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Módulos 1. Análisis de Circuitos

1.1. Conceptos básicos de circuitos.

1.1.1 Componentes básicos de un circuito.
1.1.2 Nodos, ramas y mallas.
1.1.3 Resistencias.
1.1.4 Condensadores.
1.1.5 Bobinas.

1.2. Métodos de análisis de circuitos.

1.2.1 Leyes de Kirchoff. Ley de las corrientes: análisis nodal.
1.2.2 Leyes de Kirchoff. Ley de las tensiones: análisis por mallas.
1.2.3 Teorema de superposición.
1.2.4 Otros teoremas de interés.

1.3. Funciones sinusoidales y fasores.

1.3.1 Revisión de funciones sinusoidales y sus características.
1.3.2 Funciones sinusoidales como excitación de un circuito.
1.3.3 Definición de fasores.
1.3.4 Operaciones básicas con fasores.

1.4 Análisis de circuitos en régimen permanente sinusoidal. Efectos de los componentes pasivos excitados mediante funciones sinusoidales

1.4.1 Impedancia y admitancia de los componentes pasivos
1.4.2 Corriente y tensión sinusoidal en una resistencia
1.4.3 Corriente y tensión sinusoidal en un condensador
1.4.4 Corriente y tensión sinusoidal en una bobina

1.5. Potencia en régimen permanente sinusoidal.

1.5.1 Definiciones.
1.5.2 Valores eficaces.
1.5.3 Ejemplo 1 de cálculo de potencias.
1.5.4 Ejemplo 2 de cálculo de potencias.

1.6. Generadores.

1.6.1 Generadores ideales.
1.6.2 Generadores reales.
1.6.3 Asociaciones de generadores en montaje serie.
1.6.4 Asociaciones de generadores en montaje mixto.

1.7. Análisis topológico de circuitos.

1.7.1 Circuitos equivalentes.
1.7.2 Equivalente de Thévenin.
1.7.3 Equivalente Thévenin en régimen permanente continuo.
1.7.4 Equivalente de Norton.

1.8. Teoremas fundamentales de circuitos.

1.8.1 Teorema de superposición.
1.8.2 Teorema de máxima transferencia de potencia.
1.8.3 Teorema de sustitución.
1.8.4 Teorema de Millman.
1.8.5 Teorema de reciprocidad.

1.9. Transformadores y circuitos acoplados.

1.9.1 Introducción.
1.9.2 Transformadores de núcleo de hierro: el modelo ideal.
1.9.3 Impedancia reflejada.
1.9.4 Especificaciones del transformador de potencia.
1.9.5 Aplicaciones del transformador.
1.9.6 Transformadores de núcleo de hierro prácticos.
1.9.7 Pruebas de los transformadores.
1.9.8 Efectos del voltaje y la frecuencia.
1.9.9 Circuitos débilmente acoplados.
1.9.10 Circuitos acoplados magnéticamente con excitación sinusoidal.
1.9.11 Impedancia acoplada.

1.10. Análisis de fenómenos transitorios en circuitos.

1.10.1 Cálculo de la corriente y tensión instantánea en componentes pasivos.
1.10.2 Circuitos en régimen transitorio de orden uno.
1.10.3 Circuitos de segundo orden en régimen transitorio.
1.10.4 Resonancia y efectos sobre la frecuencia: filtrado.

Módulo 2. Electrónica e Instrumentación Básica

2.1. Instrumentación Básica

2.1.1. Introducción. Señales y sus parámetros.
2.1.2. Magnitudes eléctricas básicas y su medida.
2.1.6. Osciloscopio.
2.1.7. Multímetro digital.
2.1.9. Generador de funciones.
2.1.10. Fuente de alimentación de laboratorio.

