Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 74212005 - Circuitos de instrumentación electrónica

TITULACIÓN: Máster en Ingeniería de telecomunicación
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (LINARES)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Circuitos de instrumentación electrónica
CÓDIGO: 74212005 CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 1 CUATRIMESTRE: PC
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/ilias.php?ref_id=526854&cmd=render&cmdClass=ilrepositorygui&cmdNode=l8&baseClass=ilRepositoryGUI
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: MUÑOZ DÍEZ, JOSÉ VICENTE
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U133 - ING. ELECTRÓNICA Y AUTOMATICA
ÁREA: 785 - TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
N. DESPACHO: D - 115 E-MAIL: jmunoz@ujaen.es TLF: 953 648635
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/77714
URL WEB: jmunoz@ujaen.es
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:

There are not pre requisites for this subject       

CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

The topics included in the subject Electronic Circuit for Instrumentation will complete -in two main lines- the knowledge of the students enrolled in the Master of Telecommunications of the University of Jaén. First, the subject will be a approach in order to get the knowledge and skills to design simple analog integrated circuits based on CMOS technology. In the second place the subject will put in practice the knowledge acquired to design electronic circuits able to get measurements of physical parameters by using sensors.

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

--

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CB6 Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7 Que los estuduiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CE10 Capacidad para diseñar y fabricar circuitos integrados.
CE11 Conocimiento de los lenguajes de descripción hardware para circuitos de alta complejidad.
CE12 Capacidad para utilizar dispositivos lógicos programables, así como para diseñar sistemas electrónicos avanzados, tanto analógicos como digitales. Capacidad para diseñar componentes de comunicaciones como por ejemplo encaminadores, conmutadores, concentradores, emisores y receptores en diferentes bandas.
CE13 Capacidad para aplicar conocimientos avanzados de fotónica y optoelectrónica, así como electrónica de alta frecuencia.
CE14 Capacidad para desarrollar instrumentación electrónica, así como transductores, actuadores y sensores.
CG1 Respetar a los derechos fundamentales y de igualdad entre hombres y mujeres, debiendo incluirse, en los planes de estudios en que proceda, enseñanzas relacionadas con dichos derechos
CG2 Respetar y promocionar de los Derechos Humanos y los principios de accesibilidad universal y diseño para todos de conformidad con lo dispuesto en la disposición final décima de la Ley 51/2003, de 2 de diciembre, de Igualdad de oportunidades, no discriminación y accesibilidad universal de las personas con discapacidad, debiendo incluirse, en los planes de estudios en que proceda, enseñanzas relacionadas con dichos derechos y principios.
CG3 Conocer los valores propios de una cultura de paz y de valores democráticos, y debiendo incluirse, en los planes de estudios en que proceda, enseñanzas relacionadas con dichos valores.
CG4 Haber adquirido conocimientos avanzados y demostrado, en un contexto de investigación científica y tecnológica o altamente especializado, una comprensión detallada y fundamentada de los aspectos teóricos y prácticos y de la metodología de trabajo en uno o más campos de estudio.
CG5 Saber aplicar e integrar sus conocimientos, la comprensión de estos, su fundamentación científica y sus capacidades de resolución de problemas en entornos nuevos y definidos de forma imprecisa, incluyendo contextos de carácter multidisciplinar tanto investigadores como profesionales altamente especializados;
CT1 Capacidad de análisis de problemas, síntesis de soluciones y comunicación oral y escrita de los resultados a distintos públicos.
CT2 Capacidad de organización, planificación y de gestión de la información.
CT5 Capacidad de buscar y encontrar información de distintas fuentes y para entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas
CT6 Ser capaz de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que,siendo limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
Resultados de aprendizaje
Resultado Resul-16 Aprender a diseñar circuitos analógicos integrados para aplicaciones de adquisición de datos.
Resultado Resul-17 Conocer los principios de funcionamiento de los principals sesores y saber usarlos en aplicaciones prácticas.
Resultado Resul-18 Capacidad para manejar herramientas de software de diseño de circuitos integrados y adquisición de señales.
Resultado Resul-19 Habilidad para resolver problemas relacionados con la materia.
Resultado Resul-20 Diseñar sistemas de medida con sensores.
5. CONTENIDOS

PART I: FUNDAMENTALS OF ANALOG INTEGRATED CIRCUITS

Chapter 1. Introduction

 

Chapter 2. Amplification stages

 

Chapter 3. Differential amplifier

 

Chapter 4. Operational amplifiers

 

PART II: SENSORS AND MEASURE SYSTEMS

 

Chapter 5. Temperature measuring

 

Chapter 6. Resistive sensors

 

Chapter 7. Capacitive sensors

 

Chapter 8. Magnetic sensors

 

 

 

 

 

Chapter 1. Introduction
Definitions. Technical evolution of IC. Integration Scales. Manufacturing processes of IC. Signals and variables. Measuring systems. Static/dynamic characteristics. CAD Tools.

