Download Sistemas de Comunicacion II C0806

Fecha: Sep, 2008
Universidad Tecnológica del Centro
Programa de la Asignatura
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
Carreras
INGENIERÍA DE REDES Y COMUNICACIONES.
Modalidad
IV
Trimestre:
F1004
Código:
Pre-Requisitos
F1003
Evaluación
MAGISTRAL
4 HORAS
TUTORÍA
2 HORAS
1ER PARCIAL 30%, 2DO PARCIAL 30%, TUTORÍA 20%, LABORATORIO 20%
LABORATORIO
2 HORAS
Elaborado
por:
Elaborado por:
La cátedra de Electrónica.
Temario Sinóptico
• Principios del modelado y procesamiento
de señales. El decibelio.
• Amplificadores Operacionales y sus aplicaciones. Limitaciones.
• Introducción a la electrónica del estado
sólido: la física de los semiconductores.
• Diodos de potencia de estado sólido.
• Rectificación y filtraje.
• El Diodo Zener. Fuentes de alimentación.
• Transistores de unión bipolares (BJT).
• Amplificadores con BJT.
• Transistores de efecto de campo (FET).
• Amplificadores con MOSFET de acumulación.
• La realimentación.
NOTA:
El alumno que no apruebe el
laboratorio no tiene derecho a la nota
de tutoría. En ese caso la nota de
tutoría se transformará en 01 puntos.
Fecha
Septiembre, 2008
Objetivos Generales
Al finalizar este curso los estudiantes
serán capaces de describir los mecanismos de primer orden asociados al funcionamiento de una unión p-n, al transistor bipolar (BJT) y al transistor MOSFET
de acumulación. Serán capaces de analizar, con modelos idealizados en dc y
pequeña señal, circuitos rectificadores y
amplificadores con operacionales, BJT y
MOSFET.
También
serán
capaces
de
explicar y aplicar conceptos básicos de
realimentación
a
casos
relativamente
sencillos.
Bibliografía Recomendada:
-Hambley, Alan R. “Electrónica”. Editorial Prentice Hall. 2001.
-Norbert R, Malik. “Circuitos Electrónicos: Análisis, Simulación y Diseño”. Editorial Prentice Hall.
1996.
-Rashid, Muhammad H. “Circuitos Microelectrónicos análisis y diseño”. International Thomson
Editores. 2000.
Temario Detallado
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Sesiones Nos. 1 y 2.
Principios del modelado y procesamiento de
señales.
Diagramas de bloques de los sistemas electrónicos.
Las fuentes controladas y su uso en los modelos de
circuitos. La fuente de tensión controlada por
tensión y la ganancia de voltaje. La fuente de
corriente controlada por corriente y la ganancia de
corriente. Otras fuentes controladas y otras
definiciones de ganancia.
Modelos de señal para amplificadores. Modelo para el
amplificador de tensión. Modelo para el amplificador
de corriente. Modelos para los amplificadores de
transconductancia y transresistencia.
Determinación de las resistencias de entrada y salida
de un amplificador.
El decibelio
miento cuando se usa polarización externa. Explicar
los fenómenos de ruptura de la unión y la presencia
de capacitancias parásitas.
5
5.1
5.2
5.3
Objetivos: Analizar el funcionamiento de los
rectificadores mediante semiciclos en el voltaje de
entrada. Explicar los efectos que tiene sobre el
voltaje de salida un capacitor colocado en paralelo
con la carga.
Objetivos: Describir el comportamiento de fuentes
controladas y amplificadores a través de modelos,
de forma que faciliten las predicciones acerca de
cómo funciona un sistema electrónico.
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Sesiones Nos. 3 a 6.
Amplificadores operacionales.
El amplificador operacional ideal. Símbolo de circuito
y terminales. Modelo de señal para el amplificador
ideal.
Circuitos con amplificadores operacionales ideales:
Principios de modelado y análisis.
Reglas básicas para el análisis de circuitos
electrónicos.
Circuitos con amplificadores operacionales y realimentación negativa: el amplificador inversor y no inversor; circuito seguidor de tensión, amplificador
sumador y diferencial; convertidores corrientetensión y tensión-corriente. El integrador y el diferenciador básicos.
Circuitos sin realimentación negativa. Comparadores
de voltaje: el circuito comparador básico.
Objetivos: Describir las características más importantes del amplificador operacional ideal y
desarrollar el análisis de circuitos básicos que lo
usan.
3
3.1
3.2
3.3
3.4
Sesión No. 7.
Electrónica del estado sólido.
Conducción eléctrica en aislantes y metales.
Semiconductores intrínsecos (puros).
El silicio:
estructura cristalográfica, electrones libres y huecos. Recombinación.
Semiconductores dopados (extrínsecos) tipo n y tipo
p.
Difusión de huecos y electrones. La corriente de
difusión.
6
6.1
6.2
6.3
4.2
4.3
4.4
Sesión No. 8.
El diodo de potencia de unión.
Física del diodo de unión: la unión p-n no polarizada.
Región de deplexión y barrera de potencial. La
unión p-n en polarización inversa. La unión p-n en
polarización directa.
Curva característica del diodo de unión.
La ruptura de la unión.
Propiedades dinámicas: capacitancias parásitas en la
unión p-n.
Objetivos: Explicar cualitativamente la aparición de
la barrera de potencial y la región de deplexión en
una unión p-n, así como los cambios de comporta-
Sesión No. 11.
El diodo Zener y la regulación de tensión.
El diodo Zener: funcionamiento, símbolo y característica V-I.
