Curso de diseño electrónico

Lección 1 • Equivalentes de Thévenin y Norton

Las redes complejas se reducen a modelos simples de dos terminales para el análisis de carga. Estos equivalentes simplifican las tareas de diseño iterativo y solución de problemas.

Lección 2 • Cantidades y unidades eléctricas

El voltaje, la corriente, la resistencia y la potencia se definen con unidades del SI. Estas cantidades forman el lenguaje de medición utilizado en todo el análisis de circuitos.

Lección 3 • Leyes de circuitos y técnicas de análisis

Las leyes de voltaje y corriente de Kirchhoff se aplican para resolver circuitos de múltiples bucles. Los métodos de análisis nodal y de mallas extienden estas leyes a redes complejas.

Lección 4 • Fundamentos de componentes pasivos

Los resistores, capacitores e inductores se caracterizan por su comportamiento eléctrico. Comprender la relación V-I de cada componente permite un modelado de circuitos preciso.

Lección 1 • Fundamentos del transistor de efecto de campo

Se cubren la operación del MOSFET y JFET, el voltaje de umbral y la transconductancia. La polarización FET y los modelos de pequeña señal preparan a los estudiantes para etapas amplificadoras.

Lección 2 • Operación del transistor bipolar de unión

Se examinan las regiones de operación y la ganancia de corriente del BJT utilizando el modelo de Ebers-Moll. La polarización DC establece el punto de operación para el diseño de amplificadores.

Lección 3 • Características y aplicaciones del diodo

Se analizan la curva V-I del diodo, el voltaje directo y la ruptura inversa. Los circuitos rectificadores, recortadores y sujetadores demuestran el uso práctico del diodo.

Lección 4 • Dispositivos semiconductores de propósito especial

Se caracterizan los diodos Zener, diodos Schottky y tiristores para regulación y conmutación. Los criterios de selección de dispositivos se vinculan con los requisitos de la aplicación.

Lección 1 • Etapas de emisor común y fuente común

Se analiza la topología del amplificador inversor para la ganancia de voltaje y la respuesta en frecuencia. Los capacitores de desacoplo y acoplamiento se dimensionan para cumplir con los requisitos de ancho de banda.

Lección 2 • Respuesta en frecuencia del amplificador y estabilidad

Los diagramas de Bode caracterizan la ganancia y la fase a través de la frecuencia, identificando los polos dominantes. Se evalúan los márgenes de estabilidad para prevenir oscilaciones en amplificadores con retroalimentación.

Lección 3 • Modelos de amplificador de pequeña señal

Los modelos híbrido-pi y T traducen la física del transistor en equivalentes de circuito lineal. Estos modelos permiten cálculos de ganancia AC e impedancia para etapas amplificadoras.

Lección 4 • Diseño de amplificadores de múltiples etapas

Se analizan las etapas en cascada para la ganancia general, reducción del ancho de banda y carga entre etapas. Las estrategias de diseño mantienen la integridad de la señal a través de múltiples etapas.

Lección 1 • Análisis del amplificador operacional ideal

Los supuestos de corto virtual e impedancia de entrada infinita simplifican el análisis de circuitos inversores y no inversores. Se derivan las ecuaciones de ganancia para las configuraciones fundamentales.

Lección 2 • Parámetros no ideales del amplificador operacional

El voltaje de offset, la corriente de polarización, la velocidad de respuesta y el CMRR limitan el rendimiento del circuito real. Las técnicas de compensación minimizan los errores en aplicaciones de precisión.

Lección 3 • Diseño de filtros activos

Las topologías Sallen-Key y de realimentación múltiple implementan respuestas de paso bajo, paso alto y paso banda. El orden del filtro y el factor Q se seleccionan para cumplir con las especificaciones de atenuación.

Lección 4 • Amplificadores de instrumentación y precisión

Los amplificadores de instrumentación de tres amplificadores operacionales logran un alto CMRR para el acondicionamiento de señal de sensores. Los rectificadores de precisión y los detectores de pico extienden la utilidad del amplificador operacional.