2.2. Componentes electrónicos en el laboratorio

2.2.1. Tipos principales y conceptos de tolerancia y serie
2.2.2. Comportamiento térmico y disipación de potencia. Tensión y corriente máximas
2.2.3. Conceptos de coeficientes de variación, deriva y de no linealidad.
2.2.4. Parámetros específicos más comunes de los tipos principales. Selección en catálogo y limitaciones

2.3. El diodo de unión, Circuitos con diodos, Diodos para aplicaciones especiales

2.3.1. Introducción y funcionamiento
2.3.2. Circuitos con diodos
2.3.3. Diodos para aplicaciones especiales
2.3.4. Diodo Zener

2.4. El transistor de unión bipolar BJT y FET/MOSFET.

2.4.1. Fundamentos de los transistores.
2.4.2. Polarización y estabilización del transistor.
2.4.3. Circuitos y aplicaciones de los transistores
2.4.4. Amplificadores monoetapa.
2.4.5. Tipos de amplificadores, tensión, corriente.
2.4.6. Modelos de alterna.

2.5. Conceptos básicos de amplificadores. Circuitos con amplificadores operacionales ideales

2.5.1. Tipos de amplificadores. Tensión, corriente, transimpedancia y transconductancia.
2.5.2. Parámetros característicos: Impedancias de entrada y salida, funciones de transferencia directa e inversa.
2.5.3. Visión como cuadripolos y parámetros.
2.5.4. Asociación de amplificadores: Cascada, serie-serie, serie-paralelo, paralelo-serie y paralelo, paralelo.
2.5.5. Concepto de amplificador operacional. Características generales. Uso como comparador y como amplificador.
2.5.6. Circuitos amplificadores inversores y no inversores. Seguidores y rectificadores de precisión. Control de corriente por tensión.
2.5.7. Elementos para instrumentación y cálculo operativo: Sumadores, restadores, amplificadores diferenciales, integradores y diferenciadores.
2.5.8. Estabilidad y realimentación: Astables y disparadores.

2.6. Amplificadores monoetapa y Amplificadores multietapa.

2.6.1. Conceptos generales de polarización de dispositivos.
2.6.2. Circuitos y técnicas básicas de polarización. Implementación para transistores bipolares y de efecto de campo. Estabilidad, deriva y sensibilidad.
2.6.3. Configuraciones básicas de amplificación en pequeña señal: Emisor-Fuente, Base-Puerta, Colector-Drenador comunes. Propiedades y variantes.
2.6.4. Comportamiento frente a excursiones grandes de señal y margen dinámico.
2.6.5. Conmutadores analógicos básicos y sus propiedades.
2.6.6. Efectos de la frecuencia en las configuraciones monoetapa: Caso de frecuencias medias y sus límites.
2.6.7. Amplificación multietapa con acoplo R-C y directo. Consideraciones de amplificación, margen de frecuencias, polarización y margen dinámico

2.7. Configuraciones básicas en circuitos integrados analógicos

2.7.1. Configuraciones diferenciales de entrada. Teorema de Bartlett. Polarización, parámetros y medidas.
2.7.2. Bloques funcionales de polarización: Espejos de corriente y sus modificaciones. Cargas activas y cambiadores de nivel.
2.7.3. Configuraciones de entrada estándar y sus propiedades: Transistor simple, pares Darlington y sus modificaciones, cascodo.
2.7.4. Configuraciones de salida.

2.8. Filtros Activos

2.8.1. Generalidades.
2.8.2. Diseño de filtros con operacionales.
2.8.3. Filtros paso bajo.
2.8.4. Filtros paso alto.
2.8.5. Filtros paso banda y banda eliminada.
2.8.6. Otro tipo de filtros activos.

2.9. Convertidores Analógicos Digitales (A/D)

2.9.1. Introducción y funcionalidades.
2.9.2. Sistemas instrumentales.
2.9.3. Tipos de convertidores.
2.9.4. Características de los convertidores.
2.9.5. Tratamiento de datos.

2.10. Sensores.

2.10.1. Sensores primarios
2.10.2. Sensores resistivos.
2.10.3. Sensores capacitivos.
2.10.4. Sensores inductivos y electromagnéticos.
2.10.5. Sensores digitales.
2.10.6. Sensores Generadores de Señal.
2.10.7. Otros tipos de sensores.

