INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

I SEMESTRE 2009

Curso: CIRCUITOS DISCRETOS Grupo 01Código: EL-3212 Tipo de curso: TeóricoCréditos: 4 Horas por semana: 12Requisitos: EL-2104, EL-2202-EL-2206 Suficiencia: síAsistencia: Obligatoria Profesor: Ing. Marvin Hernández C.marhernandez@itcr.ac.cr http://www.ie.itcr.ac.cr/ mhernandezc/discretos

PROGRAMA DEL CURSO

DESCRIPCIÓN En este curso se estudian diferentes circuitos de

amplificación, se aprende a analizar y diseñar etapas con transistores BJT y MOSFET. Se estudian diferentes métodos de polarización de transistores. Se realiza análisis de CA y pequeña señal para obtener los parámetros típicos de un amplificador. Se estudian etapas de amplificación con un solo transistor y con múltiples transistores. Se estudia el concepto de realimentación negativa y la realimentación positiva en amplificadores para la realización de circuitos amplificadores prácticos y osciladores.

1. OBJETIVOS GENERALESDescribir claramente los parámetros de un

amplificador electrónico. Aplicar métodos de análisis de circuitos para obtener los parámetros de diferentes tipos de amplificadores. Estudiar las ventajas y desventajas de diferentes tipos de amplificadores, así como sus limitaciones y la relación entre sus parámetros. Establecer y aplicar criterios de diseño para diferentes tipos de etapas de amplificación con transistores.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS2.1 Definir las características de un amplificador

electrónico y su relación con sus principales parámetros: impedancia de entrada, impedancia de salida y ganancia de voltaje.

2.2 Conocer las diferentes formas de polarizar un transistor BJT para su aplicación como amplificador así como diferentes circuitos de polarización, su diseño y aplicación.

2.3 Conocer un modelo del BJT polarizado en clase A y su aplicación para el análisis de circuitos amplificadores.

2.4 Estudiar las características de las etapas de amplificación denominadas: Emisor Común, Base Común y Colector Común, mediante el análisis de sus circuitos. Definir criterios válidos para el diseño de estas etapas.

2.5 Conocer las diferentes formas de polarizar un transistor JFET para su aplicación como

amplificador así como diferentes circuitos de polarización, su diseño y aplicación.

2.6 Conocer un modelo del JFET y su aplicación para el análisis de circuitos amplificadores.

2.7 Estudiar las características de las etapas de amplificación denominadas: Source Común, Gate Común y Drain Común, mediante el análisis de sus circuitos. Definir criterios válidos para el diseño de estas etapas.

2.8 Analizar la respuesta de frecuencia de los circuitos amplificadores y establecer criterios de diseño para definir las frecuencias de corte y el ancho de banda de diferentes etapas.

2.9 Analizar la eficiencia de diferentes etapas de amplificación y establecer criterios de diseño válidos para las etapas de salida de los amplificadores electrónicos.

2.10 Estudiar diferentes tipos de amplificadores con varios transistores y establecer criterios de diseño de estas etapas así como su aplicación en el diseño de amplificadores de múltiples etapas.2.11 Definir las características del amplificador operacional y realizar diseños de circuitos amplificadores que cumplan con los requisitos necesarios para su aplicación.2.12 Estudiar los efectos de la retroalimentación negativa en los parámetros de los amplificadores y diferentes métodos de aplicarla.2.13 Diseñar amplificadores realimentados usando el amplificador operacional.2.14 Estudiar los efectos de la realimentación positiva y establecer los criterios de diseño de diferentes tipos de circuitos osciladores.

3. CONTENIDO Y CRONOGRAMA

3.1 Introducción a los amplificadores electrónicos (1 semana) 3.1.1 Definición.3.1.2 Parámetros de los amplificadores: Ri, Ro, A0, Av, Ai, Ganancia de potencia Ap. 3.1.3 Modelos equivalentes de los amplificadores. 3.2 Modelado del transistor bipolar (3 semanas) 3.2.1 Curvas características 3.2.2 Polarización del BJT: Clase A, B C. 3.2.3 Modelo del BJT en clase A para pequeña señal. 3.2.4 Amplificadores con BJT: Emisor, Colector y Base común. 3.2.5 Criterios de diseño de la etapa.3.3 Modelado del transistor MOSFET (3 semanas)3.3.1 Curvas características3.3.2 Polarización del MOSFET.3.3.3 Modelo del MOSFET para pequeña señal.3.3.4 Amplificadores con MOSFET: Fuente, Drenaje y Compuerta común.3.3.5 Respuesta en frecuencia del MOSFET y teorema de Miller. 3.5 Circuitos de Polarización (2 semanas) 3.5.1 Espejo de corriente.3.5.2 Fuentes de corriente. 3.5.3 Referencia de Voltaje (MOSFET-resistencia, MOSFET y autopolarización).3.6 Amplificadores de una etapa y varias etapas (1 semana)3.6.1 Amplificador Push-Pull y cálculo de su eficiencia.3.6.2 Circuitos cascodo y cascodo plagado (folded) 3.6.3 Amplificador darlington3.7 Amplificador operacional (3 semanas)3.7.1 Etapas de un circuito típico3.7.2 Amplificador Diferencial3.7.3 Polarización del amplificador operacional3.7.4 Características del amplificador operacional3.7.5 Respuesta en frecuencia y compensación.3.7.6 Diseño de circuitos.3.8 Retroalimentación negativa (1 semana) 3.8.1 Esquema de un amplificador realimentado3.8.1 Efectos de la retroalimentación en los parámetros del amplificador: Ri, Ro, Ao. 3.9 Circuitos Analógicos (2 semanas)3.9.1 Comparadores 3.9.2 Multivibradores3.9.3 Buffers.3.9.4 Generadores de voltajes.3.9.4 Osciladores

4. METODOLOGIAEl profesor realiza clases magistrales en las que se explican los fundamentos, se realizan cálculos de los circuitos vistos en clase, se solucionan ejemplos de cálculo y se comentan resultados de tareas y simulaciones que el estudiante debe realizar en forma individual o grupal como trabajo extra clase.El estudiante debe realizar investigación bibliográfica o en Internet para profundizar en algunos de los temas del curso o en temas adicionales.

5. EVALUACIONExámenes parciales (2) 60%Examen final (1) 40%

6. HORARIO DEL CURSO Y CONSULTAGrupo 01: M y V 15:00-16:50 (C1-08 y F5-03)Consulta: Por definir.

7. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

Sedra/Smith, Circuitos Microelectrónicos, Editorial Oxford , cuarta Edición, 1999

Boylestad, R. ; Naschelsky, L.., Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos, Prentice Hall, 8ª edición, 2003

Schilling, Donald L..; Belove, Charles, Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados, McGraw-Hill, 3ª edición, 1993.

Malik, Norbert R. Circuitos electrónicos: análisis y simulación, Prentice Hall, 1996.

Gray, Paul R., Meyer, Robert G., Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos, Prentice Hall, 3ª edición, 1993.

Malvino, Albert P., Principios de electrónica, McGraw-Hill, 6ª edición, 2000.

Rashid H. Muhammad, Circuitos microelectrónicos análisis y diseño, Editorial Thompson, 2000

Neamen, Donald. Análisis y Diseño de Circuitos Electrónicos. McGraw-Hill, 1999

Allen , Phillip R., Holberg, Douglas R., CMOS Analog Circuit Design, Second Ed., Oxford University Press. 2004.

Baker, R. Jacob, CMOS: Design, Layout and simulation, Revised Second Ed., IEEE Press. 2008