Chapter 2. Amplification stages
Introduction. Review of BJTs and MOSFETs. Amplification stages based on MOSFET transistors: common source, common gate and common drain. Current sources: current mirrors, cascode source and current multipliers

Practical session 1: Comparison between two CMOS amplification stages

Chapter 3. Differential amplifier
Introduction. The MOSFET differential amplifier. DC and AC response. Differential mode gain. Common mode gain. Common-mode rejection ratio (CMRR). Input and output resistance in common mode. Input and output resistance in differential mode.

Practical session 2: Characterisation of an active-loaded differential amplifier

Chapter 4. Operational amplifiers.
Introduction. Parts of a simple operational amplifier: differential stage, amplification stage, DC power supply stage and output stage. Study of the OTA Miller amplifier. Real response of a operational amplifier. Instrumentation amplifiers.

Practical session 3: Open loop characterisation of the OTA-Miller amplifier

Chapter 5. Introduction to instrumentation systems.

Overall schematic of an intrumentation system. Sensors and trannsducers. Signal conditioning. Analog to digital converters. Static and dynamic features of instrumentation systems. Acquisition, analysis, and data storage using LabView. Errors and uncertainty analysis.

Practical session 4: Introduction to Labview

 

Chapter 6. Temperature measurements

Introduction. Thermistors, thermocouples and RTDs. Signal conditioning for temperature sensors. Integrated temperature sensors.

Practical session 5: Temperature measurement

 

Chapter 7. Magnetic sensors

Introduction. Fundamentals of Hall Effect. Hall linear sensors. Commercial hall sensors.

Practical session 6: Current measurement by hall effect sensor.

 

Chapter 8. Resistive sensors

Introduction. P otentiometer transducer. Strain gauges. Light dependent resistors. Applications

 

Chapter 9. Electronic power drivers

Introduction. Electronic devices used for designing electronic power drivers. Non-Insulated power drivers. Insulated power drivers. Thermal management

Practical session 7: Labview application: measuring, control and data analysis

 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases expositivas en gran grupo: Clases magistrales
  • M4 - Clases expositivas en gran grupo: Conferencias
29.1 43.65 72.75 2.91
  • CE10
  • CE11
  • CE12
  • CE13
  • CE14
  • CG1
  • CG2
  • CG3
  • CG5
  • CT1
  • CT2
  • CT5
  • CT6
A2 - Clases en grupos de prácticas
  • M10 - Clases en grupos de prácticas: Aulas de informática
  • M11 - Clases en grupos de prácticas: Resolución de ejercicios
  • M6 - Clases en grupos de prácticas: Actividades prácticas
  • M9 - Clases en grupos de prácticas: Laboratorios
29.1 43.65 72.75 2.91
  • CB6
  • CB7
  • CE10
  • CE12
  • CE13
  • CE14
  • CG1
  • CG4
A3 - Tutorias Colectivas
  • M17 - Aclaración de dudas
  • M19 - Tutorias Colectivas/Individuales: Presentaciones/Exposiciones
1.8 2.7 4.5 0.18
  • CE10
  • CE14
  • CT2
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

The methodology followed in this subject are based on four main points:
1) Lessons and seminars. It means master lectures delivered by the professor where the active participation of the students is going to be boosted.
2) Practical lessons. These lessons will be delivered in the laboratory in groups where the maximum number of student per group will not be more that 20 people. These lessons will allow to put in practice the concepts which will be describe through the theoretical lessons.
3) Presentations by the students in class. The students will expose their works about some topics which it will be proposed by the professor.
4) Tutorial sessions in group or individual. This activity will allow to give a more personal answer to the doubts that the students will have along the academic year.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales -Active participation in lectures and tutorials. - Active participation in lab work. -Attendance to individual tutorial and activities. Observation and problems resolution 10.0%
Conceptos teóricos de la materia Practical and theoretical assimilation of subject concepts. Written exam 50.0%
Prácticas de laboratorio/campo/uso de herramientas TIC Design and implementation of electronic circuits -Documentation delivered. The revision for each document includes: -Structure - Quality - Novelty - Clarity of presentation 40.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

The evaluation of the subject is based on four points:

1) Attendance and active participation in lectures. This point will represent 5% of the final mark.


