Última actualización: 01/05/2019


Curso Académico: 2019/2020

Análisis y diseño de circuitos
(13331)
Titulación: Grado en Ingeniería de Sonido e Imagen (214)


Coordinador/a: LLORENTE ROMANO, SERGIO

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones

Tipo: Obligatoria
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Algebra Lineal (1º) Sistemas y Circuitos (1º) Sistemas Lineales (2º) Ampliación de matemáticas (2º) Componentes y circuitos electrónicos (2º)
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.Más información en este enlace
1. RESULTADOS DE APRENDIZAJE TRANSVERSALES/GENÉRICOS (Ser capaz de...) - Resolver problemas matemáticos de análisis y síntesis - Aplicar conocimientos científico-técnicos en casos prácticos - Resolver problemas planteados matemáticamente - Integrar conocimiento teóricos en la resolución de problemas 2. RESULTADOS DE APRENDIZAJE ESPECÍFICOS COGNITIVOS (ser capaz de describir...): - Decidir y enunciar la conveniencia de analizar un circuito particular con el método de mallas o nudos en RPS. - Identificar las matrices resultantes del análisis por mallas y nodos y decir si pertenecen a sistemas recíprocos o no. - Identificar y nombrar diferentes tipos de función de transferencia de circuitos lineales, causales y estables y de las relaciones entre la respuesta en el dominio de Laplace, en el dominio de la frecuencia y en el dominio temporal. - Describir las condiciones para que parte de una red se comporte como un cuadripolo. - Nombrar los diferentes tipos y manifestaciones de potencia en una red eléctrica con cuadripolos. - Enunciar los teoremas de máxima transferencia de potencia desde un generador y hacia una carga en presencia o no de un cuadripolo interpuesto entre ambos. - Enunciar el concepto de adaptación conjugada. - Relacionar las unidades naturales y logarítmicas de potencia. - Enunciar los requisitos para que una red sea recíproca y/o simétrica. - Describir gráficamente las funciones de caracterización de filtros analógicos, tanto en módulo como en fase. - Enunciar las dificultades de sintetizar una característica de transferencia paso-bajo. - Enunciar la Teoría de la Aproximación para el diseño de filtros analógicos LC paso bajo. - Describir matemáticamente la transformación de frecuencias para la síntesis de filtros paso alto, paso banda y banda eliminada a partir de prototipos paso bajo. - Enunciar las ventajas de trabajar con normalizaciones de frecuencia, impedancia, resistencia, inductancia y capacitancia. - Caracterizar diferencialmente, con respecto a su versión analógica, la función de transferencia en el dominio Z de filtros digitales de respuesta al impulso infinita (IIR) y finita (FIR). - Expresar una respuesta en el dominio temporal discreto mediante su ecuación en diferencias. - Dibujar las arquitecturas directas de filtros digitales 3. PROCEDIMENTALES/INSTRUMENTALES (ser capaz de): - Describir y resolver el analisis de circuitos lineales mediante mallas y nodos en régimen permanente sinusoidal y en régimen permanente y transitorio mediante el análisis de Laplace. - Idem. en cuyo interior se han incluído cuadripolos en régimen permanente sinusoidal. - Caracterizar cuadripolos mediante los parámetros [Z], [Y], F e imagen. - Especificar y sintetizar filtros analógicos LC paso bajo, alto, banda y banda eliminada mediante aproximaciones de Butterworth y Chebychev - Especificar y sintetizar dichos filtros en el caso digital recurriendo a síntesis analógica. - Simular filtros analógicos digitalmente
Descripción de contenidos: Programa
TEMA 1. Sistematización del análisis de circuitos lineales mediante los métodos de mallas y nodos en régimen permanente sinusoidal. (PO a, PO e, PO g, PO k) 1.1. Descripción de elementos de parámetros concentrados en RPS. 1.2. Uso de métodos sistemáticos para el análisis de circuitos 1.2.1. Método de mallas 1.2.2. Método de nodos 1.3. Redes con inductancias mutuas y transformadores. 1.4. Amplificadores Operacionales. 1.5. Potencia media y potencia reactiva. Adaptación conjugada. TEMA 2. Análisis de circuitos mediante la transformada de Laplace. (PO a, PO e, PO g, PO k) 2.1. Transformada unilateral de Laplace. 2.2. Generalización de los teoremas de análisis al dominio de Laplace. Aplicación al análisis de circuitos: regímenes libre y forzado, transitorio y permanente. 2.3. Función de transferencia. Respuesta en frecuencia. Respuesta en amplitud y en fase. 2.4. Transformada inversa de Laplace de funciones racionales. Tema 3. Redes de dos puertas o cuadripolos. (PO a, PO e, PO g, PO k) 3.1. Caracterización de cuadripolos: parámetros [z], [y], [g], [h] y [F]. 3.2. Conexión de cuadripolos. 3.3. Parámetros imagen. 