Problemas Examen 2014 15 Introducción Electrónica Analógica

Problemas de Examen

FUNDAMENTOS DE ELECTRNICA

1 CURSO DEL GRADO

Ingeniera de Tecnologas y

Servicios de Telecomunicacin

REA DE TECNOLOGA ELECTRNICA

DPTO. INGENIERA ELECTRNICA Y COMUNICACIONES

CENTRO POLITCNICO SUPERIOR

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

CURSO 2014-2015

Problemas de Examen 2

Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin

NDICE:

TRANSISTORES BIPOLARES 3

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS 8

AMPLIFICADORES OPERACIONALES 11

AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y DIODOS 12

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS Y AO 16

SOLUCIONES:

TRANSISTORES BIPOLARES 18

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS 23

AMPLIFICADORES OPERACIONALES

AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y DIODOS

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS Y AO 25 AUTORES:

Copyright 2012 Julio David Buldain Prez & Eduardo Laloya Monzn

rea de Tecnologa Electrnica Dpto. Ingeniera Electrnica y Comunicaciones Escuela de Ingeniera y Arquitectura - Universidad de Zaragoza



TRANSISTORES BIPOLARES:

1. En funcin del valor de la resistencia R el transistor de la figura puede encontrarse en corte, activa o saturacin. Da justificadamente un valor de R para cada caso. Datos: VBE=0.7V y b=450.

10 W

R

1K

1K

12V

10 W

R

1K

1K

12V

2. Determina de cuantas maneras se puede llevar este transistor a saturacin, modificando una de las resistencias. Condiciones iniciales: Vcc=15V, Vbb=5V, Vee=0V, Rc=7K, Rb=100K, Re=1K, b=50, VBE=0.7V.

Rb

Rc

Re

Vcc

Vee

VbbRb

Rc

Re

Vcc

Vee

Vbb

3. Determinar la ganancia en tensin vo/vi para seales alternas del amplificador de la figura, con y sin condensador CE conectado como se indica. Suponer que C1 y C2 se comportan como cortocircuitos a las frecuencias de trabajo y que el BJT est en activa.

R2vi RLRe

Ce

C2

Rc

Vcc

R1

C1

voR2vi RLRe

Ce

C2

Rc

Vcc

R1

C1

vo



4. En el circuito de la figura tenemos R1=70K, R2=30K, Rc=1K2, RL=1K, Rg=0K6, Vcc=10V, y el BJT: b=200, VBE=0.7V. Considerar los condensadores como cortocircuitos en seales.

a) Calcular el punto de operacin del transistor suponiendo activa. b) Dibujar el circuito equivalente en seales con sus corrientes correctamente sealadas. c) Deducir la expresin analtica de la ganancia en corriente sobre RL respecto de la corriente suministrada por el generador. d) Qu valor de RL hara que el transistor trabajase en el punto medio de su recta dinmica de carga? e) Calcular los valores de C1, C2 para una frecuencia de corte inferior de 100 Hz. f) Hallar la frecuencia de corte superior del circuito si los valores de las capacidades parsitas son C = 10pF, Cm = 1pF.

R2vg RL

C2Rc

Vcc

R1

C1

vo

Rg

R2vg RL

C2Rc

Vcc

R1

C1

vo

Rg

5. En el circuito tenemos: b1=b2=100, VBE1=VBE2=0.7V, R1=10K, R2=20K, Re=60W, Rg=0K6, RL=30W, Vcc=15V.

a) Calcular el punto de trabajo de ambos transistores. b) Dibujar la recta de carga de continua del transistor Q2. c) Dibujar el circuito equivalente en seales de toda la etapa. d) Calcular el valor la ganancia en tensin AV = vo/vg de la etapa.