Módulo 3. Electrónica Analógica y Digital

3.1. Introducción: Conceptos y Parámetros Digitales.

3.1.1. Magnitudes Analógicas y digitales.
3.1.2. Dígitos binarios, niveles lógicos y formas de onda digitales.
3.1.3. Operaciones lógicas básicas
3.1.4. Circuitos integrados
3.1.5. Introducción lógica programable
3.1.6. Instrumentos de medida.
3.1.7. Números decimales, binarios, octales, hexadecimales, BCD
3.1.8. Operaciones aritméticas con números.
3.1.9. Detección de errores y códigos de corrección.
3.1.10. Códigos alfanuméricos.

3.2. Puertas Lógicas.

3.2.1. Introducción,
3.2.2. El inversor
3.2.3. La puerta AND
3.2.4. La puerta OR
3.2.5. La puerta NAND
3.2.6. La puerta NOR
3.2.7. Puertas OR y NOR exclusiva
3.2.8. Lógica programable
3.2.9. Lógica de función fija.

3.3. Álgebra de Boole.

3.3.1. Operaciones y expresiones booleanas.
3.3.2. Leyes y reglas del álgebra de Boole
3.3.3. Teoremas de DeMorgan
3.3.4. Análisis booleano de los circuitos lógicos
3.3.5. Simplificación mediante el álgebra de Boole.
3.3.6. Formas estándar de las expresiones booleanas
3.3.7. Expresiones booleanas y tablas de la verdad
3.3.8. Mapas de Karnaugh
3.3.9. Minimización de una suma de productos y minimización de un producto de sumas

3.4. Circuitos Combinacionales Básicos.

3.4.1. Circuitos básicos.
3.4.2. Implementación de la lógica combinacional.
3.4.3. La propiedad universal de las puertas NAND y NOR.
3.4.4. Lógica combinacional con puertas NAND y NOR.
3.4.5. Funcionamiento de los circuitos lógicos con trenes de impulsos.
3.4.6. Sumadores

3.4.6.1. Sumadores básicos
3.4.6.2. Sumadores binarios en paralelo
3.4.6.3. Sumadores con acarreo

3.4.7. Comparadores
3.4.8. Decodificadores
3.4.9. Codificadores
3.4.10. Convertidores de código
3.4.11. Multiplexores
3.4.12. Demultiplexores
3.4.13. Aplicaciones

3.5. Latches, Flip-Flops y Temporizadores.

3.5.1. Conceptos básicos.
3.5.2. Latches
3.5.3. Flip-flops disparados por flanco
3.5.4. Características de funcionamiento de los flip-flops

3.5.4.1. Tipo D
3.5.4.2. Tipo J-K

3.5.5. Monoestables
3.5.6. Aestables
3.5.7. El temporizador 555
3.5.8. Aplicaciones

3.6. Contadores y Registros de Desplazamiento.

3.6.1. Funcionamiento de contador asíncrono.
3.6.2. Funcionamiento de contador síncrono.

3.6.2.1. Ascendente.
3.6.2.2. Descendente.

3.6.3. Diseño de contadores síncronos.
3.6.4. Contadores en cascada.
3.6.5. Decodificación de contadores.
3.6.6. Aplicación de los contadores
3.6.7. Funciones básicas de los registros de desplazamiento.

3.6.7.1. Registros de desplazamiento con entrada serie y salida paralelo.
3.6.7.2. Registros de desplazamiento con entrada paralelo y salida serie.
3.6.7.3. Registros de desplazamiento con entrada y salida paralelo.
3.6.7.4. Registros de desplazamiento bidireccionales.

3.6.8. Contadores basados en registros de desplazamiento
3.6.9. Aplicaciones de los registros de contadores.

3.7. Memorias, Introducción al SW y Lógica Programable

3.7.1. Principios de las memorias semiconductoras.
3.7.2. Memorias RAM
3.7.3. Memorias ROM

3.7.3.1. De sólo lectura
3.7.3.2. PROM
3.7.3.3. EPROM

3.7.4. Memoria Flash
3.7.5. Expansión de memorias
3.7.6. Tipos especiales de memoria

3.7.6.1. FIFO.
3.7.6.2. LIFO.

3.7.7. Memorias ópticas y magnéticas
3.7.8. Lógica programable: SPLD y CPLD
3.7.9. Macroceldas
3.7.10. Lógica programable: FPGA
3.7.11. Software de Lógica programable
3.7.12. Aplicaciones

