Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2004-05

3105EI0009 CIRCUITS I SISTEMES ELECTRÒNICS


Objectius  

·         Adquisició dels coneixements fonamentals que constitueixen la base per a les assignatures posteriors  de les àrees d’electrònica i automàtica.

·         Anàlisi de circuits lineals en règim permanent: en corrent continu i en corrent altern sinusoïdal.

·         Coneixement dels aparells d’un laboratori d’electrònica i del seu ús.

·         Ús de programari per a l’anàlisi de circuits.
 
Prerrequisits  

·         Obligatoris:

·         Recomanats:

·         Àlgebra i Geometria: matrius, determinants, sistemes d'equacions.

·         Càlcul: números complexes, equacions diferencials.

·         Fonaments Físics de l’Enginyeria: unitats, electrodinàmica, fenòmens transitoris en circuits elèctrics, corrent altern.
 
Contingut (Programa)  

Tema 0 (1 h). Presentació de l’assignatura.

PART I: Introducció a l’anàlisi de circuits elèctrics.

Tema 1 (5 h). Variables i components.

Variables.

· Convenis de signes, unitats i prefixes del Sistema Internacional.

· Contínues, aperiòdiques i periòdiques. Valors mitjà i eficaç.

Components passius: resistència, inductor i condensador. Relacions entre tensió i intensitat.

Components actius:

· Fonts.

· De tensió i d’intensitat.

· Independents i dependents.

· Ideals i reals.

Tema 2 (6 h). Lleis fonamentals.

Topologia: nusos, branques, llaços, malles…

Lleis de Kirchhoff: de tensió i d’intensitat.

Aplicacions senzilles:

· Equivalències:

· Associacions sèrie i paral·lel.

· Associacions estrella i triangle.

· Fonts de tensió i d’intensitat.

· Circuits senzills: divisors de tensió i d’intensitat.

Tema 3 (2 h). Règim transitori i règim permanent.

Equacions íntegrodiferencials d’un circuit.

Resolució: règim transitori i règim permanent.

Regim transitori de circuits de primer ordre amb interruptors.

PART II: Anàlisi en règim permanent.

Tema 4 (4 h). Anàlisi sistemàtic de circuits.

Equacions lineals en el cos dels números reals.

Mètodes sistemàtics (matricials) d’anàlisi: malles i nusos.

Tema 5 (4 h). Teoremes de circuits lineals.

Linealitat (principi de superposició).

Equivalents de Thévenin i Norton. Resistència equivalent.

Màxima transferència de potència.

Tema 6 (5 h). Circuits de dues portes.

Quadripols: y, z, h, g i T.

Reciprocitat.

Tema 7 (5 h). Anàlisi en règim permanent sinusoïdal.

Anàlisi fasorial.

Equacions lineals en el cos dels números complexes.

Fasors.

Impedàncies.

PART III: Components electrònics discrets.

Tema 8 (4 h). Amplificador operacional.

Ideal

Comparador

Analisis realimentació

Configuracions bàsiques (Inversor, No inversor, Seguidor, Sumador, Comparador, Trigger Schmidt, Integrador , Derivador)

Característiques reals (Fulls de característiques)

Anàlisi sistemàtic de circuits amb Amplificadors Operacionals.

Tema 9 (4 h). Diodes.

Corba característica

Aplicacions

o Rectificació

o Limitació

Diodes especials

• Zener

• Leds

Tema 10 (4 h). BJT.

Corba característica

Zones de funcionament

Funcionament en commutació

Funcionament en amplificació

Tema 11 (4 h). Els transistors d’Efecte Camp (FET).

Corbes característiques

• JFET canal N

• MOSFET Canal N

Zones de funcionament

Funcionament en commutació

Funcionament en amplificació

Funcionament com a resistència controlada per tensió (VCR)

Tema 12 (4 h). Altres dispositius.

IGBT

Dispositius optoelectrònics.

Reguladors de tensió.

Oscil·ladors i temporitzadors.

PART IV: Circuits de condicionament i accionament

Tema 13 (2 h). Introducció.

Senyals i mesura. Sensors i transductors. Tipus de senyals (analògic / digital)

Operacions bàsiques: ajust de zero, amplificació i filtrat.

