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Curso : 2019/2020

29812 - Fundamentos de electrónica


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
29812 - Fundamentos de electrónica
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
326 - Escuela Universitaria Politécnica de Teruel
Titulación:
440 - Graduado en Ingeniería Electrónica y Automática
444 - Graduado en Ingeniería Electrónica y Automática
Créditos:
6.0
Curso:
440 - Graduado en Ingeniería Electrónica y Automática: 2
444 - Graduado en Ingeniería Electrónica y Automática: 2
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1.Información Básica

1.1.Objetivos de la asignatura

El objetivo de la asignatura Fundamentos de Electrónica es que el estudiante adquiera las competencias necesarias para diseñar sistemas electrónicos utilizando componentes básicos del diseño electrónico, adquiriendo los conocimientos necesarios para comprender los fundamentos y aplicaciones de la electrónica moderna y desarrollando las herramientas de análisis, síntesis y diseño necesarias.

1.2.Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La Electrónica es una disciplina basada en los dispositivos semiconductores y que, mediante elementos discretos y estructuras integradas, genera diferentes funciones con las variables tensión y corriente. Es decir, con unas variables de entrada o excitaciones se genera la señal de salida. Este es el objetivo intrínseco de la disciplina de la Electrónica y, por tanto, en el que se fundamenta el planteamiento de esta asignatura. Una vez revisada la definición de Electrónica y sus aplicaciones más genéricas, destacando el procesado de la información y la gestión de la energía, se presentarán los conceptos básicos de dispositivo, sistema y señal. En función de las variables que se manejan en el sistema y las condiciones concretas de operación, se pueden clasificar en sistemas analógicos, digitales y de potencia.

Todos los sistemas electrónicos, independientemente de la función que realicen, tienen en común el uso de los mismos componentes básicos, diodos y transistores. El estudio y análisis de estos componentes electrónicos, como estructuras más básicas derivadas de los dispositivos semiconductores, junto con los ya estudiados en Fundamentos de Electrotecnia (resistencia, condensador, bobina, transformador, generadores de tensión y corriente, etc.), proporcionarán las herramientas necesarias para abordar el diseño de cualquier sistema electrónico a partir de unas especificaciones concretas.

Fundamentos de Electrónica requiere de sólidos conocimientos de Fundamentos de Electrotecnia, la cual se constituye como una herramienta absolutamente imprescindible para el análisis de los circuitos eléctricos sobre los que se sustentan los circuitos electrónicos. Asimismo, hace uso de conceptos de gran relevancia de la teoría de sistemas lineales que se imparten, con carácter simultáneo, en la asignatura Señales y Sistemas.

1.3.Recomendaciones para cursar la asignatura

Se requieren, ineludiblemente, los conocimientos y habilidades de la asignatura obligatoria previa de Fundamentos de Electrotecnia, dado que la formación en Teoría de Circuitos constituye la base fundamental y del todo imprescindible para cualquier desarrollo eficiente de la docencia de materias de Electrónica. Además, se precisa haber alcanzado los objetivos de conocimiento de las asignaturas obligatorias de formación básica de las materias de Matemáticas y Física, ya que sus contenidos resultan verdaderamente importantes para el desarrollo y comprensión de esta asignatura.

El estudio y trabajo continuado, desde el primer día del curso, son imprescindibles para alcanzar los objetivos de formación y, por tanto, la superación de la asignatura.

2.Competencias y resultados de aprendizaje

2.1.Competencias

Esta asignatura contribuye a formar en las siguientes competencias (algunas de las cuales son objeto de varias asignaturas del Grado):

  • Competencias específicas:
    • Entender y aplicar los conocimientos de los fundamentos de la electrónica.
  • Competencias genéricas:
    • Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.
    • Capacidad para comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en castellano.
    • Capacidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas de la Ingeniería necesarias para la práctica de la misma.

2.2.Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

  1. Identificar las aplicaciones y funciones de la electrónica en la Ingeniería.
  2. Saber utilizar las técnicas de análisis de circuitos electrónicos.
  3. Conocer los fundamentos tecnológicos y modelos propios de los dispositivos electrónicos.
  4. Tener aptitud para aplicar los dispositivos en circuitos electrónicos básicos de uso en la Ingeniería.
  5. Manejar los instrumentos propios de un laboratorio de electrónica básica y utilizar herramientas de simulación electrónica.

