaciones y Electrónica de la ESIME Culhuacan REVISADO POR: Subdirección Académica de ESIME Culhuacan APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de ESIME Culhuacan. Ing. Fermín Valencia Figueroa.

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas del Consejo General Consultivo.



ASIGNATURA: Electrónica Analógica. CLAVE HOJA: 2 DE 11

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

La tecnología electrónica impulsada como rama de la ciencia desde el descubrimiento del electrón en tubos al vacío, es la base Física sobre la cual se desarrolló la Ciencia de la Computación; Con la integración de transistores a mayores densidades por unidad de medida de área, permite enfocar que los productos compuestos por transistores (como elemento genérico) lleguen a mayores grupos de población en las primeras etapas. El desarrollo de la Computación esta marcada por el Avance Tecnológico en Electrónica: tubos al vacío, transistores, circuitos integrados, circuitos integrados de alta escala, etc. Así mismo, los componentes elementales en el manejo de señales digitales son efectuados por compuertas, formadas éstas por transistores. Lo anterior da como marco a la importancia de conocer de manera efectiva los elementos en Electrónica, fundamentales en el manejo de señales eléctricas que, en gran escala, forman las unidades de procesamiento central, las unidades de memoria, las unidades de control, etc., las cuales forman a su vez los equipos de cómputo, objeto de estudio del Ingeniero en Computación. Electrónica Analógica es una asignatura teórico- práctica que se basa en la Física y Matemáticas superiores, por ello se debe cursar después de la asignatura de Circuitos Eléctricos. También, la materia de Electrónica Analógica es base de la asignatura de Señales Analógicas, Modulación Digital y la Teoría del Control.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno interpretará las características de los diferentes dispositivos electrónicos y construirá circuitos capaces de interactuar con una computadora.



ASIGNATURA: Electrónica Analógica. CLAVE: HOJA: 3 DE 11

No. UNIDAD I NOMBRE: Diodos Semiconductores

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno explicará el funcionamiento de los diodos: rectificadores, Zener, LED, varactor y fotodiodo. Interpretará las curvas características, los datos que proporciona el fabricante y los diferentes circuitos de diodos.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3 1.4

Introducción a los semiconductores Aspectos fundamentales Semiconductores homogéneos Semiconductores no homogéneos Fenómeno de generación y recombinación La unión P-N Concepto de diodo ideal y diodo real Funcionamiento físico Condición de polarización directa Condición de polarización inversa Condición de ruptura Determinación de los componentes de diodos Efectos de la temperatura

1.5 3.0 1.0 0.5

1.5

1.0

2.0

1.0

1.0

1B, 2B, 4C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. Exposición de los conceptos fundamentales por parte del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Dos tareas correspondientes a la unión P-N y el efecto de la temperatura en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% de la calificación del departamental. Una práctica de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio.



ASIGNATURA: Electrónica Analógica. CLAVE HOJA: 4 DE 11

No. UNIDAD I NOMBRE: Diodos Semiconductores


El alumno explicará el funcionamiento de los diodos: rectificadores, Zener, LED, varactor y fotodiodo. Interpretará las curvas características, los datos que proporciona el fabricante y los diferentes circuitos de diodos.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.7 1.7.1 1.8 1.8.1 1.8.2 1.8.3

Análisis de circuitos Punto de trabajo Recta de carga Recortadores Sujetadores Diodo rectificador Rectificación Rectificación de Media Onda Rectificación de Onda Completa Rectificador tipo Puente Diodo Zener Regulación de voltaje Tipos de Diodos Diodo Emisor de Luz (LED) Diodo de Capacitancia Variable (VARACTOR) Fotodiodo

1.5 1.5 1.5 1.5

1.5

1.5

1.0

1.0

1.0

1B, 2B, 4C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. Exposición de los conceptos fundamentales por parte del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Tres tareas correspondientes a cada uno de los tres primeros temas en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% de la calificación del departamental. Dos prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio.




No. UNIDAD II NOMBRE: El Transistor Bipolar


El alumno explicará el funcionamiento del transistor bipolar, las curvas y hojas de datos de un transistor bipolar con lo que construirá circuitos de aplicación y de características eléctricas.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.7

Estructura física del transistor Principio de funcionamiento El transistor en condiciones estáticas Ecuaciones y curvas características Configuraciones básicas El transistor como amplificador Configuración Base Común Configuración Emisor Común Configuración Colector Común El transistor en régimen dinámico Polarización Punto de operación y Recta de carga Tipos de polarización Concepto de Diseño Introducción al modelo a pequeña señal

1.5 1.5 1.5 4.5 3.0 3.0 3.0

1.5

1.5

1.5

1.0

1.0

1.0

4.0

2.0

2.0

2.0

1B, 2B, 4C, 6C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Cinco tareas correspondientes a cada uno de los temas desde el transistor en condiciones estáticas, en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% del departamental. Tres prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio. Aplicación del primer examen y Evaluación del Primer Departamental.