Lección 1 • Sistemas numéricos y álgebra booleana

Las representaciones binaria, hexadecimal y BCD son la base del diseño de sistemas digitales. Los teoremas booleanos y las leyes de De Morgan permiten la simplificación algebraica de expresiones lógicas.

Lección 2 • Familias de compuertas lógicas y características eléctricas

Se comparan las familias de compuertas CMOS y TTL en cuanto a velocidad, potencia e inmunidad al ruido. El fan-out, el retardo de propagación y los niveles lógicos guían la selección de la tecnología.

Lección 3 • Bloques de construcción combinacionales

Los codificadores, decodificadores, multiplexores y demultiplexores se diseñan y aplican como bloques modulares. Los sumadores y comparadores extienden el diseño combinacional a funciones aritméticas.

Lección 4 • Riesgos y temporización en lógica combinacional

Los riesgos estáticos y dinámicos causan glitches que corrompen las salidas digitales. Las técnicas de detección y eliminación de riesgos garantizan una operación confiable del circuito combinacional.

Lección 1 • Diseño de máquinas de estado finito

Las FSM Mealy y Moore se especifican con diagramas de estado y se implementan con flip-flops y lógica combinacional. Las estrategias de codificación de estados afectan el área y la velocidad.

Lección 2 • Análisis de temporización de sistemas síncronos

El retardo clock-to-Q, el retardo de la ruta combinacional y el tiempo de establecimiento determinan la frecuencia máxima de operación. Los métodos de cierre de temporización resuelven las violaciones de ruta crítica.

Lección 3 • Latches y flip-flops

Los flip-flops SR, D, JK y T almacenan el estado binario y responden a los flancos del reloj. Los tiempos de establecimiento, retención y propagación definen restricciones de temporización confiables.

Lección 4 • Diseño de contadores síncronos

Los contadores binarios, BCD y módulo-N se diseñan utilizando tablas de excitación de flip-flops. Los diagramas de estado guían la derivación de la lógica del siguiente estado y de salida.

Lección 1 • Diseño de rectificadores y filtros

Los rectificadores de media onda, onda completa y de puente convierten CA en CC pulsante. Los filtros capacitivos y LC reducen el rizo a niveles aceptables para los circuitos posteriores.

Lección 2 • Reguladores de voltaje lineales

Los reguladores lineales de paso en serie y en derivación mantienen un voltaje de salida estable bajo variación de carga. Se analizan el voltaje de caída, la disipación de potencia y la gestión térmica.

Lección 3 • Control por retroalimentación en fuentes de alimentación

Los lazos de control en modo voltaje y modo corriente regulan la salida frente a perturbaciones de carga y línea. El diseño de la red de compensación asegura la estabilidad y la respuesta transitoria.

Lección 4 • Fundamentos de los reguladores conmutados

Las topologías buck, boost y buck-boost convierten los niveles de voltaje con alta eficiencia. El ciclo de trabajo, el dimensionamiento del inductor y la selección del capacitor de salida se derivan analíticamente.

Lección 1 • Apilado de PCB y planificación de capas

El número de capas, el material dieléctrico y el peso del cobre se seleccionan para cumplir con los objetivos de impedancia y térmicos. La ubicación de los planos de alimentación y tierra reduce el ruido y la EMI.

Lección 2 • Diseño para manufactura y prueba

Los archivos Gerber, la lista de materiales y los planos de ensamblaje comunican la intención del diseño a los fabricantes. La colocación de puntos de prueba y el boundary scan facilitan las pruebas de producción.

Lección 3 • Captura de esquemáticos y generación de netlist

Los esquemáticos jerárquicos organizan diseños complejos en bloques manejables con interfaces claras. La exportación del netlist vincula los datos del esquemático con las herramientas de layout y simulación.

Lección 4 • Ubicación de componentes y ruteo

La ubicación sigue el flujo de señal y las restricciones térmicas para minimizar la longitud de traza y la diafonía. Las reglas de ruteo imponen la separación, el uso de vías y el emparejamiento de pares diferenciales.