2.3.Importancia de los resultados de aprendizaje

Los conocimientos, aptitudes y habilidades adquiridos a través de esta asignatura, junto con los de aquellas sobre las que se sustenta, deben permitir al estudiante desarrollar las competencias anteriormente expuestas, así como afrontar las disciplinas más específicas de carácter electrónico con suficiente solidez conceptual.

3.Evaluación

3.1.Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación.

 

A) En la EINA de Zaragoza:

A1) Prácticas de Laboratorio (35%)

El aprovechamiento de las prácticas de laboratorio resulta absolutamente imprescindible para asimilar en toda su extensión la materia explicada previamente, adquirir las habilidades necesarias para trabajar con componentes, etapas e instrumental y percibir las potencialidades de una disciplina tan funcional como la Electrónica, permitiendo constatar el nexo directo teoría-práctica. Con este objetivo, del todo prioritario, se han establecido las siguientes normas:

  • Las sesiones y los correspondientes horarios serán consecuentes con la planificación que el Centro establezca al respecto, desarrollando un programa de prácticas de un total de 15 horas. En cualquier caso, el profesorado asumirá el objetivo esencial de adecuar el desarrollo de las prácticas con el de la materia correspondiente explicada en las clases en aula.
  • La práctica será trabajada durante la totalidad de la sesión, asistiendo con la debida puntualidad y desarrollándola al ritmo adecuado para alcanzar los objetivos de aprendizaje inherentes. Esto requiere, de forma ineludible y con carácter previo, el estudio y conocimiento de la materia que se desarrolle en la misma, así como la realización del trabajo específico que se señale.
  • La calificación estará constituida por la evaluación de tres bloques:
    • El conocimiento, la comprensión y la asimilación que el estudiante demuestre, a través de una prueba oral o escrita, de los contenidos abordados en la práctica, tanto en la parte previa (no presencial) como de laboratorio. Una manifiesta insuficiencia en esta prueba será susceptible de una calificación de suspenso.
    • El trabajo previo de carácter específico señalado en el guión de la práctica.
    • El trabajo desarrollado en el laboratorio.
  • Las calificaciones definitivas del programa de prácticas de la asignatura se emitirán tras la completa finalización de dicha actividad. No obstante, una calificación de suspenso en una práctica será comunicada al estudiante en el transcurso de la correspondiente sesión.
  • Para la superación del programa de prácticas se requerirá haber superado, al menos, la mitad y que la media aritmética de las calificaciones obtenidas en cada una de ellas no resulte inferior a la mitad de la máxima. En este sentido, la inasistencia a una práctica conllevará una calificación de cero. Las personas que no superen el programa de prácticas tendrán que realizar el examen correspondiente a esos contenidos en la prueba global o, alternativamente, si el profesorado responsable lo considera oportuno, un examen específico en el laboratorio. Por el contrario, las personas que superen el programa de prácticas trasladarán esa nota a la prueba global con el peso del 35%, siendo eximidos en la misma de la parte correspondiente a los contenidos más específicos de prácticas. La calificación de prácticas se mantendrá para las dos convocatorias del curso.
  • El orden en el trabajo de laboratorio resulta esencial para alcanzar los objetivos de aprendizaje. En este sentido, será considerada una falta grave la desidia o maltrato del material (osciloscopios, componentes, etc.), pudiendo conllevar esa práctica una calificación de suspenso.

 

 

2) Examen Final (65%)

Se trata de un único ejercicio teórico-práctico para cuya realización no se dispondrá de material docente alguno. En el enunciado se dará a conocer la valoración de cada uno de los apartados, así como la posibilidad de utilizar o no la calculadora. En cualquier caso, quedará del todo excluido su uso para el almacenamiento de archivos, documentos o material de cualquier tipo relacionado con la asignatura, por lo que su utilización deberá restringirse a la mera realización de cálculos en general. Por otra parte, para la determinación de resultados numéricos, las correspondientes expresiones originarias, como integrales, deberán desarrollarse en su totalidad de forma analítica, no siendo posible la utilización de la calculadora hasta la expresión final.

 

El examen podrá incluir bloques correspondientes a componentes, etapas electrónicas y la resolución de algún ejercicio práctico. En cuanto a componentes, se plantearán cuestiones referentes a fundamentos de operación, parámetros característicos, limitaciones estáticas y dinámicas, posible excitación, etc. Respecto a etapas, se plantearán cuestiones relativas a modos de operación, aplicaciones, etc. En la resolución de los ejercicios se valorarán los fundamentos conceptuales utilizados, el planteamiento metodológico desarrollado y, en su caso, la adecuación, eficiencia y optimización de las configuraciones electrónicas propuestas.