R1

R2

Re RL

Rg

C2

C1

+Vcc

vg

Q2

Q1

vo

R1

R2

Re RL

Rg

C2

C1

+Vcc

vg

Q2

Q1

vo



6. En el circuito de la figura tenemos: b1=b2=100, Vcc=10V, Rg=0K6, R1=33K, R2=10K, R3=4K6, R4=1K, RL=0K15, VBE1=VBE2=0.7V.

a) Calcular el punto de trabajo de ambos transistores. b) Dibujar la recta de carga de continua de cada uno de los transistores, indicando el punto de trabajo. c) Dibujar el circuito equivalente en seales de toda la etapa. d) Calcular el valor la ganancia en tensin de la etapa: Av = vo/vb1. e) Calcular los valores de condensadores para que la frecuencia inferior de corte (fic) sea 20Hz.

vg

Rg

R1

R2

R3

R4

RL

C1

Q1

Q2

Vcc

C2

Vo

Vb1

vg

Rg

R1

R2

R3

R4

RL

C1

Q1

Q2

Vcc

C2

Vo

Vb1

7. Para el circuito de la figura, suponiendo que: b1=b2=100, Rg=2K, R11=15K, R12=2K5, RC1=3K3, RE1=1K, R21=20K, R22=20K, RE2=8K2, RL=1K5, Vcc=15V.

a) Calcular el punto de trabajo de los transistores Q1 y Q2. b) Dibujar el modelo para seal del circuito completo. c) Dibujar la recta dinmica de carga de los transistores Q1 y Q2 indicando los valores numricos de las grficas, as como el punto Q. d) Calcular la ganancia de cada una de las etapas asociadas a Q1 y Q2 y la ganancia total del circuito: Av1 = vb2/vb1 , Av2 = vo/vb2 , Av = vo/vb1. e) Calcular la frecuencia inferior de corte (fic) (C1=50mF, C2=50mF, C3=10mF, C4=50mF).

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RE2

C2

Q2Vb2

C4

RLvg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RE2

C2

Q2Vb2

C4

RL



8. Para el circuito de la figura, suponiendo que: b1=b2=100, Rg=1K, R11=10K, R12=2K2, RC1=3K, RE1=1K, R21=15K, R22=30K, RC2=4K3, RL=10K,Vcc=15V.

a) Calcular el punto de trabajo de los transistores Q1 y Q2. b) Dibujar el modelo para seal del circuito completo. c) Dibujar la recta de carga para seal de los transistores Q1 y Q2 indicando los

valores numricos de las grficas, as como el punto Q. d) Calcular la ganancia de cada una de las etapas asociadas a Q1 y Q2 y la ganancia

total del circuito: Av1 = vb2/vb1 , Av2 = vo/vb2 , Av = vo/vb1.

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RC2

C2

Q2Vb2

C4

RLvg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RC2

C2

Q2Vb2

C4

RL

9. En el circuito tenemos: b1=b2=100, VBE1=VBE2=0.7V, Rg=0K6, R1=2K5, R2=15K, R3=1K, R4=4K7, R5=150W, Vcc=10V.

a) Calcular el punto de trabajo de ambos transistores. c) Dibujar el circuito equivalente en seales de toda la etapa. d) Calcular el valor de la ganancia en tensin de la etapa: Av = vo/vb1. e) Calcular los valores de condensadores para que la frecuencia inferior de corte

(fic) sea 20Hz.

vg

Rg

R1

R2

R3

R4 R5

C1

Q1 Q2

Vcc

C2

vo

Vb1

vg

Rg

R1

R2

R3

R4 R5

C1

Q1 Q2

Vcc

C2

vo

Vb1



10. Para el circuito de la figura 1=2=125, Vcc=10V, Rg=0K6, R11=10K, R12=2K2, RC1=3K6, RE11=220W, RE12=680W, R21=30K, R22=30K, RE2=1K2, RL=270W.

a) Calcular los puntos de trabajo de los transistores Q1 y Q2. b) Dibujar la recta esttica de carga del transistor Q2. c) Dibujar el circuito equivalente para seal de toda la etapa: Av = vo/vb1. d) Dibujar la recta de carga dinmica del transistor Q2. e) Calcular el valor de la ganancia en tensin de este amplificador.

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE11

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RE2

C2

Q2Vb2

C4

RLRE12

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE11

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22RE2

C2

Q2Vb2

C4

RLRE12

11. Para el circuito de la figura, la de ambos transistores es 100, Vcc=12V, Rg=50W, R11=56K, R12=39K, RC1=RE1=1K, R21=39K, R22=56K, RC2=RE2=1K, RL=16W.

a) Calcular el punto de trabajo de los transistores Q1 y Q2. b) Dibujar el modelo para seal del circuito completo. c) Dibujar la recta esttica de carga del transistor Q1, indicando los valores

numricos de corte con los ejes, as como el punto Q1. d) Calcular la ganancia de cada una de las etapas asociadas a Q1 y Q2 y la ganancia

total del circuito: Av1 = vb2/vb1 , Av2 = vo/vb2 , Av = vo/vb1. e) Calcular la frecuencia inferior de corte (fic) (C1=30mF, C2=50mF, C3=5mF,

C4=30mF, C5=5mF).