3.8. Electrónica Analógica: Osciladores.

3.8.1. Teoría de los osciladores.
3.8.2. Oscilador en Puente de Wien.
3.8.3. Otros osciladores RC
3.8.4. Oscilador Colpitts
3.8.5. Otros osciladores LC
3.8.6. Oscilador de cristal. 8.7. Cristales de cuarzo.
3.8.8. Temporizador 555

3.8.8.1. Funcionamiento como Aestable
3.8.8.2. Funcionamiento como monoestable
3.8.8.3. Circuitos

3.8.9. Diagramas de BODE

3.8.9.1. Amplitud
3.8.9.2. Fase
3.8.9.3. Funciones de transferencia

3.9. Electrónica de Potencia: Tiristores, Convertidores, Inversores.

3.9.1. Introducción
3.9.2. Concepto de convertidor
3.9.3. Tipos de convertidores
3.9.4. Parámetros para caracterizar los convertidores

3.9.4.1. Señal periódica
3.9.4.2. Representación en el dominio del tiempo
3.9.4.3. Representación en el dominio de la frecuencia

3.9.5. Semiconductores de potencia

3.9.5.1. Elemento ideal
3.9.5.2. Diodo
3.9.5.3. Tiristor
3.9.5.4. GTO (Gate Turn-off Thyristor)
3.9.5.5. BJT (Bipolar Junction Transistor)
3.9.5.6. MOSFET
3.9.5.7. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

3.9.6. Convertidores ca/cc. Rectificadores.

3.9.6.1. Concepto de cuadrante
3.9.6.2. Rectificadores no controlados.

3.9.6.2.1. Puente simple de media onda
3.9.6.2.2. Puente de onda completa

3.9.6.3.Rectificadores controlados

3.9.6.3.1. Puente simple de media onda
3.9.6.3.2. Puente controlado de onda completa

3.9.6.4. Convertidores cc/cc

3.9.6.4.1. Convertidor cc/cc reductor
3.9.6.4.2. Convertidor cc/cc elevador

3.9.6.5. Convertidores cc/ca. Inversores.

3.9.6.5.1. Inversor de onda cuadrada
3.9.6.5.2. Invesor PWM

3.9.6.6. Convertidores ca/ca. Cicloconvertidores

3.9.6.6.1. Control todo/nada
3.9.6.6.2. Control de fase

3.10. Generación Energía Eléctrica, Instalación Fotovoltaica. Legislación.

3.10.1. Componentes de una instalación solar Fotovoltaica
3.10.2. Introducción a la energía solar
3.10.3. Clasificación de las instalaciones solares fotovoltaicas

3.10.3.1. Aplicaciones autónomas
3.10.3.2. Aplicaciones conectadas a la red

3.10.4. Elementos de una ISF

3.10.4.1. Célula solar: Características básicas
3.10.4.2. El panel solar
3.10.4.3. El regulador
3.10.4.4. Acumuladores. Tipos de Baterías
3.10.4.5. El inversor

3.10.5. Aplicaciones conectadas a la red

3.10.5.1. Introducción
3.10.5.2. Elementos de una instalación solar fotovoltaica conectada a la red eléctrica
3.10.5.3. Diseño y cálculo de instalaciones fotovoltaicas conectadas a red
3.10.5.4. Diseño de un huerto solar
3.10.5.5. Diseño de instalaciones integradas en edificios
3.10.5.6. Interacción de la instalación con la red eléctrica
3.10.5.7. Análisis de posibles perturbaciones y calidad del suministro
3.10.5.8. Medidas de los consumos eléctricos
3.10.5.9. Seguridad y protecciones en la instalación
3.10.5.10. Normativa vigente

3.10.6. Legislación Energías Renovables

Módulo 4. Sistemas Digitales

4.1. Conceptos básicos y organización funcional del computador

4.1.1. Conceptos básicos
4.1.2. Estructura funcional de los computadores
4.1.3. Concepto de lenguaje máquina
4.1.4. Parámetros básicos para la caracterización de prestaciones de un computador
4.1.5. Niveles conceptuales de descripción de un computador
4.1.6. Conclusiones

