SISTEMA ITESM

E-95-971 LABORATORIO DE DISEÑO ELECTRÓNICO

DATOS GENERALES
(2-3-8. Requisito: Circuitos Integrados Lineales, Sistemas Digitales II. 7 IEC)
Equivalente a:


OBJETIVOS GENERALES DE LA MATERIA

El Laboratorio de Diseño Electrónico es un curso terminal del área de Electrónica Analógica. En este curso se promueve ampliamente el Diseño Electrónico mediante el uso de herramientas computacionales. Los estudiantes aplican básicamente los conocimientos adquiridos en los cursos de Electrónica I, Electrónica II y Circuitos Integrados Lineales para el diseño de circuitos electrónicos. El enfoque del curso es hacia circuitos analógicos aunque se tienen algunos experimentos que requieren de conocimientos en el área de sistemas digitales.


OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO

  1. Introducir al alumno en el proceso de selección de componentes y diseño de circuitos electrónicos.
  2. Aprender a interpretar las especificaciones que los fabricantes de componentes y equipo electrónico proporcionan en sus manuales y catálogos.
  3. Fomentar el uso de herramientas computacionales para el análisis y diseño de sistemas electrónicos.
  4. Presentar al alumno la gran variedad de circuitos integrados y otras componentes electrónicas disponibles en el mercado.


TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO

  1. ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE
  2. MODELOS DE DISPOSITIVOS
  3. FUENTES DE PODER DE REGULACIÓN LINEAL
  4. CONVERTIDORES DC-DC
  5. AMPLIFICADORES DE SEÑAL PEQUEÑA
  6. AMPLIFICADORES DE AUDIO CLASE A Y CLASE B
  7. OSCILADORES DE RELAJACIÓN CON UJTS
  8. AMPLIFICADORES DE AUDIO CLASE D
  9. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
  10. FILTROS ACTIVOS
  11. OSCILADORES Y GENERADORES DE FUNCIONES
  12. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES TIPO V/I Y I/V
  13. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES TIPO V/F Y F/V
  14. MONITOREO DE VARIABLES FÍSICAS
  15. INTERFASES DE POTENCIA
  16. CIRCUITOS IMPRESOS


OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA

  1. ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE
    1. Resaltar la importancia de las hojas de especificaciones de los dispositivos electrónicos. Describir las partes que integran normalmente una hoja de especificaciones.
    2. Estudiar las especificaciones del fabricante para los elementos semiconductores discretos más comúnmente utilizados tales como diodos, transistores bipolares y transistores de efecto de campo.
    3. Identificar las diferentes terminales de las componentes electrónicas que se usarán en el laboratorio.
    4. Reconocer los valores y especificaciones máximas de las resistencias y capacitancias del paquete básico de componentes.
    5. Estudiar la analogía que existe entre sistemas eléctricos y sistemas térmicos. Usar el concepto de resistencias térmicas para describir el comportamiento térmico estático de un dispositivo electrónico.
  2. MODELOS DE DISPOSITIVOS
    1. Repasar los diferentes tipos de análisis que maneja PSpice.
    2. Describir los parámetros más importantes para la modelación, en PSpice, de diodos, transistores bipolares y transistores de efecto de campo.
    3. Transformar algunas de las especificaciones del fabricante a parámetros de PSpice.
    4. Utilizar el graficador Probe como trazador de curvas y comparar las especificaciones del fabricante con las curvas de PSpice.
  3. FUENTES DE PODER DE REGULACIÓN LINEAL
    1. Describir las partes que forman una fuente de poder de regulación lineal.
    2. Estudiar los principios de operación de los reguladores lineales integrados.
    3. Estudiar las especificaciones del fabricante de los reguladores lineales integrados.
    4. Diseñar fuentes de poder de regulación lineal utilizando elementos discretos y reguladores integrados.
  4. CONVERTIDORES DC-DC
    1. Entender las ventajas y desventajas de una fuente de poder de regulación por interrupciones comparada con una de regulación lineal.
    2. Estudiar las tres configuraciones básicas de convertidores DC-DC: "Buck", "Boost" y "Buck-Boost".
    3. Mencionar algunos de los circuitos integrados que se utilizan para la implementación del regulador por interrupciones.
    4. Implementar algunos convertidores DC-DC usando el circuito TL497.
  5. AMPLIFICADORES DE SEÑAL PEQUEÑA
    1. Describir las diferentes configuraciones amplificadoras: Emisor Común, Base Común y Colector Común ("Source" Común, "Gate" Común y "Drain" Común).
    2. Repasar los modelos de señal pequeña del transistor bipolar y del transistor de efecto de campo.
    3. Diseñar, utilizando PSpice, amplificadores de señal pequeña con elementos discretos.
    4. Describir la forma de realizar control automático de ganancia en un amplificador.
  6. AMPLIFICADORES DE AUDIO CLASE A Y CLASE B
    1. Repasar los principios de operación de los amplificadores Clase A, B y AB. Estudiar las curvas de potencia y eficiencia de estos amplificadores.
    2. Diseñar amplificadores de audio clase A, B y AB con elementos discretos. Utilizar PSpice para verificar la operación de los circuitos y también como ayuda para la selección de las componentes.
    3. Estudiar las especificaciones del fabricante para algunos amplificadores de audio integrados como por ejemplo el amplificador LM386 de "National Semiconductor".
    4. Implementar un amplificador de potencia utilizando un amplificador de audio integrado.
  7. OSCILADORES DE RELAJACIÓN CON UJTS
    1. Describir los principios de operación de los transistores de junta única o Ujts así como las especificaciones del fabricante de estos dispositivos.
    2. Diseñar una fuente de corriente simple.
    3. Diseñar un generador diente de sierra de frecuencia variable utilizando un Ujt y una fuente de corriente.
    4. Mencionar las ventajas del Ujt programable.
  8. AMPLIFICADORES DE AUDIO CLASE D
    1. Describir las ventajas y desventajas de un amplificador clase D comparado con las configuraciones clase A, AB y B.
    2. Estudiar los principios de operación de un amplificador clase D.
    3. Diseñar un amplificador de audio clase D.
  9. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
    1. Repasar los bloques funcionales que integran un Opamp.
    2. Describir las características no ideales de un Opamp tales como el voltaje de "offset", el corrimiento en el voltaje de "offset", las corrientes de polarización en la entrada, la diferencia entre las corrientes de polarización en la entrada, la ganancia de lazo abierto y la razón de crecimiento máxima en el voltaje de salida.
    3. Describir la relación ganancia-ancho de banda en un opamp compensado. Observar, en el laboratorio, la disminución que se presenta en el ancho de banda con el aumento de amplitud en el nivel de señal. Observar el efecto de las variaciones de la fuente de poder sobre el voltaje de "offset" del amplificador.
    4. Mencionar como afectan las características no ideales del opamp en diferentes aplicaciones.
    5. Estudiar las especificaciones del fabricante de algunos Opamps. Clasificar los diferentes tipos de Opamps existentes.