Paràmetres bàsics dels sistemes de mesura

Connexió Multietapa: efecte de càrrega.

Tema 14 (4 h). Amplificació i condicionament amb amplificadors operacionals.

Ajust zero i aplicacions circuits bàsics d’amplificadors operacionals.

Amplificador diferencial

Amplificador d’instrumentació.

Tema 15 (6 h). Resposta en freqüència.

Resposta en freqüència. Diagrames de Bode d’un amplificador.

Resposta en freqüència d’un amplificador. Relació guany i ample de banda.

Filtres analògics: circuits bàsics de primer i segon ordre.

Tema 16 (2 h). Adquisició

Conversió AD i DA. Teorema de mostreig i dispositius.

Etapa frontal d’adquisició (MUX, Amplificador de guany programable, S/H i A/D): targes

Tema 17 (2 h). Transmissió de senyal

Interferències en les mesures (capacitives, inductives i resistives).

Tipus de transmissió (V, I, F, digital)

Conversió V/I i V/F.

Tema 18 (4 h). Circuits per l’accionament

Amplificadors de potència. Classes. configuracions

Fonts de corrent.

Circuits per accionament de relés i contactors.

Circuits que integren Amplificadors Operacionals i components discrets
 
Bibliografia  

Bàsica

[Nil2001]          James W. Nilsson, Susan A. Riedel. Circuitos eléctricos. 6a. ed. Pearson Educación. México, 2001.

[Irw1997]         J. David Irwin. Análisis básico de circuitos de ingeniería. 5a. ed. Prentice Hall Hispanoamericana. México, 1997.

[Hay2003]       William H. Hayt, Jack E. Kemmerly, Steven M. Durbin. Análisis de circuitos en ingeniería. McGraw-Hill. 6a. ed. 2003.

[Edm1997]       Joseph A. Edminister, Mahmood Nahvi. Circuitos eléctricos. Serie Schaum. McGraw-Hill. 3a ed. Madrid, 1997.

[Tho1992]       R. E. Thomas, A. J. Rosa. Circuitos y Señales.  Introducción a los circuitos lineales y de acoplamiento. Reverté, 1992.

[Ham2000]       A.R Hambley. Electrónica, 2ª Edició. Prentice Hall, 2000.

[Sed1999]        Sedra/Smith. Circuitos Microelectrónicos. 4a. Ed. Oxford University Press, 1999.

[Mal1997]        Malik. Circuitos electrónicos. Análisis, Simulación y diseño. Prentice Hall, 1997.

[Pal1998]         Ramon Pallás. Sensores y acondicionadores de señal. Marcombo-Boixareu Editores. 1998.

Complementària

[Goo1996]       Roy Goody. PSpice for Windows. 2 volums. Prentice Hall, 1996.   

[Mir1997]        Ignacio Miro Orozco, Julio Gomis-Tena Dolz, Marcos Antonio Martínez Peiro. Análisis y simulación electrónica con PSpice A/D. Universitat Politècnica de València. 1997

[Mal1993]        Albert Paul Malvino. Principios de electrónica. McGraw-Hill, 1993.

[Mil1993]         Jacob Millman. Microelectrónica. Hispano Europea, 1993.

[Cou1998]       Robert Coughlin. Amplificadores Operacionales y circuitos integrados lineales. Pearson - Prentice Hall. 1998.

[Man]              Ron Mancini. Op Amps for Every one. Texas Instruments. http://focus.ti.com/docs/apps/catalog/resources/appnoteabstract.jhtml?abstractName=slod006b

Problemes

[Arm2002]         Joaquim Armengol. Problemes de Teoria de Circuits. Servei de fotocòpies. 2002.

Pràctiques

[Arm2001]       Joaquim Armengol, Joan Cos, Josep Maria Crego, Daniel Macaya, Josep Antoni Ramon, Josep Reixach. Pràctiques de laboratori d’electrònica: instruments i teoria de circuits. Publicacions docents, 19. Universitat de Girona. 2001.

[Arm2002b]     Joaquim Armengol, Daniel Macaya, Raimon Pousa. Pràctiques de Teoria de Circuits. Annex. Servei de fotocòpies. 2002.