 

Para superar la asignatura se debe obtener una calificación mínima en este apartado de 4 puntos sobre 10.

 

 

3) PRUEBA GLOBAL (CONVOCATORIAS OFICIALES; 100%)

En las dos convocatorias oficiales se llevará a cabo la evaluación global del estudiante. Así:

  • La calificación final de la asignatura se corresponderá con la media ponderada entre la nota de prácticas (35%) y la nota del correspondiente examen final (65%). La asignatura se supera con una calificación global mayor o igual que 5 puntos sobre 10. No obstante, será necesario aprobar cada una de las partes por separado para poder superar la asignatura. En cualquier otro caso, la calificación final de la asignatura (sobre 10 puntos) será el mínimo entre la media ponderada y 4.
  • El estudiante que, con anterioridad a la prueba global, haya aprobado las prácticas de laboratorio, únicamente deberá realizar el examen final. Si no ha superado esta parte, tendrá la oportunidad de hacerlo respondiendo por escrito a un conjunto específico de cuestiones relacionadas. No obstante, y como se ha indicado con anterioridad, el profesorado responsable de la asignatura podrá establecer, de forma alternativa a la prueba escrita, un examen específico en el laboratorio para las personas que no hayan superado el programa de prácticas.

 

B) En la EUP de Teruel:

Prueba global (Convocatorias oficiales; 100%)

Se trata de un examen con cuestiones teóricas y problemas que se realizará en la convocatoria oficial. En la resolución del mismo se valorarán los fundamentos conceptuales utilizados, el planteamiento metodológico desarrollado y, en su caso, la adecuación, eficiencia y optimización de las configuraciones electrónicas propuestas. Las prácticas de laboratorio son también materia de examen. Se podrá plantear un examen de prácticas de laboratorio para aquellos estudiantes que no las hayan realizado. La nota final deberá ser como mínimo un 5 para superar la asignatura.

4.Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1.Presentación metodológica general

El proceso de enseñanza y aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente. Se desarrollará en tres niveles principales: clases de teoría, ejercicios prácticos y laboratorio.

  • En las clases de teoría se expondrán los componentes básicos del diseño electrónico de manera aplicada y orientada hacia el diseño de sistemas electrónicos.
  • En las clases de ejercicios prácticos se planteará y desarrollará el análisis y diseño de sistemas a partir de los componentes básicos.
  • Se realizarán prácticas de laboratorio en grupos reducidos, donde el estudiante analizará y verificará el funcionamiento de circuitos electrónicos.

4.2.Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

trabajo presencial: 2.4 ECTS (60 horas)

 

1) Clase presencial (tipo T1): 30 horas presenciales.

Sesiones expositivas de contenidos teóricos y prácticos. Se presentarán los fundamentos y aplicaciones principales de los componentes básicos del diseño electrónico, ilustrándolos con ejemplos reales. Se fomentará la participación del estudiante a través de preguntas y breves debates.

 

Los contenidos que se desarrollan son los siguientes:

  • Introducción a la electrónica. Aplicaciones: procesado de la información y de la energía. Funciones analógicas, digitales y de potencia.
  • Tipos de dispositivos electrónicos.
  • Técnicas de análisis de circuitos electrónicos.
  • Dispositivos electrónicos: tecnología, modelos y circuitos básicos. Diodos, transistores bipolares, transistores unipolares, tiristores.

 

 

2) Clases de problemas (tipo T2): 15 horas presenciales.

Se desarrollarán ejercicios prácticos relacionados con los contenidos teóricos.

 

 

3) Prácticas de laboratorio (tipo T3): 15 horas presenciales.

El estudiante analizará y verificará el funcionamiento de los componentes y las etapas electrónicas en el laboratorio.

 

 

 

trabajo no presencial: 3.6 ECTS (90 horas)

 

4) Estudio (tipo T7): 86 horas no presenciales.

Estudio personal del estudiante de la parte teórica, realización de ejercicios, preparación de prácticas, etc. Se fomentará el trabajo continuado del estudiante mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje. Se incluyen aquí las tutorías, como atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje, orientación en la asignatura, atención a ejercicios y trabajos, etc.

 

 

5) Pruebas de evaluación (tipo T8): 4 horas.