Fuente de voltaje regulado con diodo Zener.
Determinación de voltajes y corrientes
Fuentes de voltaje dc con reguladores integrados.
Objetivos: Describir y analizar, mediante cálculos de
voltaje y corriente, el funcionamiento de una fuente
de tensión regulada con diodo Zener, partiendo de
una entrada dc no regulada,.
7
7.1
7.2
7.3
7.4
Objetivos: Interpretar diferencias fundamentales
existentes entre materiales intrínsecos y extrínsecos. Explicar las condiciones necesarias para la
presencia de corriente de difusión.
4
4.1
Sesiones Nos. 9 y 10.
Circuitos rectificadores.
Introducción: El voltaje de la red de energía eléctrica.
Características de la onda senoidal.
Circuitos rectificadores: los rectificadores de media
onda y onda completa tipo puente y con dos diodos.
Filtrado del voltaje de salida mediante capacitor.
Sesiones Nos. 12 a 14
El transistor de unión bipolar (BJT): estructura,
funcionamiento básico y polarización.
Funcionamiento básico del transistor bipolar npn:
estructura, polarización y funcionamiento en la región
activa, curvas características (idealizadas) en emisor
común. La ganancia de corriente .
Modelo dc (corriente continua) del transistor bipolar en
la región activa.
El amplificador básico en emisor común. Descripción
del funcionamiento. Análisis en dc (punto estático, o
punto “Q”) para diferentes circuitos de polarización.
El circuito de polarización automática.
El transistor bipolar pnp. Modelo dc. Análisis para el
circuito de polarización automática.
Objetivos: Reconocer la estructura de transistores
npn y pnp y sus símbolos eléctricos. Describir las
condiciones de polarización, los sentidos de las
corrientes y las relaciones básicas entre ellas. Dibujar
las características V-I en emisor común. Analizar
circuitos de polarización para transistores bipolares,
determinando voltajes y corrientes estáticas.
8
8.1
8.2
8.3
Sesiones Nos. 15 y 16.
Análisis de pequeña señal para amplificadores
con transistores bipolares.
Estructura de un amplificador en emisor común con
componentes discretos. Función de cada uno de los
componentes. Amplificación de la señal de entrada.
Reglas para el análisis con pequeña señal.
Modelos del transistor bipolar para análisis de pequeña
señal. Definición de los parámetros r,  y gm y
modelos de pequeña señal.
Análisis con pequeña señal del amplificador en emisor
común a través del modelo con r y . Ganancias de
voltaje y corriente; resistencias de entrada y salida.
Temario Detallado
8.4
8.5
El amplificador en colector común (seguidor de
emisor). Análisis y características.
El amplificador en base común.
Análisis y
características.
Objetivos: Analizar estructuras amplificadoras
básicas con transistores bipolares, determinando
ganancias de voltaje, corriente e impedancias de
entrada y salida.
9
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
Sesiones Nos. 17 a 19.
El transistor MOSFET de acumulación (NMOS):
estructura,
funcionamiento
básico
y
polarización.
Introducción: La familia de los transistores de efecto
de campo (FET) y su división en los tipos JFET (FET
de unión) y MOSFET (FET Metal-OxidoSemiconductor). Tipos en cada categoría.
El transistor NMOS (MOSFET de acumulación de
canal n).
Estructura, símbolo, polarización y
funcionamiento en las regiones de corte, óhmica y
de saturación. Curvas características y ecuaciones
para la región de saturación.
Circuitos de polarización para NMOS: el circuito de
polarización automática. Modelo para análisis dc
(de punto estático).
Análisis dc (punto estático) de amplificadores con
NMOS en fuente común, drenaje común o puerta
común.
El transistor PMOS (MOSFET de acumulación de canal
p).
Objetivos: Reconocer la estructura de transistores
MOSFET de acumulación canales n y p, así como
sus símbolos eléctricos y características. Describir
las condiciones de polarización, los sentidos de las
corrientes y las relaciones básicas entre ellas.
Dibujar las características V-I en fuente común.
Análisis de punto estático para estructuras
amplificadores básicas con transistores NMOS.
10.
10.1
10.2
10.3
10.4
Sesiones Nos. 20 y 21.
Amplificadores con MOSFET de acumulación.
Modelo de los MOSFET para análisis de pequeña
señal. La transconductancia gm.
Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS
en fuente común. Determinación de las ganancias
de voltaje, corriente y las resistencias de entrada y
salida.
Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS
en drenaje común (seguidor de fuente).
Análisis de pequeña señal del amplificador con NMOS
en puerta común.
Objetivos: Analizar estructuras amplificadoras
básicas con MOSFET de acumulación, para
determinar sus ganancias de voltaje y corriente
junto con las resistencias de entrada y salida.
11
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
Sesiones Nos. 22 a 24.
La realimentación (o retroalimentación).
Configuración del amplificador realimentado general.
Reducción de ganancia.
Efectos sobre la sensibilidad y distorsión no lineal.
Amplificadores ideales y configuraciones de realimentación. Efectos de la realimentación ideal sobre
las resistencias de entrada y salida.
Teoría de realimentación cuando hay efectos de
carga.
Revisión de casos para diferentes
configuraciones.
Ejemplos con redes de realimentación resistivas.
Objetivos: Explicar el diagrama de bloques gene-
ralizado en lazo cerrado e indicar el propósito de
cada bloque. Enumerar ventajas y desventajas de
los sistemas de lazo cerrado. Enumerar los modos
de control y explicar cómo actúa cada uno.
Determinar el tipo de realimentación y sus efectos
sobre los amplificadores.