No. UNIDAD III NOMBRE: El Transistor de Efecto de Campo


El alumno describirá el funcionamiento del F.E.T. Interpretará las curvas características del F.E.T. Así como las características eléctricas y circuitos básicos de aplicación

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.6

Estructura y principios de funcionamiento del JFET Características estáticas y dinámicas Transferencia Ecuación de Shockley Características eléctricas El JFET como elemento de circuito Polarización del JFET Polarización fija Autopolarización Divisor de voltaje Estructura y principio de funcionamiento del MOSFET Tipos de MOSFET Tipo decremental Tipo incremental Características estáticas y dinámicas

0.5 1.0 3.0 1.5 1.5 1.5

1.5

1.5

1.5

1.0

2.0

1.0

1.0

1.0

1B, 2B, 4C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Exposición de temas específicos por parte del profesor. Obtención de información por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Seis tareas correspondientes a cada uno de los temas en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% del departamental. Tres prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio




No. UNIDAD IV NOMBRE: El Transistor en Conmutación


El alumno describirá e interpretará el funcionamiento de los diferentes circuitos de conmutación principales que se utilizan en los circuitos digitales actuales

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.4 4.4.1 4.4.2

Tópicos de estabilidad y compensación Respuesta en frecuencia Respuesta a baja frecuencia Respuesta a alta frecuencia Efecto Miller Principios de Conmutación Tiempo de respuesta Efecto inductivo Efecto capacitivo Transferencia de corriente Transferencia de voltaje Compuertas lógicas Principio del inversor de voltaje Compuertas AND, NAND, OR y NOR

1.5 4.5 4.5 4.5

1.5

1.5

1.5

1.0

3.0

3.0

3.0

1B, 2B, 4C, 6C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica en matemáticas referidas a números complejos. Búsqueda de información por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Cuatro tareas correspondientes a cada uno de los temas en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% del departamental. Tres prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio. Aplicación del segundo examen y Evaluación del Segundo Departamental.




No. UNIDAD V NOMBRE: Tópicos de SCR, DIAC y TRIAC


El alumno describirá el funcionamiento de los principales tipos de tiristores e interpretará las hojas de especificaciones para las bases de los circuitos de potencia e interfase con una computadora.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.3 5.4 5.5

El Diodo Controlado de Silicio (SCR) Operación básica Características Aplicaciones Principio del Diodo Shockley DIAC TRIAC Aplicaciones en C.D. y C.A.

1.5 0.5 1.0 1.5 4.5

1.5

3.0

1.0

1.0

1.0

3.0

1B, 2B, 5C, 7B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por parte del profesor. Búsqueda de información por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Cinco tareas correspondientes a cada uno de los temas en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% del departamental. Tres prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio.




No. UNIDAD VI NOMBRE: El Amplificador Operacional


El alumno describirá el funcionamiento del amplificador operacional y sus diferentes configuraciones. Resolverá circuitos con operacionales que se utilizan ampliamente como interfases entre el mundo real y una computadora.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4

Introducción El amplificador diferencial Estructura y análisis Modo común y diferencial Rechazo en Modo Común Características no ideales El amplificador operacional Circuitos aritméticos Acoplador de voltaje. Seguidor de voltaje Comparador de voltaje Sumador y Restador Multiplicador Tópicos de Filtros Activos Filtro Pasabaja Filtro Pasa Alta Filtro Pasabanda Filtro Rechazo de Banda

1.5 4.5 3.0 4.5 4.5

3.0

1.5

3.0

1.0

3.0

3.0

2B, 3B, 4C, 8C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por parte del profesor. Búsqueda de información por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Cinco tareas correspondientes a cada uno de los temas en donde se tendrá una calificación de cero a diez, que a su vez, se irán sumando durante el departamental para alcanzar el 10% del departamental. Tres prácticas de laboratorio con reporte individual el mismo día con el propósito de tomar la asistencia y un reporte grupal que se entrega una semana después de cada práctica con calificación de cero a diez y que se irá sumando con las demás al término del departamental para promediar en un 30% de la calificación final. Se tiene como requisito cumplir con el 80% de asistencia al laboratorio. Evaluación del Tercer Departamental.




