Zirkuituen Elektronika nahitaezko irakasgaia da Telekomunikazioko Teknologiako Ingeniaritza Graduan, eta hirugarren mailako lehenengo lauhilekoan kokatzen da.

Helburu nagusia da ikasleak gaitzea zirkuitu elektroniko analogikoak analizatu eta diseinatzeko, batez ere zirkuitu linealak (anplifikadoreak).

Badu laborategiko atal bat, kreditutan txikia baina funtsezkoa ikasleak hainbat kontutan trebatu eta gaitzeko: sistema elektroniko konplexuak diseinatzeko (50-100 osagai bitartekoak); zirkuitu baterako osagai egokienak aukeratzeko; zirkuituak fisikoki gauzatu, karakterizatu eta haien espezifikazioak emateko; eta diseinu-erroreak eta funtzionamendu-hutsegiteak detektatu eta konpontzeko.

Irakasgai honetan beste bi irakasgaitan (Oinarrizko Elektronika eta Gailu eta Zirkuitu Elektronikoak) ikasitakotik abiatzen gara, batez ere erabilitako osagai batzuen funtzionamenduari dagokienez. Gainera, Telekomunikazioko irakasgaia denez, adarreko hainbat kontzeptu erabiltzen ditu: koadripoloak eta haien transferentziaren funtzioa, terminaletako inpedantziak; s eremu konplexua; Bode diagrama eta Graduko beste irakasgai batzuetan jorratu ahal diren zenbait kontzeptu.

Irakasgaiaren irismenari dagokionez, berrelikatutako zirkuituen maiztasun-konpentsazioraino iristen da. Sakontzeko astirik ez dagoenez, analisi zorrotzak beste irakasgai batzuetarako utzi behar dira (adibidez, Telekomunikazio Zirkuituak irakasgairako). Gauza bera gertatzen da zirkuitu analogiko ez linealekin: denbora-zehatzaileak edo tenporizadoreak, biderkatzaileak, fasean loturiko zirkuituak, elikatze-iturriak, eta abar.

Etapa anitzeko anplifikadoreak lantzen dira: transistoreen zirkuitu baliokideetatik abiatuz eta oinarrizko azpisistema analogikoak analizatuz (pare diferentziala, karga aktiboak, potentziako etapak).

Orobat, maiztasun-erantzun eta banda-zabalera kontzeptuak lantzen dira, eta muturreko lan-maiztasunak karakterizatzen dira.

Berrelikatzea ikasten da, kontzeptuaren definiziotik abiatuz, eta dauden tipologia motak eta haien ebazpen prozedura azaltzen dira, eta, azkenik, egonkortasunaren kontzeptua eta hura lortzeko erabil daitezkeen konpentsatze teknikak ikusten dira.

Zirkuitu integratu analogikoak fabrikatzeko CMOS teknologiaren urrats nagusiak aurkezten dira, eta haien geometrian eragiten duten diseinurako arauak azaltzen dira.

Anplifikadore operazionala (OpAmp) zirkuitu elektroniko ez-ideal gisa ikasten da, eta haren mugak deskribatu ondoren, OpAmp egokia aukeratzeko irizpideak ematen dira. Osagai horien barne egitura ikasten da eta ikaslea trebatzen, gaitzen da anplifikadore horiek analizatzeko eta ezaugarri nagusiak lortzeko, baita OpAmpak alderatzeko eta antzeko konplexutasuna duten sistema elektronikoak diseinatzeko.

Irakasgaia osatzeko, jarduera praktikoa ezinbestekoa da. Atal honetan ikaslearen lanorduak guztira 40 inguru dira, horietako 15 UPV/EHUko laborategian, irakasleekin. Jarduera honetan ikaslek zirkuitu nahiko konplexu baten diseinua lantzen dute; zirkuituak 50-100 osagai izaten ditu, eta, ikasturtez ikasturte aldatzen da: lauhilekoaren hasieran zehazten da zer funtzio eta espezifikazio bete beharko dituen. Ikasleek lana bikoteka egiten dute nagusiki, baina zenbait ataletan bikote batzuen elkarlana erabil daiteke. Helburua da emandako diseinu bat osatzea, fisikoki burutzea (muntatzea), haren funtzionamendua egiaztatzea, diseinu-erroreak eta garatze-hutsegiteak zuzentzea eta, oro har, zirkuitua optimizatzea haren funtzionamenduak espezifikazioak bete edo hobetu arte. Ondoren, zirkuitua karakterizatzen da eta lana txosten labur batean islatzen da. Azkenean, ikasleek zirkuitua defendatu beharko dute (laborategian) eta ikasle bakoitzak bere gaitasunak erakutsi beharko ditu zirkuitua karakterizatzeko.

Zirkuitua ez da, nahitaez, mugatuko irakasgaiko kontu teorikoetara: zenbait zirkuitu integratu izan ditzake, digital zein analogiko.

Adibide-zirkuitua da audioko potentzia-anplifikadorea, soinu-mailaren argi- adierazgailuarekin eta irteerako potentzia handitzeko edo zarata-maila murrizteko zirkuitu laguntzaileekin.

