Se tratarán los amplificadores multietapa en base a transistores, contemplando los diferentes subsistemas analógicos considerados básicos (diferencial, fuentes de corriente, cargas activas, etapas de potencia).



También se tratará el concepto de respuesta en frecuencia y ancho de banda, así como la caracterización de las frecuencias límites de operación.



Se introduce el concepto de realimentación, las diferentes topologías existentes y metodología de resolución y se terminará con el concepto de estabilidad y técnicas de compensación para conseguirla.



Se presenta la secuencia de pasos tecnológicos para la fabricación de circuitos integrados analógicos basados en tecnología CMOS, así como las reglas de diseño que afectan a su geometría.



Se tratará el amplificador operacional como un circuito electrónico no ideal, describiendo sus limitaciones y cómo afectan éstas a su aplicación. Se estudia su configuración interna y se capacita para el análisis de estos amplificadores, la obtención de sus características más relevantes, así como para su análisis y diseño.



La asignatura se completa con unas 40 horas de dedicación a prácticas, 15 de las cuales se realizan en un laboratorio de la UPV/EHU con presencia y ayuda/supervisión del profesorado. En esta docencia se contribuye al diseño de un circuito de relativa complejidad, de entre 50 y 100 componentes, cuya funcionalidad y especificaciones son marcadas al comienzo del curso. El trabajo se realiza en grupos de 2 alumnos/alumnas y también en la colaboración de varios de estos grupos. En este tiempo debe completarse un diseño, implementarlo físicamente, verificar su comportamiento, corregir fallos y errores y optimizarlo hasta que funcionalmente se ajuste a lo exigido, igualando o superando especificaciones. Se caracterizará el circuito y se documentará mediante una memoria breve. Posteriormente el circuito se defenderá individualmente en un puesto de laboratorio donde además se demostrarán las habilidades de cada alumno/alumna para su caracterización. El circuito no estará exclusivamente restringido a las correspondientes materias teóricas de la asignatura, pudiendo incluir componentes y circuitos discretos e integrados y tanto analógicos como digitales. Un ejemplo de este tipo de circuitos puede ser un amplificador de potencia para audio, su indicador luminoso de nivel acústico y circuitos que posibiliten aumentar la potencia de salida o disminuir el nivel de ruido. Pero también pueden ser sistemas de comunicación, por lo general en baja frecuencia (por debajo de 1 MHz) o subsistemas de instrumentación electrónica o combinaciones de varios de ellos.

