La asignatura "Circuitos Lineales y no Lineales" es una asignatura obligatoria de 3er curso del grado de Ingeniería Electrónica y de 4º curso del doble grado de Física e Ingeniería Electrónica. Es parte del módulo "Fundamentos de Ingeniería Electrónica". Para poder cursarla se recomienda tener aprobadas las asignaturas "Electrónica" de 2º curso y "Señales y Sistemas" del primer cuatrimestre de 3er curso.



La Teoría de Circuitos pretende predecir cuantitativa y cualitativamente el comportamiento eléctrico de los circuitos físicos con objeto de mejorar su diseño y, en particular, reducir su coste y aumentar sus prestaciones. El curso está orientado al uso de los modelos de parámetros concentrados y sus consecuencias se aplican a campos tan amplios como medida y control, potencia, telecomunicaciones y computadores. Dado el carácter intrínsicamente no lineal de los dispositivos electrónicos, los métodos numéricos son esenciales para el análisis y el diseño de tales circuitos.

1. Conectar los conocimientos previos de los alumnos en Programación, Álgebra, Cálculo, EM, Teoría de Sistemas y Electrónica General con la moderna Teoría de CLNL tanto en análisis como en síntesis.



2. Reconocer todos los tipos de circuitos de parámetros concentrados, lineales o no; manejar con la máxima soltura las técnicas más eficientes de planteamiento por simple inspección de sus ecuaciones MNA y, en su caso, en variables de estado.



3. Desde las bases de la síntesis y modelización de elementos de circuito, conocer y aplicar los modelos básicos de spice.



4. Conocer las estrategias más utilizadas para la obtención de la respuesta de circuitos LTI, LTV y NL a los tipos de señales más usuales. Particularizar dichos procedimientos a los circuitos de primer orden.



5. Estudiar los circuitos dinámicos LTI, LTV y NL de segundo orden y caracterizar su comportamiento en el plano fásico; adquirir capacidades de generalización a órdenes superiores.



6.Conocer y aplicar los teoremas generales de análisis de los circuitos resistivos generales, lineales o no, así como los métodos numéricos de simulación y su uso a través de spice.



7. Conocer y aplicar los teoremas generales de análisis de los circuitos dinámicos generales, lineales o no, así como los métodos numéricos de simulación y su uso a través de spice.



8. Desde los fundamentos del análisis de ruido en circuitos, poder realizar simulaciones de ruido en circuitos elementales.

1- Formulación axiomática de la Teoría de Circuitos

Circuito eléctrico versus circuito físico. Axiomas. Grafo y ecuaciones de circuito. Teorema de Tellegen e interpretación geométrica. Formulación de ecuaciones en el caso general: ecuaciones tableau y MNA.



2- Elementos de circuito

Conceptos generales: el circuito como sistema. Clasificación universal de elementos y circuitos de parámetros concentrados. Elementos compuestos: acoplamiento de elementos. Teoremas. Clasificación de los circuitos y planteamiento de las ecuaciones en variables de estado.



3- Introducción a la Síntesis de Circuitos no lineales

Conceptos de análisis y síntesis. Concepto de modelo: tipos y cualidades. Modelización física y de caja negra. Ejemplos de modelización. Ejemplos: modelos de spice.



4- Caracterización de señales, elementos y circuitos (I)

Características generales y tipos de señales. Estrategias para obtener la respuesta en circuitos LTI, LTV y NL. Respuesta analítica en circuitos LTI de primer orden. Idem LTV y NL. Análisis por simple inspección de circuitos NL de primer orden de tipo PWA con entradas PWC.



5- Caracterización de señales, elementos y circuitos (II)

Circuitos LTI, LTV y NL de segundo orden. Ecuaciones de circuito: obtención de las formas estándar. Obtención de la respuesta en el caso LTI; clasificación de los puntos de equilibrio. Caso general: ecuaciones de estado y plano fásico. Estudio de un oscilador de relajación con un dispositivo de resistencia negativa.



6- Técnicas analíticas y numéricas para circuitos resistivos

Variables y ecuaciones. Propiedades generales de los circuitos resistivos LTI y LTV. Propiedades generales de los circuitos resistivos NL. Análisis numérico de los circuitos resistivos LTI y LTV. Análisis numérico de los circuitos resistivos NL.



7- Técnicas analíticas y numéricas para circuitos dinámicos

Variables y ecuaciones. Propiedades generales de los circuitos dinámicos lineales (LTI y LTV). Propiedades generales de los circuitos dinámicos NL. Análisis numérico de circuitos dinámicos.



8- Introducción al análisis de ruido en circuitos electrónicos

Introducción. Estadística del ruido. Densidad espectral de ruido. Tipos de ruido y ancho de banda del ruido. Respuesta de circuitos LTI a señales de ruido. Simulación de ruido en circuitos electrónicos.

La materia se desarrolla en clases magistrales, seminarios, prácticas de aula y prácticas de ordenador.