Además de la función calificadora, la evaluación también es una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación alcanzado.

 

4.3.Programa

TEMA 0. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA.

  1. Introducción a la asignatura: la Electrónica como disciplina.
  2. Electrónica analógica, digital y de potencia.
  3. Caracterización de un componente electrónico: caracterización funcional y limitaciones.

TEMA 1. CONDUCCIÓN EN SEMICONDUCTORES.

  1. Portadores de carga.
  2. Semiconductores intrínsecos y extrínsecos.
  3. Concentraciones de portadores.
  4. Generación y recombinación de portadores.
  5. Corrientes de portadores.
  6. Resistencias semiconductoras: NTC, PTC, LDR.

TEMA 2. DIODOS: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO.

  1. La unión PN.
  2. La unión PN en equilibrio.
  3. Comportamiento estático: curva característica.
  4. Circuito equivalente estático para grandes señales. Caracterización funcional.
  5. Diodos especiales: Zener, LED, fotodiodo, Schottky.

TEMA 3. RECTIFICACIÓN CON DIODOS Y FILTRADO.

  1. Operación rectificadora del diodo.
    • Conversión AC-DC a partir de la red.
    • Rectificación en media onda.
    • Rectificación en doble onda.
  2. Filtrado mediante condensador.
    • Potencia y factor de potencia.

TEMA 4. DIODOS: COMPORTAMIENTO DINÁMICO.

  1. Comportamiento dinámico: circuito equivalente.
  2. Conmutación del diodo.

TEMA 5. TRANSISTOR BIPOLAR (BJT).

  1. Estructura, generalidades y modos de operación.
  2. Curvas características básicas.
  3. Conclusiones funcionales: relaciones de tensiones y corrientes.
  4. Limitaciones de operación.
  5. Fototransistor.

TEMA 6. CONFIGURACIONES CON BJT (1/2).

  1. El transistor como regulador de tensión.
  2. El transistor como regulador de corriente.
  3. El transistor como interruptor.
  4. Dependencia térmica de la corriente e implicaciones.
  5. Conexión de tensiones a cargas.

TEMA 7. CONFIGURACIONES CON BJT (2/2).

  1. Conmutación del transistor.
  2. Mejora de la conmutación: “drivers” de excitación.
  3. Etapas optoacopladoras.

TEMA 8. TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO.

  1. Transistor MOSFET: estructura y operación básica, curvas características, conmutación.
  2. Transistor JFET: estructura y operación básica, curvas características, operación como interruptor bilateral.

 

4.4.Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Tanto las clases teóricas y de ejercicios prácticos como las sesiones de prácticas de laboratorio se imparten según el horario establecido por el centro (disponibles en su página web).

Cada profesor informará de su horario de consultas o tutorías.

El calendario detallado de las diversas actividades a desarrollar se establecerá una vez que la Universidad y el Centro hayan aprobado el calendario académico (el cual podrá ser consultado en la web del Centro).

La relación y fecha de las diversas actividades, junto con todo tipo de información y documentación sobre la asignatura, se harán públicas mediante una plataforma informática al uso (para acceder a este recurso, el estudiante debe estar matriculado). A título orientativo:

  • Cada semana hay programadas 3 horas presenciales de clase en el aula.
  • Cada dos semanas el estudiante realizará una práctica de laboratorio.
  • Las actividades adicionales que se programen (trabajos, pruebas, etc.) se anunciarán con suficiente antelación, tanto en clase como en la aplicación informática disponible.
  • Las fechas de los exámenes y pruebas de convocatoria oficial las fijará la Dirección del Centro.

4.5.Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=29812&year=2019


Curso : 2019/2020

29812 - Basic principles of electronics


Información del Plan Docente

Academic Year:
2019/20
Subject:
29812 - Basic principles of electronics
Faculty / School:
110 -
326 -
Degree:
440 - Bachelor's Degree in Electronic and Automatic Engineering
444 - Bachelor's Degree in Electronic and Automatic Engineering
ECTS:
6.0
Year:
440 - Bachelor's Degree in Electronic and Automatic Engineering: 2
444 - Bachelor's Degree in Electronic and Automatic Engineering: 2
Semester:
First semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1.General information

1.1.Aims of the course

1.2.Context and importance of this course in the degree

1.3.Recommendations to take this course

2.Learning goals

2.1.Competences

2.2.Learning goals

2.3.Importance of learning goals

3.Assessment (1st and 2nd call)

3.1.Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

4.Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1.Methodological overview

The process of teaching and learning designed for this course is based on the following. It will involve three main levels: lectures, practical exercises, and laboratory sessions.

