ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS

1.1. Introducción.
1.2. Respuesta en frecuencia de circuitos básicos.
1.3. Funciones de transferencia.
1.4. Diagramas de Bode.
1.5. Circuitos resonantes.
1.6. Filtros.

2.1. Introducción.
2.2. Parámetros de impedancia (Z).
2.3. Parámetros de admitancia (Y).
2.4. Parámetros híbridos (h).
2.5. Parámetros de transmisión (T).
2.6. Parámetros imagen.
2.7. Pérdidas de transmisión y de inserción.
2.8. Asociación de cuadripolos.

3.1. Introducción.
3.2. Normalización y desnormalización.
3.3. Aproximación.
3.4. Obtención de la función de red.
3.5. Realización de redes sin pérdidas (inmitancias LC).
3.6. Realización de redes con pérdidas (inmitancias RLC).
3.7. Realización de filtros
3.8. Transformación de frecuencias.

4.1. Introducción.
4.1.1. Definición.
4.1.2. Propiedades.
4.1.3. Transformadas de funciones típicas.
4.1.4. Transformada del operador derivada. Teoremas del valor inicial y del valor final.
4.1.5. Transformada del operador integral.
4.1.6. Transformación de las ecuaciones integro-diferenciales de un circuito en ecuaciones algebraicas en el dominio de Laplace.
4.2. Aplicación a circuitos.
4.2.1. Resistencia, bobina y condensador en el dominio transformado.
4.2.2. Transformada inversa de Laplace. Pares de transformadas.
4.2.3. Descomposición de la transformada en suma de otras funciones de transformada inversa conocida.

En la primera hora de la sesión se presenta la herramienta de simulación de circuitos PSpice. Este software es ya conocido por el alumno de la asignatura Sistemas y Circuitos de 1er curso, pero allí se emplea el interfaz gráfico para la construcción de circuitos y en estas sesiones se le enseña a emplear los comandos para que edite programas completos que describan el circuito y realicen la simulación deseada. En la segunda hora de la sesión, el alumno debe escribir el código PSpice para realizar un análisis temporal de dos filtros y, a la vista de los resultados, extraer conclusiones acerca de la naturaleza de éstos y sus posibles aplicaciones. Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

Como continuación de la práctica 1, ahora se analizan los mismos filtros pasivos, pero en el dominio de la frecuencia. De esta manera el alumno puede comprender por qué se producían las distintas señales de salida en el dominio del tiempo según la frecuencia de la señal de entrada. En la segunda parte de la práctica el alumno aprende a describir un amplificador operacional con diferentes modelos de éste (ideal, semiideal y modelo de librería). Posteriormente debe escribir varios códigos en PSpice para que realicen el análisis frecuencial de distintos filtros activos que incorporan estos amplificadores. El alumno debe determinar el rango de aplicación de los distintos modelos de amplificador operacional y extraer conclusiones sobre el comportamiento de los distintos filtros tras visualizar los diagramas de Bode obtenidos en las simulaciones. Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

En esta práctica se profundiza en el estudio de los filtros activos y, en concreto, se diseña un dispositivo con características amplificadoras, pero con una pendiente en la zona de transición inferior a 20dB/década. El diseño que se realiza aquí no está relacionado con las técnicas generales de síntesis que se explican en el bloque temático 3 del programa de teoría, sino que se basa en los conceptos explicados en las clases de teoría del primer bloque temático. En una primera parte se debe estudiar la respuesta de los filtros que se pretenden diseñar: tipo de filtro, ganancias, frecuencias de corte y pendiente en la zona de transición. Posteriormente se deben encontrar los valores de los distintos elementos del circuito que generen la respuesta deseada. En el laboratorio se simularán con PSpice los circuitos diseñados y se comprobará que, efectivamente, éstos presentan la respuesta que se pretendía obtener. Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

Se presentan dos dispositivos: el convertidor negativo de impedancias (NIC) y el girador. Mediante distintas familias de cuadripolos, el alumno debe aprender cómo se puede implementar un girador con distintas configuraciones a partir de NICs y resistencias. Posteriormente el alumno debe simular estas configuraciones en PSpice, comprobar el correcto funcionamiento e implementar un filtro, que en condiciones normales requeriría una bobina, sin ésta empleando un girador. Finalmente debe simular este filtro y obtener, a partir del diagrama de Bode del módulo de su función de transferencia, la frecuencia de corte del filtro. Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

Como aplicación de las distintas técnicas de síntesis estudiadas en el bloque 3, se plantea al alumno el diseño de dos filtros mediante sus correspondientes máscaras. En el laboratorio deberá comprobar, a través de simulaciones en PSpice que efectivamente los diseños realizados cumplen las especificaciones prefijadas. Se compararán los resultados obtenidos según el tipo de filtro diseñado (Butterworth, Chebychef o Cauer). Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

Se aplicará la transformada de Laplace en el estudio de la estabilidad de un circuito, a partir de las características que presentan los polos de la función característica (en el dominio de Laplace) de transferencia del circuito. Tiempo de preparación previa: 2 horas. Test de control al finalizar la práctica.

1.1. Introduction.
1.2. Frequency response of basic circuits.
1.3. Transfer functions.
1.4. Bode diagrams.
1.5. Resonant circuits.
1.6. Filters.

2.1. Introduction.
2.2. Impedance parameters (Z).
2.3. Admittance parameters (Y).
2.4. Hybrid parameters (h).
2.5. Transmission parameters (T).
2.6. Image parameters.
2.7. Transmission and insertion losses.
2.8. Quadrupole Association.

3.1. Introduction.
3.2. Normalization and denormalization.
3.3. Approximation.
3.4. Obtaining the network function.
3.5. Synthesis of lossless networks (LC immittances).
3.6. Synthesis of lossy networks (RLC immittances).
3.7. Filter realization.
3.8. Frequency transformations.

4.1. Introduction.
4.1.1. Definition.
4.1.2. Properties.
4.1.3. Transforms of typical functions.
4.1.4. Derivative operator transform. Theorems of the initial value and the final value.
4.1.5. Integral operator transform.
4.1.6. Integral-differential equations transforms of a circuit into algebraic equations in the Laplace domain.
4.2. Application to circuits.
4.2.1. Resistance, inductor and capacitor in the transformed domain.
4.2.2. Inverse Laplace transform. Laplace transform pairs.
4.2.3. Inverse Laplace transform decomposition as a sum of known Laplace inverse transforms