Esta lección fue creada según el contenido del tema de Respuesta de frecuencia y, como es de esperar, persigue objetivos relacionados con el mismo. Entre estos se pueden citar los siguientes:
1. Interpretar modelos y parámetros que reflejan el comportamiento en alta frecuencia de BJTs y FETs.
2. Describir procedimientos para determinar la respuesta de frecuencia de un paso amplificador.
Para dar cumplimiento a los objetivos anteriores, se diseñaron varias páginas de contenidos específicos con sus respectivas preguntas. Algunas de estas comprueban aspectos relacionados con la frecuencia unitaria, la frecuencia de corte, influencia de los capacitores de acople y desacople en la frecuencia, etc. Un ejemplo de estas páginas de contenido y su correspondiente pregunta de control es el siguiente:
Página de contenido:
Las frecuencias a las que la ganancia de tensión es igual a 0.707 de su valor máximo se denominan frecuencias de corte. Las frecuencias de corte también se conocen como frecuencias de mitad de potencia, porque la potencia en la carga a esas frecuencias es la mitad de su valor máximo.
Cuando la ganancia de tensión es 0.707 de su valor máximo, la tensión de salida es 0.707 del valor máximo. Recuérdese que la potencia es igual al cuadrado de la tensión dividido por la resistencia. Cuando se eleva al cuadrado 0.707 se obtiene 0.5. Esta es la razón por la que la potencia de carga a las frecuencias de corte es la mitad de su máximo valor. (Malvino 2000)
Página de preguntas:
A las frecuencias de corte inferior o superior, la ganancia de tensión es: a) 0.35 Amed
b) 0.50 Amed c) 0.707 Amed d) 0.995 Amed
A las respuestas correspondientes se les agrega un comentario y la orientación del estudio individual mediante los textos Microelectrónica y Principios de Electrónica, pues estos tratan los contenidos de Respuesta de Frecuencia de manera amplia. (Millman and Grabel 1993) (Ver anexo 5)
3.2.2 Cuestionario 1
Creado para apoyar el tema de Realimentación negativa, uno de los más importantes de la asignatura. Contiene 10 preguntas y 3 adicionales que permanecen en el banco de preguntas para futuras modificaciones (Ver anexo 7). Los objetivos que se buscan con esta actividad son:
1. Describir los tipos de realimentación que existen y la forma en que modifican los parámetros del amplificador.
2.
Familiarizarse con un método para el análisis de los amplificadores que utilizan realimentación negativa.3. Identificar mecanismos basados en el uso de la realimentación negativa, para ajustar los parámetros de un amplificador.
Para conseguir que los objetivos anteriores se cumplan, las preguntas de los cuestionarios tratan aspectos como la influencia de la realimentación negativa en la impedancia y la ganancia, la magnitud de la ganancia de lazo abierto, etc. Un ejemplo de estas preguntas es:
La ganancia de lazo Aol ß: a) Está entre 0 y 1
b) Es generalmente mucho mayor que 1 c) No puede ser igual a 1
d) Es generalmente mucho menor que 1
Este contenido es uno de los más tratados por los diferentes autores que escriben acerca de la teoría de la electrónica. Como bibliografía principal se proponen los libros:
Microelectrónica (Jacob Millman y Arvin Grabel)
Principios de Electrónica (Albert Paul Malvino)
Circuitos Microelectrónicos. Análisis y Diseño (Muhammad H. Rashid)
3.2.3 Cuestionario 2
Introducido en el tema del Amplificador operacional y sus aplicaciones, al igual que el cuestionario 1, por la importancia del tema y la complejidad del mismo. Este cuestionario cuenta con 10 preguntas y otras 3 en el banco de preguntas para posteriores cambios. Tiene, entre otros objetivos:
1. Interpretar parámetros que distinguen el comportamiento de un amplificador operacional.
2. Identificar los módulos fundamentales en la arquitectura de un amplificador operacional clásico (741).
En el cuestionario se reflejan algunos de los objetivos. Destacamos, como ejemplo, las siguientes preguntas:
La pendiente inicial de una onda sinusoidal se incrementa cuando: a) El Slew Rate (SR) disminuye
b) La frecuencia disminuye c) CC se incrementa
d) El valor de pico se incrementa
Un amplificador sumador puede tener: a) No más de dos señales de entrada
c) Dos o más señales de entrada
d) Ganancia de tensión en lazo abierto pequeña
Este es uno de los temas más extensos dentro del programa de la asignatura, por lo que se recomienda que el alumno consulte el libro Principios de Electrónica, de Albert Paul Malvino. (Malvino 2000) (Ver anexo 8)
3.2.4 Lección 2
Como parte de la idea de incluir una actividad en cada tema, se decide crear una lección para el tema de Amplificadores de potencia, la que busca cumplir con los objetivos siguientes:
1. Identificar las causas de la distorsión armónica y las alternativas para reducir la afectación que provoca en los amplificadores de gran señal.
2. Describir criterios para mantener los parámetros mediante los que se modela el comportamiento de los amplificadores de potencia, dentro de los límites establecidos.