Baina bestelakoak ere izan daitezke: komunikazio-sistemak (normalean behe-maiztasunetan, 1 MHz-tik behera) edo instrumentazio-elektronikoko azpisistemak; edo aurreko batzuen konbinatzea.

1. Eragingailu aktiboak: laburpena

1.1 Diodoak

1.2 Transistore bipolarrak

1.3 MOSFET transistoreak

2. Oinarrizko etapa anplifikatzaileak

2.1 Transistore bakarreko oinarrizko zirkuituak

2.1.1 Igorle / Iturri komuneko egitura

2.1.2 Korronte-ispilua

2.1.3 Korronte-ispilua karga aktibo gisa

2.1.4 Kolektore / Drain komuneko egitura

2.2 Bi transistorez eraturiko oinarrizko egiturak

2.2.1 Transistoreak paraleloan

2.2.2 Darlingtonak / superjarratzaileak

2.2.3 Kaskodoa

2.2.4 Pare diferentziala

2.2.5 B eta AB motako irteerak

3. Anplifikadoreen oinarrizko analisia

3.1 Anplifikadore-segiden analisia

3.1.1 Sailkapena

3.1.2 Polarizazioaren (osagai jarraituaren) analisia

3.1.3 Irabazia

3.1.4 Tarte dinamikoa

3.2 Maiztasun-erantzuna

3.2.1 Bode-diagramak

3.2.2 Portaera behe-maiztasunetan

3.2.3 Portaera goi-maiztasunetan

4. Berrelikatzea

4.1 Berrelikatze negatiboaren kontzeptua

4.2 Topologiak

4.3 Analisia egiteko prozedura: analisi orokorretik prozedura erraztura

4.4 Sarrerako eta irteerako inpedantziak

4.5 Sistema berrelikatuen maiztasun-erantzuna

4.6 Egonkortasuna: Nyquisten eta Boderen irizpideak

4.7 Konpentsatze-prozedurak

5. CMOS zirkuitu analogikoak fabrikatzen

5.1 CMOS zirkuituen fabrikazio prozesuak

5.2 Diseinurako arauak

5.3 Osagai eta zirkuitu batzuen diseinu-adibideak

6. CMOS Anplifikadore operazionalak

6.1 Anplifikadore operazional ideala

6.2 Anplifikadore operazionalen barruko egitura (CMOS)

6.2.1 Bi eta hiru etapako anplifikadore operazionalak

6.2.2 CMOS anplifikadore operazionalen egonkortasuna

6.2.3 AOak korronte-ispiluak erabiliz

6.2.4 AOak kaskodoak erabiliz

6.2.5 Guztiz diferentzialak diren AOak

7. Bipolar anplifikadore operazionalak

7.1 Anplifikadore operazional erreala: efektu ez-idealak

7.2 Xahutze termikoa

7.2.1 A motako potentzia-etapak

7.2.2 AB motako potentzia-etapak

7.2.3 Bestelako bipolar zirkuituak

7.4 Anplifikadore operazionalen egitura BJTak erabiliz

7.4.1 741 motako anplifikadore operazionala

7.4.2 Sarreran FETak erabiltzen dituen 741 motako AOa

7.4.3 Doitasun-AOak

Saio teorikoak nagusiki eskola magistralak izaten dira, aldez aurretik ezarritako gidoi bati jarraituz, eta zenbakizko ariketa praktikoak ebaztearekin nahasten dira.



Lehenengo saioetan, ikasturtean zehar egin beharko diren praktikak azaltzen dira, betekizunak eta ebaluatze prozesuan kontuan hartuko diren puntuak barne. Praktiketako ageriko betekizunak betetzea nahitaezko baldintza izango da, baina ez da nahikoa izango atal praktikoa gainditzeko: horretaz gain, ikasleak frogatu behar du, irakaslearen galderei egokiro erantzunez, baduela zirkuituak karakterizatzeko trebezia.



Praktikak egiteko material ahigarria ikasleek beraiek ipini beharko dute; bai eta material hori aukeratu ere. Gomendagarria da, era berean, ikasleek oinarrizko tresna txiki batzuk edukitzea muntaia errazago egiteko (soldadorea, artaziak, eta abar); oso lagungarria izan daiteke oinarrizko tresna elektronikoren bat edukitzea oinarrizko karakterizaziorako (multimetro sinple bat, adibidez) eta osziloskopio bat erabiltzeko aukera ahal izatea. Laborategiko ordutegian zirkuituak karakterizatzeko oinarrizko tresneria izango dituzte: elikatze-iturriak, multimetroak, funtzio-sorgailuak, osziloskopioa… Egongo dira zirkuituak muntatzeko (soldatzeko) lan-mahaiak, baina ulertu behar da batez ere zirkuitua aldatzeko / konpontzeko / optimizatzeko erabiliko direla, zeren eta oinarrizko muntaia laborategirako) zedarritutako orduez kanpo egin beharko litzateke. Lana ebaluatzeko, laborategiko mahai bat erabiliko da eta aurrean edukiko dira bai zirkuitua bera, funtzionamendua erakusteko, bai aldez aurretik emandako txostenak.