4.2. Representación de la información a nivel de máquina

4.2.1. Introducción
4.2.2. Representación de textos

4.2.2.1. Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
4.2.2.2. Código Unicode

4.2.3. Representación de sonidos
4.2.4. Representación de imágenes

4.2.4.1. Mapas de bits
4.2.4.2. Mapas de vectores

4.2.5. Representación de vídeo
4.2.6. Representación de datos numéricos

4.2.6.1. Representación de enteros
4.2.6.2. Representación de números reales

4.2.6.2.1. Redondeos
4.2.6.2.2. Situaciones especiales

4.2.7. Conclusiones

4.3. Esquema de funcionamiento de un computador

4.3.1. Introducción
4.3.2. Elementos internos del procesador
4.3.3. Secuenciación del funcionamiento interno de un computador
4.3.4. Gestión de las instrucciones de control

4.3.4.1. Gestión de las instrucciones de salto
4.3.4.2. Gestión de las instrucciones de llamada y retorno de subrutina

4.3.5. Las interrupciones
4.3.6. Conclusiones

4.4. Descripción de un computador en el nivel de lenguaje máquina y ensamblador

4.4.1. Introducción: procesadores RISC vs CISC
4.4.2. Un procesador RISC: CODE-2

4.4.2.1. Características de CODE-2
4.4.2.2. Descripción del lenguaje máquina de CODE-2
4.4.2.3. Metodología para la realización de programas en lenguaje máquina de CODE-2
4.4.2.4. Descripción del lenguaje ensamblador de CODE-2

4.4.3. Una familia CISC: procesadores Intel de 32 bits (IA-32)

4.4.3.1. Evolución de los procesadores de la familia Intel
4.4.3.2. Estructura básica de la familia de procesadores 80×86
4.4.3.3. Sintaxis, formato de instrucciones y tipos de operandos
4.4.3.4. Repertorio de instrucciones básico de la familia de procesadores 80×86
4.4.3.5. Directivas de ensamblador y reserva de posiciones de memoria

4.4.4. Conclusiones

4.5. Organización y diseño del procesador

4.5.1. Introducción al diseño del procesador de CODE-2
4.5.2. Señales de control del procesador de CODE-2
4.5.3. Diseño de la unidad de tratamiento de datos
4.5.4. Diseño de la unidad de control

4.5.4.1. Unidades de control cableadas y microprogramadas
4.5.4.2. Ciclo de la unidad de control de CODE-2
4.5.4.3. Diseño de la unidad de control microprogramada de CODE-2

4.5.5. Conclusiones

4.6. Entradas y salidas: buses

4.6.1. Organización de entradas/salidas

4.6.1.1. Controladores de entrada/salida
4.6.1.2. Direccionamiento de puertos de entrada/salida
4.6.1.3. Técnicas de transferencias de E/S

4.6.2. Estructuras básicas de interconexión
4.6.3. Buses
4.6.4. Estructura interna de un PC

4.7. Microcontroladores y PICs

4.7.1. Introducción
4.7.2. Características básicas de los microcontroladores
4.7.3. Características básicas de los PICs
4.7.4. Diferencias entre microcontroladores, PICs y microprocesadores

4.8. Conversores A/D y sensores

4.8.1. Muestreo y reconstrucción de señales
4.8.2. Conversores A/D
4.8.3. Sensores y trasductores
4.8.4. Procesado digital básico de señales
4.8.5. Circuitos y sistemas básicos para conversión A/D

4.9. Programación de un sistema microcontrolador

4.9.1. Diseño y configuración Electrónica del sistema
4.9.2. Configuración de un entorno de desarrollo de sistemas digitales microcontrolados utilizando herramientas libres.
4.9.3. Descripción del lenguaje utilizado por el microcontrolador.
4.9.4. Programación de las funciones del microcontrolador
4.9.5. Montaje final del sistema

4.10. Sistemas Digitales Avanzados: FPGAs y DSPs

4.10.1. Descripción de otros sistemas digitales avanzados
4.10.2. Características básicas de las FPGAs
4.10.3. Características básicas de los DSPs
4.10.4. Lenguajes de descripción de Hardware

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