1. Dispositivos activos

1.1 La base del diodo

1.2 Transistores bipolares

1.3 Transistores MOS-FET

2. Etapas amplificadoras básicas

2.1 Circuitos de 1 etapa básicos

2.1.1 circuitos en emisor y fuente común

2.1.2 espejo de corriente

2.1.3 el espejo de corriente como carga activa

2.1.4 circuitos en colector y drenador común

2.2 Circuitos amplificadores de 1 etapa

2.2.1 transistores en paralelo

2.2.2 transistores Darlington y superseguidores

2.2.3 cascodo

2.2.4 diferencial

2.2.5 salidas clase B y AB

3. Análisis de amplificadores

3.1 Amplificadores en cascada

3.1.1 Clasificación

3.1.2 Análisis en continua

3.1.3 Ganancia

3.1.4 Margen dinámico

3.2 Respuesta en frecuencia

3.2.1 Diagramas de Bode

3.2.2 Respuesta en bajas frecuencias

3.2.3 Respuesta en altas frecuencias

4. Realimentación

4.1 Concepto de realimentación negativa

4.2 Topologías

4.3 Método de análisis

4.4 Impedancias de entrada y salida

4.5 Respuesta en frecuencia

4.6 Estabilidad

- Criterio de Nyquist

- Criterio de Bode

4.7 Métodos de compensación

5. Procesado de circuitos CMOS analógicos

5.1 Fabricación de circuitos CMOS

5.2 Reglas de diseño

5.3 Ejemplos de diseños de componentes

5.4 Fabricación en tecnologías bipolares

6. Amplificador Operacional CMOS

6.1 Amplificador operacional ideal

6.2 Estructura interna de amplificadores operacionales, tecnología CMOS

6.2.1 AO de 2 y 3 etapas

6.2.2 Estabilidad en AO CMOS

6.2.3 Mejorando los espejos de corriente

6.2.4 AO con cascodo plegado

6.2.5 AO con espejos de corriente

6.2.6 AO totalmente diferenciales



7. Amplificadores bipolares

7.1 Amplificador operacional real, efectos no ideales

7.2 Disipación térmica

7.2.1 Etapas clase A

7.2.2 Etapas clase AB

7.2.3. Otros subcircuitos para bipolares

7.3 Estructura interna de amplificadores operacionales, tecnología bipolar

7.3.1 AO tipo 741

7.3.2 AO tipo 741 con entradas JFET

7.3.3 AO de precisión

Las clases de teoría consisten en clases magistrales y entremezclándose con la resolución de ejercicios numéricos y prácticos.



A principio de curso y en una clase dedicada a ello se expondrán las prácticas a realizar durante el curso, los requisitos que deben cumplir y los aspectos que son tenidos en cuenta en la evaluación. La superación de los requisitos exigidos en las prácticas será una condición necesaria pero no suficiente para superar la parte práctica. Además, se deberá demostrar, a preguntas del profesorado, una destreza suficiente en la caracterización de los circuitos realizados.



La asistencia al laboratorio es voluntaria, lo mismo que a las clases magistrales. En la realización de las prácticas cada grupo de alumnos/alumnas deberá proveer de los materiales fungibles que necesiten, que además serán de su elección. También es recomendable que dispongan de herramientas básicas que les faciliten su montaje, como soldador, tijeras, etc… siendo de gran ayuda el contar con algún instrumento básico para su caracterización, como puede ser un multímetro y acceso a osciloscopio. En el horario que se establezca para laboratorio se dispondrá de equipos básicos para la caracterización de circuitos: fuente de alimentación, multímetro, generador de señal y osciloscopio. Y por cortesía se habilitarán puestos para el montaje de circuitos cuyo uso se recomienda para posibles modificaciones, pero no para su montaje pues este debiera hacerse fuera de las horas establecidas de prácticas. La evaluación del trabajo de laboratorio se hará en uno de los puestos de trabajo, a la vista de los informes entregados y del circuito realizado, que deberá estar operativo en el momento de la evaluación.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente.

La calificación se compondrá de un 75% correspondiente a la parte teórica, que se evalúa fundamentalmente mediante un examen final escrito, y un 25% correspondiente al laboratorio.



Parte de la materia de la parte teórica podría ser liberada mediante la superación de un examen parcial, realizable hacia mediados del cuatrimestre.



En todo caso, para considerar superada la asignatura deben superarse tanto la parte teórica (el examen escrito de resolución de problemas y conceptos teóricos), como la parte de laboratorio (que incluirá, por lo general, el diseño, el montaje y la caracterización de un circuito, la realización de una memoria y un examen oral individual).



En el caso de no haberse presentado a la evaluación de la parte de laboratorio, el alumno/alumna podrá presentarse a una evaluación final de esta parte que podrá ser realizada por escrito junto al examen final o bien en sesión independiente en el laboratorio. En el caso de querer acogerse a esta evaluación se deberá comunicar previamente al profesor. También se considerará esta evaluación como de una situación excepcional, al no poder evaluarse la evolución del alumno/alumna a lo largo del laboratorio, lo que implicará que el nivel de estas pruebas deba ser tal como para que pueda eximirse de la realización del curso de laboratorio en cuestión. En cualquier caso siempre será más recomendable cursar el laboratorio de forma ordinaria.

Material de la asignatura (presentaciones), disponible en eGela.
Herramienta básica para la realización personal de las prácticas.

Bibliografía básica

Bibliografía básica

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

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

- A. S. Sedra y K. C. Smith. 'Circuitos microelectrónicos'. 5a. Edición. McGraw-Hill, 2006

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

- Manuales de PSPICE.

- Catálogos / Notas de aplicación de Componentes

Bibliografía de profundización

- P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis y R.G. Meyer. 'Analysis and design of Analog Integrated Circuits', 5th edition. John Wiley & Sons, 2009.
- Sergio Franco. ‘Design with operational amplifiers and analog integrated circuits’, 2nd edition. McGraw-Hill, 2002.