Alfredo José Constaín Aragón - Electrónica análoga

ISBN: 978-958-9290-96-5

Oficina Publicaciones

Universidad de La Salle

Cra. 5 N° 59A-44

Teléfono: 3 48 80 00 ext.: 1224-1225

Fax: 217 08 85

Directora editorial:

Aída María Bejarano Varela

Coordinación editorial:

Sonia Montaño Bermúdez

Corrección de estilo:

Gino Luque Cavallazzi

Diseño y diagramación:

Mauricio Salamanca

Diseño de Carátula:

Mauricio Salamanca

ePub por Hipertexto / www.hipertexto.com.co

Printed in Colombia

Agosto de 2009

A:

María y Manuela,

Sonia Barberi,

Elisa y John,

Dan Negas,

Juan Esteban y Vanessa.

Mis hermanos,

Amor sin límites

Se ha destacado mucho la importancia de una adecuada formación en electrónica del profesional de las carreras técnicas que tienen relación directa con la industria, ya que hoy en día no se puede concebir una sociedad moderna sin los sistemas de manejo, producción y transformación de información, que es el bien más preciado de estas sociedades. Sin embargo, en la didáctica misma de esta materia en las facultades de ingeniería, a veces se detecta la ausencia de un adecuado balance entre fundamentos y aplicaciones, entre la descripción y el diseño.

Este texto se orienta fundamentalmente al diseño, pero haciendo énfasis en la presencia de la realimentación (retroalimentación) negativa como concepto básico de estabilización de la operación de los circuitos. Interesa simultáneamente:

Entender cómo operan los circuitos analógicos completos a partir de las características operativas de sus unidades aisladas.

Aprender a colocar las configuraciones óptimas con los valores correctos de los componentes, cualquiera que sea el objetivo del circuito (Diseño).

Aprender a establecer las relaciones mutuas entre los valores de esos componentes para que el diseño sea repetible (Diseño con realimentación negativa).

Presentar modelos físicos de los dispositivos activos mejor que modelos circuitales convencionales. Esta variante permite trabajar con facilidad ensambles multi-etapa.

Presentar diversos ejemplos resueltos para indicar detalladamente los procesos de diseño.

Una explicación detallada de esta metodología se presenta en el primer capítulo, de tal forma que el estudiante puede darse cuenta de las diferencias y semejanzas con los cursos tradicionales que se dictan en nuestro país. Uno de los autores ha escrito con anterioridad el libro Amplificadores realimentados: diseño lineal avanzado, publicado por la Editorial Addison Wesley, el cual es usado como referencia por varias universidades, como la Universidad Javeriana (Colombia), Universidad Politécnica de Valencia y de Cataluña y Universidad La Palma de Gran Canaria de España. En este texto se intenta cubrir los elementos básicos de la moderna electrónica analógica dentro del programa de las ingenierías relacionadas.

1. Justificación de una metodología alterna de la enseñanza de la electrónica, como medio de obtener una mejor calificación y competencia de los alumnos.

Una larga experiencia del autor en docencia de la electrónica le ha indicado que los alumnos de los cursos convencionales de electrónica presentan ciertas deficiencias a la hora de aplicar los conocimientos adquiridos en circuitos prácticos. Esto, debido a gran variedad de causas entre las que se pueden enumerar:

Dificultad en la comprensión de los modelos matemáticos y su correlación con los dispositivos físicos correspondientes.

Dificultad de lograr montajes que operen según diseño, de acuerdo con porcentajes de error preestablecidos.

Dificultad para escoger el tipo de dispositivo específico que mejor se acomode a un diseño particular.

Divorcio entre teoría y experimento como sub producto de métodos orientados al dispositivo.

Una propuesta de metodología puede entonces ser planteada en términos de:

Mejorar la comprensión de los modelos de los dispositivos activos mediante una simplificación de la matemática asociada, de tal forma que puedan ser correlacionados de manera directa con los elementos comerciales que se deben usar en los montajes prácticos.

Usar procedimientos de diseño orientados al circuito (no al dispositivo) que permitan de entrada controlar la precisión misma del diseño.

Integración entre la explicación teórica y un montaje práctico inmediatamente posterior, ya que de entrada existirá una relación estrecha entre el circuito diseñado y su montaje real.

2. ¿Cómo lograr conceptualmente esta metodología?

Se pueden usar diversos caminos, entre los cuales se cuentan:

Usar conceptos de modelo directamente relacionados con la física de los dispositivos reales.

Usar desde el principio técnicas de realimentación negativa que permitan asegurar diseños que operen con

toda seguridad.

Proponiendo esquemas matemáticos sencillos, de fácil recordación y aplicación, que permitan enfocar el esfuerzo más bien sobre la comprensión física de los ensambles circuitales.

Proponiendo esquemas de aprendizaje que se puedan aplicar de inmediato. Así, el estudiante lo entiende

como una sola cosa: Teoría y Práctica.

3. ¿Cómo aplicar esta metodología?

Es importante en este caso, para lograr un máximo impacto en el proceso de aprendizaje de los estudiantes, realizar las siguientes actividades:

En una clase típica impartir inicialmente (en un 20% del tiempo) las Guías teóricas básicas.

En seguida explicar el montaje del día, y proceder a que los alumnos lo monten en grupos de máximo 3 participantes, con referencia a los experimentos que se presentan.

Durante el montaje, y de acuerdo con las dudas que vayan surgiendo, el profesor impartirá instrucciones complementarias, que de todas formas están contenidas en el texto.

Se propone la investigación de temas escogidos que aparecen en el texto.

Integrando entonces Teoría y Práctica como una sola cosa. Al familiarizarse con conceptos como “tierra” (referencia), “ruido” (interferencia) y limitaciones de los montajes, los estudiantes desarrollaran habilidades realistas sobre sus proyectos.

4. ¿Qué se espera al terminar cada sesión?

Se espera, en primer lugar, que los estudiantes comprendan el funcionamiento de los dispositivos activos (como unidades básicas) y del circuito (como la unión de todos ellos). En segundo lugar, se espera que esa comprensión práctica sea sustentada en las ideas teóricas básicas explicadas durante la clase, que se constituye realmente en una Clase-Laboratorio, pues combina adecuadamente la parte teórica y la parte práctica.

El resultado final es un grupo de estudiantes dueño de un bagaje directo del montaje y de la discusión del circuito, conociendo de primera mano los diferentes aspectos, tanto de los componentes activos aislados, como de su interconexión en el circuito.

5. Acomodación del método al sistema de Créditos y a la naturaleza del Programa de Ingeniería de Diseño y Automatización Electrónica.

Se procura que en este texto aparezca la teoría fundamental, pero es muy probable que este material no pueda darse completamente en cada sesión teórico-practica, por lo tanto, y de acuerdo con el concepto de créditos, el estudiante deberá investigar y complementar lo que realizó en el laboratorio mediante lectura del texto y de otras fuentes (indicadas en la bibliografía seleccionada). El estudiante entonces deberá realizar su informe sobre los datos prácticos realizados en el laboratorio y contestar las preguntas allí formuladas. Los informes se deberán entregar en la semana siguiente.