  • In the lectures, the basic components of the electronic design will be introduced from an applied and design-oriented point of view, focused on the design of electronic systems.
  • In the sessions of practical exercises, the analysis and design of systems from the basic components will be developed.
  • Laboratory sessions will be conducted in small groups, where students will analyse and verify the operation of electronic circuits.

4.2.Learning tasks

The course includes the following topics:

ON-SITE ACTIVITIES: 2.4 ECTS (60 hours)

1) On-site sessions (T1): 30 hours.

Lectures of theoretical and practical content. The fundamentals and main applications of the basic components of electronic design will be presented, all of them illustrated with actual examples. Student engagement and participation will be encouraged through questions and brief discussions.

The developed contents are the following:

  • Introduction to electronics. Applications: processing of information and energy. Analog, digital and power functions.
  • Electronic devices classification.
  • Techniques for the analysis of electronic circuits.
  • Electronic devices: technology, modeling, and basic circuits. Diodes, bipolar transistors, unipolar transistors, thyristors.

2) Practice sessions (T2): 15 hours.

Practical exercises related to the theoretical contents will be developed.

3) Laboratory sessions (T3): 15 hours.

The student will analyze and verify the operation of electronic components and stages in the laboratory.

AUTONOMOUS ACTIVITIES: 3.6 ECTS (90 hours)

4) Study (T7): 86 hours.

Autonomous work and study of the student of the theoretical content, practical exercises performance, and preparation of the lab sessions, etc. The ongoing work of the student will be encouraged by the homogeneous distribution throughout the semester of the different learning activities. This includes tutoring as direct student attention, identification of learning problems, orientation in the course, attention to exercises and assignments, etc.

5) Evaluation tests (T8): 4 hours.

In addition to the qualifying function, evaluation is also a learning tool with which the student checks the reached degree of understanding and assimilation.

4.3.Syllabus

This course will address the following topics:

0. INTRODUCTION TO ELECTRONICS

  1. Introduction to the course: Electronic discipline.
  2. Analog, digital and power electronics.
  3. Characterization of an electronic component: functional characterization and limitations.

1. SEMICONDUCTORS CONDUCTIVITY.

  1. Charge carriers.
  2. Intrinsic and extrinsic semiconductors.
  3. Carrier concentrations.
  4. Generation and recombination processes.
  5. Carrier flows currents.
  6. Semiconductor resistances: NTC, PTC, LDR.

2. DIODES: STATIC BEHAVIOUR.

  1. PN-Junction.
  2. The PN junction in equilibrium.
  3. Static behavior: characteristic curve.
  4. Static equivalent circuit for large signals. Functional characterization.
  5. Special-purpose diodes: Zener, LED, photodiode, Schottky.

3. DIODE RECTIFIER CIRCUITS AND FILTERING.

  1. Rectifier operation of the diode.
    • Mains AC-DC conversion.
    • Half wave rectifier.
    • Full-wave rectifier.
  2. Capacitor filtering.
    • Power and power factor.

4. DIODES: DYNAMIC BEHAVIOUR.

  1. Dynamic behavior: equivalent circuit.
  2. Diode switching.

5. BIPOLAR TRANSISTOR (BJT).

  1. Structure, generalities and operation modes.
  2. Basic characteristic curves.
  3. Functional conclusions: relations between voltages and currents.
  4. Operation limits.
  5. Phototransistor.

6. BASIC BJT CONFIGURATIONS (1/2).

  1. The transistor as the voltage regulator.
  2. The transistor as a current regulator.
  3. The transistor as a switch.
  4. Thermal dependence of the current and its transcendence.
  5. Voltage connection to loads.

7. BASIC BJT CONFIGURATIONS (2/2).

  1. Transistor switching.
  2. Switching improvement: drivers.
  3. Optocoupler stages.

8. FIELD EFFECT TRANSISTORS.

  1. MOSFET: structure and basic operation, characteristic curves, switching.
  2. JFET: structure and basic operation, characteristic curves, operation as bilateral switch.

4.4.Course planning and calendar

Both theoretical and practical exercises classes and laboratory sessions are held according to the schedule set by the centre (available on the corresponding website).

Each teacher will inform of the particular tutoring hours.

4.5.Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=29812&year=2019