Dos días semanales se impartirán las clases magistrales, clases de exposición de contenidos conceptuales de la materia. La tercera clase semanal será para las clases de seminario y prácticas de aula, empleando la metodología de aprendizaje basado en problemas. Así se resolverán problemas que se propondrán semanalmente y se fomentará la formulación de cuestiones y la discusión abierta sobre posibles soluciones.



De forma periódica se propondrán ejercicios que los estudiantes deberán entregar para que, una vez corregidos, éstos puedan autoevaluar su progresión.



Las prácticas de ordenador implementan el aprendizaje basado en proyectos y consistirán en el diseño e implementación de de un programa para el análisis y resolución de circuitos resistivos y dinámicos (lineales y no lineales) siguiendo las metodologías aprendidas a lo largo de la asignatura. El correcto funcionamiento del programa realizado se verificará comparando los resultados con los obtenidos mediante PSPICE.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 60
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 30
  • Trabajos individuales (%): 10

A) SISTEMA DE EVALUACIÓN CONTINUA:



1) Evaluación continua: 40% de la nota de la asignatura. Se realizará a través de:

* Evaluación de los ejercicios propuestos 10%

* Evaluación de las prácticas 30%



2) Prueba final individual: 60% de la nota de la asignatura.

* Parte teórica (100%):

Consistirá en una prueba escrita que constará de cuestiones y problemas a resolver. Como material adicional, sólo se permitirá el uso de calculadora.

* Parte práctica (Afecta a la evaluación de las prácticas):

A cada integrante del grupo de prácticas se le asignará un complemento a añadir a su programa. Se permitirá el uso del portátil personal (en caso de no disponer de uno se proporcionará un medio adecuado).



La calificación final se obtendrá de la media de las calificaciones previas pero es necesario tener aprobado la evaluación continua y obtener un mínimo de 2.5 puntos sobre 6 en la prueba final.



- Los y las estudiantes que no quieran participar en la evaluación continua deberán solicitar por escrito al responsable de la asignatura la renuncia a la evaluación continua en un plazo de 9 semanas desde el inicio del cuatrimestre.



- Además, la realización de las prácticas de laboratorio es obligatoria para aprobar la asignatura por el sistema de evaluación continua.





B) SISTEMA DE EVALUACIÓN FINAL:

Se realizará un examen teórico (70%) y una prueba práctica (30%) teniendo que obtener un mínimo de 30% en la primera y 15% en la segunda para conseguir el aprobado.



- La prueba práctica estará relacionada con el programa (simulador) que se desarrolla conforme a las prácticas de laboratorio de la asignatura.



C) RENUNCIA A LA CONVOCATORIA ORDINARIA:

- La no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes supondrá la renuncia automática a la convocatoria correspondiente.



D) EVALUACIÓN NO PRESENCIAL:

En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de la evaluación en los términos descritos con anterioridad, para todo o parte del alumnado matriculado en la asignatura, se atenderán las directrices emitidas por el Rectorado sobre la evaluación en el momento de realizarla.

En la convocatoria extraordinaria se seguirán los mismos criterios de evaluación que los utilizados para las y los estudiantes que no participen en la evaluación mixta y se presentan a la evaluación final.



El o la estudiante deberá realizar un examen teórico (70%) y una prueba práctica (30%) teniendo que obtener un mínimo de 35% en la primera y 15% en la segunda para conseguir el aprobado.

Si el estudiante ha realizado y aprobado la parte práctica con antelación, se mantendrá la nota obtenida y su porcentaje correspondiente.



EVALUACIÓN NO PRESENCIAL:

En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de la evaluación en los términos descritos con anterioridad, para todo o parte del alumnado matriculado en la asignatura, se atenderán las directrices emitidas por el Rectorado sobre la evaluación en el momento de realizarla.

Bibliografía básica

* L.O. Chua, Ch. A. Desoer, Ernest S, Kuh; LINEAR AND NONLINEAR CIRCUITS, Ed. McGraw Hill, Internacional Editions, Electrical Engineering Series, 1987, ISBN -07-100685-0.

* S. Franco; DISEÑO CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS, 3ª edición, Ed. McGraw Hill Interamericana, México, 2005.

* C.J. Savant, M.S. Roden, G.L. Carpenter, DISEÑO ELECTRÓNICO: CIRCUITOS Y SISTEMAS, Ed. Addisson-Wesley Iberoamericana, 1992, ISBN 0-201-62925-9.

Bibliografía de profundización

Chua L.O., NONLINEAR CIRCUITS, IEEE Trans. on Circuits and Systems, vol. CAS-31, no.1, Jan 1984
Chua L.O., DINAMIC NONLINEAR NETWORKS: State-of-the-Art, op.at, CAS-27, no.11, Nov 1980
Chua L.O., DEVICE MODELING VIA BASIC NONLINEAR CIRCUIT ELEMENTS, OP. CIT., cas-27, no.11, Nov 1980

Revistas

IEEE Trans. on Circuits and Systems

Direcciones web

http://www.macspice.com/
http://bwrcs.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/UserGuide/elements_fr.html
http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/