Osasun egoerak aurrez aurreko irakaskuntza eta ebaluazioa eragotziz gero, onlineko jarduerara joko da eta ikasleei aldaketa horren berri emango zaie.

• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 75
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 25

Kalifikazioaren %75 atal teorikoari dagokio, nagusiki azken azterketa idatziaren bidez ebaluatzen dena; %25 laborategiari dagokio.

Atal teorikoaren zati bat azterketa partzial baten bidez gainditu ahal izango da (lauhilekoaren erdialdera egingo den proba batean).

Edonola ere, irakasgaia gainditzeko, bi atalak gainditu behar dira: idatzizko azterketa (ariketen ebazpena eta kontzeptu teorikoak hartuko dituena eta laborategikoa (horrek, normalean, honako atal edo betebehar hauek izango ditu: zirkuitu bat diseinatzea, muntatzea eta karakterizatzeaz gain, txosten bat eta banakako ahozko azterketa bat).

Ikasle bat laborategiko azken atalera aurkeztu ez bada, atal hori ebaluatzeko azterketa batera aurkezteko aukera izango du. Proba hori azken azterketa teorikoarekin batera edo laborategian, saio berezi batean, egin ahal izango da. Ikasle batek ebaluazio mota hau egin nahi badu, bere irakasleari aldez aurretik jakinarazi beharko dio. Ebaluazio mota hori ezohikotzat eta salbuespenekotzat joko da, zeren eta horrela ezin baita ebaluatu ikaslearen bilakaera laborategiko saioetan zehar. Hori dela eta, ezohiko probaren sakontasuna ohiko laborategiko azken proba baino handiagoa izango da. Edonola ere, guztiz gomendagarria da laborategia ohiko metodologiaz egitea.

Ezohiko deialdian, ebaluazioa, nagusiki, atal teorikoa ebaluatzeko idatzizko azterketa bat izango da. Azterketa teorikoan ateratako nota azken kalifikazioaren %75 izango da.



Beste %25a laborategiari dagokio. Hori dela eta, laborategiko ohiko deialdiko kalifikazioa ezohiko deialdirako gordeko da. Ikasle batek atal praktikoa ohiko deialdian suspenditu badu, ikasle horrek eta irakasleak adostu egin ahal izango dute banakako praktikak egitea, UPV/EHUk horretarako berariaz laborategirik ezartzeko beharrik gabe. Ezohiko deialdiaren egun ofiziala baino lehen, eta aldez aurretiko denbora nahikoa erabiliz, ikasleak irakasleari eskatuko dio egindako praktikak ebaluatzeko probak ezartzeko.

Ohiko deialdian bezala, aurreko prozedura erabili nahi ez bada, ikasleak aukera izango du atal praktikoa ebaluatzeko azterketa batera aurkezteko. Proba hori azterketa teorikoarekin batera edo laborategian, saio berezi batean, egin ahal izango da.

Ikasle batek ebaluazio mota hau egin nahi badu, gomendagarria da bere irakasleari aldez aurretik jakinaraztea, horrela kasuan kasuko aukera egokiena bilatzeko, eta ebaluazioari dagokion araudia betearazteko.

Ebaluazio mota hori ezohikotzat eta salbuespenekotzat joko da, zeren eta horrela ezin baita ebaluatu ikaslearen bilakaera laborategiko saioetan zehar. Hori dela eta, ezohiko probaren sakontasuna ohiko laborategiko azken proba baino handiagoa izango da. Edonola ere, guztiz gomendagarria da laborategia ohiko metodologiaz egitea.

Irakasgaiari dagokion oinarrizko materiala (aurkezpenak). Moodle plataforman eskura daiteke.

Norberak praktikak egiteko behar den oinarrizko tresneria.

Oinarrizko bibliografia

-T. C. Carusone, D. A. Johns & K. W. Martin, 'ANALOG INTEGRATED CIRCUIT DESIGN'. 2nd edition, John Wiley & Sons, 2012

- P. R. Gray eta R. G. Meyer. 'Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos', 3. argitaraldia. Prentice Hall-Hispanoamericana, 1995.

- A. S. Sedra eta K. C. Smith. 'Circuitos microelectrónicos'. 5. argitaraldia. McGraw-Hill, 2006

- J. Millman eta A. Grabel. 'Microelectrónica'. Editorial Hispano Europea.

- PSPICE eskuliburuak

- Datu-orriak eta aplikazio-oharrak

Gehiago sakontzeko bibliografia

- P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis y R.G. Meyer. 'Analysis and design of Analog Integrated Circuits', 4th edition. John Wiley & Sons, 2001.
- Sergio Franco., Design with operational amplifiers and analog integrated circuits; 2nd edition. McGraw-Hill, 200

Web helbideak

http://es.farnell.com/
http://es.rs-online.com
http://www.digikey.es
[Osagai elektronikoak eta haien datu-orriak bilatzeko lotura gisa ematen dira; fabrikatzaile bakar bat erabiltzea baztertzen / gaitzesten da].