[Mac2001]       Daniel Macaya et al. Pràctiques de laboratori d'electrònica. Dispositius i circuits electrònics. Publicacions docents,  20. Universitat de Girona. 2001?. ISBN/ISSN 8484580520.

[Mel2001]        Joaquim Meléndez, Josep Xargayó. Pràctiques de laboratori d’electrònica: Instrumentació i adquisició de senyals. Publicacions docents. Universitat de Girona.

 
Mètodes docents  

Activitats:

· Classes de teoria i problemes: 2,5 hores/setmana

· Pràctiques de laboratori: 30 hores (15 sessions de 2 h)

· Pràctiques d'aula informàtica: 15 hores (7 sessions de 2 h)

· Treball opcional.

Pràctiques de laboratori:

  • L1 [Arm2001, capítols 1 i 2]. Oscil·loscopi i Generador de Funcions. Divisor de tensió. Formes d’ona. Offset.
  • L2 [Arm2001, capítols 3 i 4]. Mesures mitjançant el multímetre. Font d’alimentació. Associació de resistències. Voltímetre i amperímetre digitals. Valor eficaç.
  • L3 [Arm2001, capítol 5 i Arm2002b, capítol 15]. Anàl·lisi de circuits. Lleis de Kirchhoff. Equivalents de Thévenin i Norton. Determinació dels paràmetres híbrids d’un quadripol.
  • L4 [Arm2001, capítol 7]. Corbes de Bode d’un circuit RC. Funció XY de l’oscil·loscopi.
  • L5 [Arm2001, capítol 8]. Circuit RLC sèrie.
  • L6 [Arm2001, capítol 10]. Funcions XY avançades. Escombrat de freqüències. Corbes de Lissajous.
  • L7 [Mac2001, capítols 11 i 12 i Mel2001, capítol 2]. L’amplificador operacional.
  • L8 [Mel2001, capítol 5]. L’amplificador d’instrumentació.
  • L9 [Mac2001, capítols 1 i 2]. El diode d’unió i el zener.
  • L10 [Mac2001, capítol 4]. El BJT.
  • L11.Termòmetre multiescala.
  • L12 [Mel2001, capítol 11]. Conversió V-I.
  • L13 [Mel2001, capítols 13 i 14]. Conversió AD/DA.

Pràctiques d’aula informàtica:

  • I1 [Arm2001, capítol 11]. Introducció a PSPICE.
  • I2. Anàlisi de circuits amb PSPICE (I)
  • I3. Anàlisi de circuits amb PSPICE (II)
  • I4. Introducció a la instrumentació virtual amb Labview.
  • I5. Adquisició mitjançant Labview.
  • I6. Mesures mitjançant Labview.
  • I7. Realització pràctica amb Labview
 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

L’assistència a les pràctiques, tant les de laboratori com les d'aula informàtica, és obligatòria.

 

·         Nota de Juny: N1 = 0,2*NPR + 0,3*NX1 + 0,5*NX2 + 0,1*NTO. Per poder aprovar l'assignatura al juny cal que N1 >= 5.

·         Examen Parcial de Gener: NX1. Contingut: Tot el que s’hagi fet. L’examen pot contenir preguntes sobre teoria, problemes i pràctiques. Es pot tenir tota la documentació que es vulgui.

·         Examen Parcial de Juny: NX2. Contingut: Tot el que s’hagi fet.

·         Practiques Laboratori + Pràctiques Informàtica: NPR. Si hi ha alguna falta d’assistència a les pràctiques de laboratori o d'aula informàtica, NPR="No presentat", en cas contrari NPR és conseqüència de l’avaluació al laboratori i a l'aula informàtica per part dels professors de pràctiques.

·         Treball opcional: NTO. La nota del treball opcional compta per a la nota de juny si el treball es presenta com a mínim una setmana abans de l’examen parcial de juny.

·         Nota de Juliol: N2 = 0,2*NPR + 0,8*NX3 + 0,1*NTO. Per poder aprovar l'assignatura al juliol cal que N2 >= 5.

·         Examen Global de Juliol: NX3. Contingut: Tot el que s’hagi fet.

·         Treball opcional: NTO. La nota del treball opcional compta per a la nota de juliol si el treball es presenta com a mínim una setmana abans de l’examen global de juliol.
 
Informació addicional  

 
 
Llengua de les classes  
Català