Fueron implementadas tres páginas de contenido con sus respectivas preguntas. Entre los temas tratados está la clasificación de los amplificadores de potencia en cuanto a su funcionamiento y la eficiencia. A continuación se muestra un fragmento de esta lección:
Página de contenido:
Hay diferentes maneras de clasificar los amplificadores y una de ellas va definida por su funcionamiento. He aquí algunas:
Clase A: El transistor trabaja siempre en su zona activa. Esto equivale a decir que por el colector circula corriente durante los 360º del ciclo de señal. En Clase A se trata de situar el punto Q en algún lugar cerca de la mitad de la recta de carga. De esta forma, la señal puede oscilar sobre el máximo rango posible sin saturar o cortar el transistor, lo que distorsiona la señal.
Clase B: La corriente de colector circula solamente medio ciclo (180º). Para obtener este tipo de funcionamiento se sitúa el punto Q en el corte. Entonces solo la mitad puede producir corriente en el colector. Esto reduce la disipación de calor en los transistores de potencia.
Clase AB: El transistor está polarizado con una corriente de cd distinta de cero, mucho menor que la amplitud pico de la corriente de salida de ca. El transistor conduce durante un poco más de la mitad de un ciclo de la señal de entrada. El ángulo de conducción es mayor que 180º, pero mucho menor que 360º.
Clase C: El transistor conduce durante un intervalo menor que un semiciclo. El ángulo de conducción del transistor es menor que 180º. En esta clase solo parte del semiciclo positivo de tensión en la base produce corriente en el colector.
Página de pregunta:
De acuerdo con la siguiente figura determine a qué clase pertenece:
a) Clase C b) Clase B c) Clase A d) Clase AB
Este contenido de amplificadores de potencia se explica en el texto básico,
Microelectrónica, por lo que en la realimentación de las respuestas se remite al estudiante a ese libro. (Ver anexo 6)
3.2.5 Glosario
Para este glosario fueron escogidos inicialmente 47 conceptos, definidos en el libro
Principios de Electrónica de Albert Paul Malvino, relacionados con los cuatro temas principales de la asignatura y ampliados por otros textos. Fueron introducidos entrada a entrada y en orden alfabético. (Ver anexo 9)
Algunos de los términos incluidos son los siguientes:
Amplificador operacional: Amplificador de alta ganancia de tensión utilizable para frecuencias de cero a un poco más de 2MHz.
Ancho de banda: Diferencia entre las dos frecuencias de corte de un amplificador. Si el amplificador no tiene frecuencia de corte inferior, el ancho de banda es igual a la frecuencia de corte superior.
Disipador de calor: Masa metálica adherida a la cápsula de un transistor con el objeto de permitir que el calor escape más fácilmente.
Frecuencia de ganancia unidad: Frecuencia a la cual la ganancia de tensión de un amplificador operacional es igual a 1. Indica la frecuencia utilizable más alta. Es importante porque resulta igual al producto ganancia-ancho de banda.
Velocidad de respuesta: Máxima rapidez con la que puede variar la salida de un amplificador operacional. Es causa de distorsión en el funcionamiento de altas frecuencias y de señales grandes.
En este capítulo se resumen una serie de documentos, recursos y actividades, a fin de ofrecer razones que justifiquen la inserción de cada elemento del curso e intentar cumplir con objetivos como:
Caracterizar al amplificador operacional como componente para la amplificación, en las gamas de las frecuencias medias, bajas y altas, y como elemento para la comparación y para la conformación de señales analógicas, utilizando la información que ofrecen los fabricantes en sus hojas de datos.
Analizar y diseñar circuitos con dispositivos semiconductores y/o amplificadores operacionales, que resulten configuraciones típicas para la amplificación en la gama de las frecuencias bajas, medias y altas, la conformación de señales, la comparación y la conmutación.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Después del desarrollo de esta investigación, se arriba a las siguientes conclusiones: 1. La implementación de un entorno educativo virtual es un proceso que permite la
integración de las TICs con los métodos tradicionales de enseñanza, y presupone además una transición que facilite el uso de las nuevas técnicas y herramientas. 2. Son numerosas las facilidades que hacen de Moodle el elegido por numerosas
universidades del mundo.
3. Con el empleo de dichas facilidades, teniendo en cuenta el programa analítico de la asignatura, se logra una nueva organización del curso.
4. Se amplía la fuente de documentos y materiales que los alumnos tienen a su disposición, dada la importancia de la bibliografía para el estudio individual.
5. La inclusión de una lección o un cuestionario en cada tema persigue aumentar la interacción del estudiante con los contenidos de la asignatura.
6. Todo esto busca satisfacer la necesidad de una plataforma educativa virtual que complemente el curso presencial impartido y permita al alumno conocer cuáles serán los contenidos que se estudiarán durante todo el curso.
Recomendaciones
1. Implementar el resto de los recursos –como bases de datos, talleres y paquetes SCORM– para desarrollar la interactividad y el trabajo en equipo.
2. Se propone, para próximos cursos, aprovechar el resto de las opciones para los cuestionarios, tales como emparejamiento, selección, numérico, etc. Así se explotaría mejor la riqueza de opciones que brindan los cuestionarios.
3. Emplear las bonificaciones relacionadas con las calificaciones para incentivar la participación de los estudiantes en Moodle.
4. Actualizar sistemáticamente los contenidos y recursos por parte de los profesores . 5. Se recomienda además a los profesores que realicen encuestas que permitan
recoger el estado de opinión y las quejas de los estudiantes para mejorar y actualizar los cursos.
6. Es necesario crear un mayor número de lecciones y cuestionarios, pues no fue posible abarcar la inmensidad de contenidos que son tratados en los cuatro temas de la asignatura.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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