2) Problems resolution and/or presentations in class. This point will represent  25% of the final mark. The problems will have to be solved and given for its correction by the professor. The presentations will consist in a hour of speech of a proposed topic by the professor.  

3) Design and implementation of electronic circuits in practical sessions. This point will represent the 35% of the final mark. There will be practical sessions which are going to be corrected in the laboratory and other ones which will be necessary to prepare a final report.

4) Written exam.  This point will represent 35% of the final mark.

The first point described above is aimed to evaluate the progress of the students in order to achieve the competences CB6, CG1, CG2, CG3, CT1 and CT5. Moreover, the following results of the learning are also evaluated by this activity: Resul-16 and Result-17.

The second point described above is aimed to evaluate the progress of the students in order to achieve the competences CB6, CE12, CG5 and CT1. Moreover, the following results of the learning are also evaluated by this activity: Resul-16, Resul-17, Resul-18 and Result-19.

The third point described above is aimed to evaluate the progress of the students in order to achieve the competences CB6, CE10, CE11, CE12, CE13, CE14, CG4, CG5 and CT2. Moreover, the following results of the learning are also evaluated by this activity: Resul-16, Resul-17, Resul-19 and Result-20.

The fourth point described above is aimed to evaluate the progress of the students in order to achieve the competences CB7, CE10, CE12, CG4, CG5 and CT1. Moreover, the following results of the learning are also evaluated by this activity: Resul-18, Resul-19 and Resul-20.

 

Note: There is not a minimum mark  (for any of the points above described) that the students have to achieve to compute the mean of the three parts (overall mark).


 

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Microelectronics circuits. Edición: 5th ed. Autor: Sedra, Adel S.. Editorial: New York ; Oxford: Oxford University Press, 2004.
    • Observaciones: Suitable for theoretical lessons and problems resolution
     (C. Biblioteca)
  • Circuitos microelectrónicos: análisis y diseño. Edición: -. Autor: Rashid, Muhammad H.. Editorial: Madrid [etc.]: International Thomson, cop. 2002.
    • Observaciones: Suitable for theoretical lessons and problems resolutions
     (C. Biblioteca)
  • Diseño electrónico: circuitos y sistemas. Edición: 2ª ed. Autor: Savant, C. J. , jr.. Editorial: Argentina [etc.]: Addison-Wesley Iberoamericana, cop. 1992.
    • Observaciones: Suitable for theoretical lessons
     (C. Biblioteca)
  • Instrumentación electrónica. Edición: 3ª ed.. Autor: -. Editorial: Madrid : Thomson, 2011.
    • Observaciones: Suitable for theoretical lessons
     (C. Biblioteca)
  • Problemas resueltos de instrumentación y medias electrónicas . Edición: -. Autor: -. Editorial: Madrid: Paraninfo, 1994.
    • Observaciones: Solved instrumentation problems
     (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Principios de electrónica. Edición: 7ª ed.. Autor: Malvino, Albert Paul. Editorial: Madrid [etc.]: McGraw-Hill, D.L. 2010.
    • Observaciones: Suitable for theoretical Lessons
     (C. Biblioteca)
  • Analysis and design of analog integrated circuits. Edición: 4th ed.. Autor: -. Editorial: New York [etc.] : John Wiley and Sons, cop. 2001.
    • Observaciones: Suitable for theoretical Lessons
     (C. Biblioteca)
  • Sensores y acondicionadores de señal : problemas resueltos. Edición: -. Autor: Pallás Areny, Ramón. Editorial: Barcelona : Marcombo, 2008.
    • Observaciones: Suitable for theoretical Lessons
     (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA

Theoretical lectures:

Chapter 1. Introduction (2 hours)

Chapter 2. Amplification stages (8 hours)

Chapter 3. Differential amplifier (8 hours)

Chapter 4. Operational amplifiers (12 hours)

Chapter 5. Introduction to instrumentation systems.  (6 hours)

Chapter 6. Temperature measurements (4 hours)

Chapter 7. Magnetic sensors (4 hours)

Chapter 8. Resistive sensors (4 hours)

Chapter 9. Electronic power drivers (4 hours)

Practical sessons:

1º practical sesson (2 hours)

2º practical sesson (2 hours)

3º practical sesson (2 hours)

4º practical sesson (2 hours)

5º practical sesson  (2 hours)

6º practical sesson (2 hours)

7º practical sesson (2 hours)