3.4. Cuadripolos cargados. Pérdidas de inserción y transmisión. Cuadripolos adaptados. Adaptación conjugada. Unidades logarítmicas de medida: Neperio y dB. TEMA 4. Introducción a la síntesis de filtros pasivos analógicos.(PO a, PO c, PO e, PO g, PO k) 4.1. Definición de filtrado. Retardo de fase y de grupo. Ecualizadores de fase.Tipos de filtros. Especificaciones de filtros. 4.2. Funciones de caracterización de filtros. 4.3. Teoría de la aproximación de filtros paso bajo. Normalización de parámetros. Transformación de frecuencias 4.4. Síntesis de filtros de Butterworth y Chebychev: paso bajo, paso alto, paso banda y banda eliminada. TEMA 5. Introducción a la síntesis de filtros digitales.(PO a, PO c, PO e, PO g, PO k) 5.1. Comparación con filtros analógicos. 5.2. Función de transferencia en el dominio Z de filtros con respuesta al impulso infinita (IIR) y finita (FIR). Ecuación en diferencias. Arquitecturas directas. Estabilidad. 5.2. Síntesis de filtros IIR a partir de filtros analógicos. 5.3. Simulación de filtros analógicos mediante filtros digitales.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
Se proponen tres tipos de actividades formativas: clases de teoría, sesiones de problemas, colecciones de problemas y prácticas de laboratorio. Los créditos ECTS incluyen en todos los casos la parte correspondiente de trabajo personal o en equipo por parte del alumno. TEORÍA (2,48 ECTS) Las clases de teoría serán lecciones magistrales en pizarra con uso de transparencias u otros medios audiovisuales para ilustrar determinados conceptos. Mediante estas sesiones el alumno adquirirá los contenidos básicos de la asignatura. En estas clases, se complementarán las explicaciones de los conceptos teóricos con la realización de ejercicios. Es importante destacar que estas clases requerirán iniciativa y trabajo personal y en grupo por parte del alumno: se le pedirá que desarrolle algún concepto o que lo aplique a algún caso particular bien individualmente bien en grupo. CLASES Y COLECCIONES DE PROBLEMAS (2,64 ECTS) Para la clase de problemas, se proporcionará a los alumnos por adelantado los enunciados correspondientes. La resolución de problemas por parte del alumno le servirá para asimilar los conceptos expuestos en clase de teoría en un contexto mas aplicado y autoevaluar sus conocimientos. Las clases de problemas incluirán la puesta en común de soluciones individuales y la corrección conjunta, que debe servir para afianzar conocimientos y desarrollar la capacidad para analizar y comunicar la información relevante para la resolución de problemas. Además la puesta en común favorecerá el intercambio de opiniones críticas tanto entre profesor y alumnos como entre alumnos. PRUEBAS DE LABORATORIO (0,86 ECTS) Están planificadas dos pruebas de laboratorio "software" en aula informáticas donde se simulará el comportamiento de los circuitos cuyo análisis y/o diseño se haya estudiado en las sesiones teóricas. Con dichas simulaciones el alumno podrá evaluar el éxito de las técnicas de análisis y diseño aprendidas en clase. Las tutorías individualizadas sobre aspectos puntuales se acordarán con el profesor mediante el sistema de gestión de la docencia. De ser necesario, podría haber tutorías colectivas para proveer de realimentación al grupo sobre la resolución y resultado de las pruebas.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 60
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 40
Bibliografía básica
  • Alan V Oppenheim, R. W. Schafer J. R. Buck. Discrete-time signal processing.. Prentice Hall. 1999
  • Anant Agarwal. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Elsevier. 2005
  • C. K. Tse. Linear circuit analysis. Addison-Wesley. 1998
  • J.W. Nilsson. Circuitos Eléctricos. (6ª ed., 2001) Prentice Hall.
  • L. E. García Castillo, A. García Lampérez, S. Llorente Romano, M. Salazar Palma. Problemas de Análisis y Diseño de Circuitos. Copy Red, S.A.. 2016
  • R. A. DeCarlo. Linear Circuit Analysis. Oxford University Press. 2001
Bibliografía complementaria
  • P. R. Adby. Ellis Horwood Series: Electrical and Electronic Engineering, Applied Circuit Theory. Matrix and Computer Methods. John Wiley & Sons. 1990
  • R. Decarlo, P. M. Lin. Circuit Analysis. vol. 2 Prentice-Hall, 1995.
  • A. Papoulis. Circuits and Systems: A Modern Approach. Rinehart & Winston, 1980.
  • F. J. Taylor. Principles of Signal and Systems. McGraw-Hill, 1994.
  • G. C. Temes, J. W. Lapatra. Introduction to Circuit Synthesis and Design. McGraw-Hill. 1977
  • S. Karni. Applied Circuit Analysis. John Wiley & Sons, 1988..
  • W. M. Siebert. Circuits, Signals and Systems. MIT Press, 1985.

El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.