Assessment: Problemas Abiertos sobre Circuitos

Problema 1: Diseño de un circuito de carga optimizado

Enunciado: Diseña un circuito que cargue de manera óptima una batería de litio de 3.7V con una corriente máxima de carga de 1A, utilizando una fuente de alimentación de 5V y 2A. El circuito debe incluir protección contra sobrecarga, sobredescarga y cortocircuitos.

• Desafíos:
  • Selección de componentes adecuados (resistencias, diodos, transistores, ICs de gestión de batería).
  • Diseño de la etapa de control para limitar la corriente de carga.
  • Consideración de la eficiencia del circuito.
  • Implementación de mecanismos de protección.

Problema 2: Análisis y optimización de un circuito de amplificación de audio

Enunciado: Analiza un circuito amplificador de audio de clase B y propone mejoras para aumentar su eficiencia y reducir la distorsión armónica total (THD).

• Desafíos:
  • Comprensión de la operación de los transistores en modo de conmutación.
  • Análisis de la distorsión cruzada y sus causas.
  • Diseño de etapas de polarización y salida adecuadas.
  • Simulación y análisis de los resultados.

Problema 3: Diseño de un filtro activo de segundo orden

Enunciado: Diseña un filtro activo de segundo orden (pasa-bajos, pasa-altos, pasa-banda o rechaza-banda) con una frecuencia de corte de 1kHz y una ganancia de 10dB. El filtro debe tener una respuesta en frecuencia lo más plana posible en la banda de paso.

• Desafíos:
  • Selección del tipo de filtro adecuado según la aplicación.
  • Cálculo de los valores de los componentes (resistencias, condensadores, amplificadores operacionales).
  • Análisis de la respuesta en frecuencia y en fase del filtro.
  • Compensación de la frecuencia de resonancia para evitar la inestabilidad.

Problema 4: Diseño de un circuito de control de motor DC con retroalimentación

Enunciado: Diseña un circuito que controle la velocidad de un motor DC utilizando un controlador PWM y un sensor de velocidad. El circuito debe ser capaz de mantener una velocidad constante a pesar de variaciones en la carga.

• Desafíos:
  • Selección del controlador PWM adecuado.
  • Diseño del lazo de control con retroalimentación.
  • Consideración de la dinámica del motor y la planta.
  • Implementación de algoritmos de control PID.

Problema 5: Diseño de un circuito de fuente de alimentación conmutada

Enunciado: Diseña una fuente de alimentación conmutada que convierta una tensión de entrada de 220V CA a una tensión de salida de 12V CC con una corriente máxima de 5A. La fuente debe tener alta eficiencia y bajo rizado en la salida.

• Desafíos:
  • Selección del tipo de convertidor (buck, boost, buck-boost).
  • Diseño de la etapa de rectificación, filtrado y control.
  • Cálculo de los valores de los componentes (diodos, transistores, transformadores, inductores, condensadores).
  • Análisis de la estabilidad del circuito.

Rúbrica para la Evaluación

Criterio	Descripción	Puntos
Comprensión del problema	Demuestra una clara comprensión de los requisitos del problema.	20
Diseño del circuito	Propone un diseño de circuito adecuado y justifica la elección de los componentes.	30
Análisis del circuito	Realiza un análisis detallado del circuito, incluyendo cálculos y simulaciones.	30
Resultados y conclusiones	Presenta los resultados obtenidos y saca conclusiones relevantes.	20

Criterios adicionales que se pueden considerar:

• Trabajo en equipo: Colaboración efectiva con los demás miembros del grupo.
• Presentación: Claridad y organización de la presentación.
• Originalidad: Propuesta de soluciones innovadoras.

Sugerencias para la discusión en grupo:

• Brainstorming: Generar ideas de forma colaborativa.
• Análisis de diferentes soluciones: Comparar las ventajas y desventajas de cada propuesta.
• Simulación y prototipado: Verificar las soluciones mediante simulaciones o prototipos.
• Presentación de resultados: Explicar el proceso de diseño y los resultados obtenidos.

Adaptación de los problemas:

Estos problemas pueden adaptarse a diferentes niveles de dificultad y conocimientos previos de los estudiantes. Por ejemplo, se pueden simplificar los circuitos, reducir el número de componentes o proporcionar más indicaciones.

Importante: Al evaluar los trabajos de los estudiantes, es fundamental tener en cuenta el proceso de diseño y resolución de problemas, no solo el resultado final.