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22

RE2

RC2

C2

Q2Vb2

C4

RL

C5

vg

Rg

R11

R12

RC1

RE1

C1Q1

Vcc

C3

vo

Vb1

R21

R22

RE2

RC2

C2

Q2Vb2

C4

RL

C5



12. Para el circuito de la figura: Vcc=12V, R1=20K6, R2=3K4, R3=3K29, R4=961W, R5=32W, Rg=500W, VBE1=VBE2=0.7V, b1=100, b2 =200.

a) Calcular el punto de trabajo de los transistores Q1 y Q2. b) Dibujar el modelo para seal del circuito completo. c) Dibujar las rectas esttica y dinmica de carga del transistor Q2, indicando los

valores numricos de corte con los ejes, as como el punto Q2. d) Calcular la ganancia del circuito: Av = vo/vb1. e) Calcular la frecuencia inferior de corte (fic) (C1=20mF, C2=1mF).

vg

Rg

R1

R2

R3

R4

RL

C1

Q1

Q2

Vcc

C2

Vo

Vb1

vg

Rg

R1

R2

R3

R4

RL

C1

Q1

Q2

Vcc

C2

Vo

Vb1

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS:

1. En el circuito de la figura ambos BJT tienen b=100 y |VBE=0.6v|. RB=160 W y RL=12W. VCC = 15 V. En el zner puede suponerse: Vz=5v6, Izmin=10mA, Izmax=50mA.

Se pide:

a) Elegir RE de manera que RL vea una corriente de 0.5A, asegurando que ambos transistores trabajan en zona activa.

b) Escoger la RZ para que el zner est polarizado en zona zner.

Vz

RZ

Q1Q2

RB

RERL

Vcc

Vz

RZ

Q1Q2

RB

RERL

Vcc



2. Obtener el punto de trabajo de los transistores. Datos: Vcc=12V, R1=600W, R2=R3=1K, b1=10, b2=100, |VBE=0.6v|, VZ = 5v2.

Vz

RZ

Q1Q2

R1

R2

R3

Vcc

Vz

RZ

Q1Q2

R1

R2

R3

Vcc

3. Obtener los puntos de operacin de los transistores. Datos: b=500; |VBE| = 0v7; |VCEsat|=0v2; K= 0.5mA/v2 , VT = 4.5V

-15V

+15V

T2

1K5

26K5

1uFT1

10K68K

7K

-15V

+15V

T2

1K5

26K5

1uFT1

10K68K

7K

4. Deducir los valores de R1, R2, R3, R4 y la K del MOS para que los transistores trabajen en los puntos de operacin: Q1 = (3.2V, 1.5mA) en Activa y Q2 = (4V, 5mA) en Saturacin. Sabiendo que el zner tiene Vz = 6V, Izmin = 1mA, Izmax = 100mA, que el BJT tiene b=200 y VEB = 0.7V y que la tensin umbral del MOS es -2V. La alimentacin Vcc = 9V.

Vcc

R1

R2

R3

T2

T1

R4Vz

Vcc

R1

R2

R3

T2

T1

R4Vz



5. Deducir los valores de R1, R2, R3, R4 y la K del MOS para que los transistores trabajen en los puntos de operacin: Q1 = (4.5V, 1.5mA) en Activa y Q2 = (4V, 5mA) en Saturacin. Sabiendo que el zner tiene Vz = 3v7, Izmin = 1mA, Izmax = 100mA, que el BJT tiene b=200 y VBE = 0.7V y que la tensin umbral del MOS es 1V. La alimentacin Vcc = 9V.

Vcc

R1

R2

R3

R4

T1

T2

Vz

Vcc

R1

R2

R3

R4

T1

T2

Vz

6. Dado el siguiente circuito, con los datos que se indican determinar los valores de las resistencias R1, R2, R3, R4 y R5. Suponer b=400 en el transistor bipolar y VT=2V y K=1mA/V2 en el MOSFET de acumulacin.