RELACIÓN DE PRÁCTICAS

PRACT.

No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE

REALIZACIÓN

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11

12

13

14 15

16

17 18

Curvas del Diodo y simulación en SPICE Recortador y Sujetador. Rectificador y Regulación Curvas del transistor bipolar y simulación en SPICE. Amplificador Base Común Amplificador Emisor Común y Colector Común Características del FET y simulación en SPICE Circuito de polarización del FET Circuitos y modelos n SPICE. Compuerta NOT, NAND y NOR Simulación en SPICE para el tiempo de transición Simulación en arreglo de compuertas Circuito de control básico utilizando un SCR Circuito de C:A. Con TRIAC Principios de Control de un motor de C.A. El amplificador inversor y no inversor Sumador, Restador Filtro Pasa Banda

I I I II II II

III

III III IV IV

IV

V

V V

VI

VI VI

1.5

1.5 1.5 1.5

1.5 1.5

1.5

1.5 1.5 1.5 1.5

1.5

1.5

1.5 1.5

1.5

1.5 1.5

Centro de cómputo y Lab. de Microprocesadores.



ASIGNATURA: Electrónica Analógica. CLAVE: HOJA: 11 DE: 11

PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1 2 3

I, II

III, IV

V, VI

70% de la Evaluación teórica, que se compone del 60% del valor del examen de teoría, más el 10% de las tareas del departamental (sumando la calificación de las quince tareas, dividido entre quince). Se suma a lo anterior el 30% de la Evaluación Práctica (sumando la calificación de las seis prácticas dividido entre seis). 70% de la Evaluación teórica, que se compone del 60% del valor del examen de teoría, más el 10% de las tareas del departamental (sumando la calificación de las diez tareas, dividido entre diez). Se suma a lo anterior el 30% de la Evaluación Práctica (sumando la calificación de las seis prácticas dividido entre seis). 70% de la Evaluación teórica, que se compone del 60% del valor del examen de teoría, más el 10% de las tareas del departamental (sumando la calificación de las diez tareas, dividido entre diez). Se suma a lo anterior el 30% de la Evaluación Práctica (sumando la calificación de las seis prácticas dividido entre seis).

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7 8

X

X

X

X

X

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X

Boylestad, Robert L. Electrónica:Teoría de Circuitos. Pearson, México 1997 Malik, Norbert R. Circuitos Electrónicos. Prentice Hall. España 1996 Coughlin, Robert F. Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados. Prentice Hall. México 1993 Rashid, Muhammad H. Circuitos Microelectrónicos. Thomson. México 2000 Rashid, Muhammad H. Electrónica de Potencia. Prentice Hall. México 1995 Reyes Sánchez, Marco Antonio. Diseño de Circuitos con Transistores. Limusa. México 1991 Maloney, Timothy J. Electrónica Industrial Moderna. Prentice Hall. México 1997 Báez López, David. Análisis de Circuitos por computadora utilizando SPICE. Alfaomega. México 1995



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacan.

CARRERA: Ingeniería en Computación SEMESTRE Cuarto

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Electrónica Analógica

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniería ó Maestría Electrónica

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno interpretará las características de los diferentes dispositivos electrónicos y construirá circuitos capaces de interactuar con una computadora.

3. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES

Circuitos Eléctricos Electrónica Electrónica digital Computación

Diseño de circuitos con transistores, tanto analógico como digital. Construcción de interfaces de adquisición de datos y de electrónica de potencia Mantenimiento de sistemas analógicos y/o digitales. Áreas afines en el sector privado o público.

Análisis y diseño de sistemas electrónicos. Conocimientos de programas de simulación electrónica por computadora. Conocimientos de cómputo Liderazgo Manejo de grupo

Responsable Respetuoso Compromiso Social

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ ______________________ ______________________ ____________________ ING. JOSÉ A. LOAIZA BRITO M. EN C. ALBERTO PAZ GUTIÉRREZ ING. FERMÍN VALENCIA FIGUEROA PRESIDENTE DE LA ACADEMIA DE SUBDIRECTOR ACADÉMICO. DIRECTOR COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

FECHA: Marzo de 2004

instituto politÉcnico nacional secretarÍa … · de interactuar con una computadora. contenido...

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