    6. Estudiar las aplicaciones lineales y no lineales más usuales de los Opamps: sumadores, integradores, derivadores, amplificadores logarítmicos, amplificadores antilogarítmicos, rectificadores activos, limitadores, comparadores, "Schmitt Triggers".
    7. Medir en el laboratorio algunas de las características no ideales del opamp 741. Comparar estas características con las especificaciones dadas por el fabricante.
  10. FILTROS ACTIVOS
    1. Mencionar las ventajas de los filtros activos en relación a los filtros pasivos así como también las limitaciones que restringen su uso.
    2. Describir las características más importantes de los filtros tipo Butterworth, Bessel, Chebyshev, Chebyshev Inverso y Elíptico.
    3. Describir la importancia de una etapa para Igualación del Retraso.
    4. Mencionar algunas de las herramientas computacionales que existen para síntesis de filtros activos.
    5. Diseñar filtros Paso Bajo y Paso Alto tipo Butterworth.
    6. Verificar, utilizando PSpice y Probe, la función de transferencia de algunos filtros activos.
    7. Estudiar la relación Ancho de Banda - Tiempo de Respuesta en un Filtro Paso Bajo.
    8. Estudiar los principios de operación de los filtros basados en Redes Capacitivas Conmutables así como también describir algunos de los dispositivos integrados que realizan funciones de filtrado utilizando estructuras de este tipo.
    9. Describir la estructura de un ecualizador de audio. Mencionar algunos amplificadores operacionales de audio. Mencionar algunos circuitos integrados que sirven para realizar funciones de control digital en ecualizadores.
  11. OSCILADORES Y GENERADORES DE FUNCIONES
    1. Describir los principios de operación de los osciladores y generadores de funciones.
    2. Diseñar, utilizando PSpice, circuitos con elementos discretos para la generación de diversas formas de onda tales como señales senoidales, trenes de pulsos, señales cuadradas, señales de tipo rampa y señales triangulares.
    3. Describir las especificaciones del fabricante de los circuitos integrados más comunes en la generación de funciones tales como el LM566, el XR2206 y el ICL8038
    4. Diseñar osciladores y generadores de funciones utilizando Opamps y otros elementos integrados.
  12. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES TIPO V/I Y I/V
    1. Describir la importancia del acondicionamiento de señales en los sistemas de adquisición de datos.
    2. Describir las funciones de un circuito de acondicionamiento lineal de señal.
    3. Estudiar las aplicaciones del Amplificador Logarítmico.
    4. Diseñar con Opamps circuitos de acondicionamiento lineal de voltaje a voltaje, voltaje a corriente y corriente a voltaje.
    5. Estudiar algunos de los circuitos integrados lineales existentes para conversión voltaje a corriente y corriente a voltaje.
    6. Describir los principios de operación de los Amplificadores de Instrumentación, así como también, mencionar algunos de los Amplificadores de Instrumentación Comerciales .
  13. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES TIPO V/F Y F/V
    1. Describir las aplicaciones del acondicionamiento de señal tipo V/F y F/V.
    2. Describir los principios de operación de los convertidores de V/F y F/V.
    3. Diseñar un convertidor V/F utilizando el circuito LM331.
    4. Diseñar un convertidor F/V utilizando el circuito LM331.
  14. CONVERTIDORES A/D
    1. Mencionar los diferentes tipos de convertidores Análogo-Digital (A/D) existentes en el mercado.
    2. Describir los principios de operación de un convertidor A/D de tipo Doble Rampa.
    3. Estudiar las especificaciones del fabricante del convertidor ICL7106 de Harris.
    4. Describir la relación que existe en el voltaje de una junta PN (polarizada directamente) con la temperatura de la junta.
    5. Describir los principios de operación de un puente de Wheatstone.
    6. Diseñar un termómetro digital para un rango de temperatura de 0 a 100 C usando un diodo como sensor de temperatura y un circuito ICL7106 como convertidor A/D.
    7. Mencionar algunos otros sensores de temperatura.
  15. INTERFASES DE POTENCIA
    1. Describir los principios de operación de los tiristores (SCRs y TRIACs).
    2. Describir los principios de operación de los manejadores de Triacs optoacoplados.
    3. Estudiar la forma de variar el valor rms del voltaje de carga mediante el control del disparo de un TRIAC.
    4. Implementar una interfase de potencia para controlar la intensidad de luz en una habitación usando un TRIAC y un manejador de Triac optoacoplado.
  16. CIRCUITOS IMPRESOS
    1. Mencionar los diferentes tipos de circuitos impresos existentes en el mercado.
    2. Describir las etapas que forman el proceso de diseño y fabricación de circuitos impresos.
    3. Introducir el uso de un paquete computacional para el diseño de circuitos impresos.
    4. Diseñar e implementar un circuito impreso.


LIBRO DE TEXTO


LIBROS Y MANUALES DE CONSULTA


SOFTWARE DE APOYO



Última modificación: 7 de octubre de 1997