+15V

R1

R2

R3

R4

R51mA 1mA

+

+4V

3V

2K

+15V

R1

R2

R3

R4

R51mA 1mA

+

+4V

3V

2K

7. En el circuito, justifica el modo de operacin de cada uno de los transistores. Datos: en los bipolares |VBE|=0.7V en activo o saturacin y b=200, en el MOS: VT=4V y K=1mA/V2.

-5V

+5V

T2

1K8

1K

1nF 1K

T1 T3

1k21K5

0.47K

-5V

+5V

T2

1K8

1K

1nF 1K

T1 T3

1k21K5

0.47K



AMPLIFICADORES OPERACIONALES:

1. Qu limitacin afectar antes a la salida del amplificador operacional conforme vi aumenta de 0 a 6V?. IOmax=(20mA,-40mA).

vi

R2=300K

R1=100K 12V

-12V

vo

Ro=0K5R3=0K6vi

R2=300K

R1=100K 12V

-12V

vo

Ro=0K5R3=0K6

2. En el circuito de la figura, calcula las corrientes Io1 e Io2 sabiendo que R=1K.

3. Calcula la intensidad i en funcin de vi y R en el siguiente circuito. Suponer que en el AO predomina la realimentacin negativa.

+Vcc

vi

-VccR

R

R iZ

R

+Vcc

vi

-VccR

R

R iZ

R

+5V

R

R

R

R

R

Io2

Io1

AO_1

AO_2

+5V

R

R

R

R

R

Io2

Io1

AO_1AO_1

AO_2AO_2



4. Calcular la relacin iout/vin del circuito de la figura. Suponer que predomina la realimentacin negativa.

AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y DIODOS:

1. Analiza el siguiente circuito y representa la funcin de transferencia entre vo y vi. La entrada vi toma valores entre 20 a +20 voltios. El diodo se supone ideal. Vcc=15V.

vi

R

AO_1

+Vcc

Vcc

2R

R

AO_2

+Vcc

VccR

vovi

R

AO_1

+Vcc

Vcc

2R

R

AO_2

+Vcc

VccR

vo

2. Analiza el circuito de la figura considerando diodos y AO ideales. Datos: Vcc=15V. a) Identifica al menos 3 bloques funcionales en el circuito de la figura. b) Calcula la salida vo en funcin de vi. c) Determinar el valor de las resistencias R1 y R2, de forma que vo sea no nula en caso de que vi salga del rango 0.2V.

R2

R1

+Vcc

Vcc

AO_15V

R2

R1

+Vcc

Vcc

AO_2-5V

vo

(+)

D2

Ro

vi

D1

R2

R1

+Vcc

Vcc

AO_15V

R2

R1

+Vcc

Vcc

AO_2-5V

vo

(+)

D2

Ro

vi

D1

+Vcc

R

iout

v in

-Vcc

R

R

R

RL

+Vcc

R

iout

v in

-Vcc

R

R

R

RL



3. En el circuito de la figura la seal vi est generada por una fuente de seal que tiene una impedancia de 0K6. Considerar diodos ideales.

a) Identifica tres bloques funcionales que componen el circuito de la figura. b) Deduce la funcin de transferencia vo/vi. b) Dibuja la seal que se observara en la salida vo, si la seal medida en el generador es: vi = 1 + 3 sen(wt) (V). Datos: |VCC|=9V, Vz=3V, Vg=0V, R1=1K2, R2=1K.

R2

R1

Vz

D

+Vcc

-Vcc

vi

voR2

R1

Vz

D

+Vcc

-Vcc

vi

vo

4. En el circuito de la figura, cada cierto tiempo de medida, los interruptores se cierran para descargar los condensadores. Datos: |Vcc|=10V.

a) Identifica al menos 5 bloques funcionales en el circuito. b) Deduce la funcin de salida vo, considerando los diodos y AO ideales.

vovi

C1 -Vcc

VccR R

VAO1D1

DAO1

C2

-Vcc

Vcc

R R

VAO2

D2DAO2

Ro

AO_2

AO_2

-Vcc

Vcc

S1

S2

vovi

C1 -Vcc

VccR R

VAO1D1

DAO1

C2

-Vcc

Vcc

R R

VAO2

D2DAO2

Ro

AO_2

AO_2

-Vcc

Vcc

S1

S2



5. Dado el siguiente circuito, determina vo en funcin de vi y las resistencias para cualquier valor de vi. El diodo se supone ideal.

R3R1 R2 R4

R2

vi

vo

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

R3R1 R2 R4

R2

vi

vo

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

6. Dibuja dos periodos de la seal vo del siguiente circuito. Donde v1=6sen(2wt)V, v2=6sen(wt)V, Vref=4V y Vcc=10V. Suponer diodos ideales (Vg=0V).

7. Identifica al menos 5 bloques funcionales en el circuito de la figura, considerando los diodos y operacionales ideales. Deduce la funcin de salida vo que realiza.

v2

C1

D1

C2

vAO2

D4

+

-AO_2

D3

D2v1

R

R

+

-AO_3

vo

vAO1+

-AO_1

v2

C1

D1

C2

vAO2

D4

+

-AO_2

D3

D2v1

R

R

+

-AO_3

vo

vAO1+

-AO_1

vo

R

Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

D1

D2

v2

Vref

v1vo

R

Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_2

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

-Vcc

AO_2AO_1

+Vcc

D1

D2

v2

Vref

v1



8. Identifica al menos 5 bloques funcionales en el circuito de la figura, considerando los diodos y operacionales ideales. Deduce la salida vo en funcin de la temperatura, teniendo en cuenta que R(T) = R1+KT; R1 = 0.1K.

R(T)R1

2K2

vo

AO_1

AO_2

AO_3

4K7 4K7 +15V

+15V

+15V-15V

-15V

-15V

+15V

R(T)R1

2K2

vo

AO_1

AO_2

AO_3

4K7 4K7 +15V

+15V

+15V-15V

-15V

-15V

+15V

9. Identifica al menos 5 bloques funcionales en el circuito de la figura, considerando los diodos y operacionales ideales. Deduce la funcin de salida v3 que realiza, teniendo en cuenta que los fotodiodos proporcionan una corriente: ID = 10(nA/Lux)L; donde L es la intensidad luminosa medida en luxes.

100K

4K7

v3

AO_1

AO_2

AO_3

4K7

D1+15V

+15V

+15V -15V

-15V

-15V

100K

D2v1

v2

+15V

99K1K

99K1K

100K

4K7

v3

AO_1

AO_2

AO_3

4K7

D1+15V

+15V

+15V -15V

-15V

-15V

100K

D2v1

v2

+15V

99K1K

99K1K



TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS Y AO:

1. En la figura siguiente se muestra un conversor tensin-corriente. a) Calcula la intensidad iL en funcin de la tensin de entrada vi, para vi>0 y suponiendo los

transistores en modo activo. b) Utilizando el circuito, se quiere convertir una tensin que vara entre 0 y 10V en una

intensidad de 0 a 10mA. Si R1=1K y R2=0K1, determina el valor necesario para R3. c) En el caso anterior, Cul sera el valor mnimo para Vz? d) Qu sucede si vi se hace negativa? Datos: Considera los AOs ideales y alimentados entre +Vcc y Vcc. El diodo zner se supone ideal y de tensin VZ. En los BJT: b=400.

Vcc

Rvi

R2

R1 R3

RL

T1T2

iL

VzAO1

AO2

Vcc

Rvi

R2

R1 R3

RL

T1T2

iL

VzAO1

AO2

2. En la entrada a una cabina de seguridad con dos puertas, cada puerta tiene asociado un detector de paso como los de la figura (Puerta entrada con LED1-Fototransistor1 y puerta de salida con LED2-Fototransistor2), de manera que cuando la puerta est cerrada, bloquea la luz del LED correspondiente que va a su fototransistor.

a) Seala y nombra la operacin de 3 bloques electrnicos del circuito. b) Deducir el comportamiento del LED3 en funcin del estado de las puertas. c) Indica qu hay que cambiar en el circuito para que el LED3 se encienda cuando cualquier

puerta est abierta. d) Calcula la potencia que consume el LED1.

Datos: Considera el AO ideal. Los LED necesitan VON=1.2V y al menos 10mA para lucir correctamente. Los fototransistores en conduccin (con luz del LED) presentan una tensin colector-emisor de 0.2V; sin luz estn en corte.

-5V

741

100K

C2

0k27

LED1 LED3

+5V

400K0k27 C1

0k27

LED2

10K

Va

-5V

741

100K

C2

0k27

LED1 LED3

+5V

400K0k27 C1

0k27

LED2

10K

Va



3. En el circuito de la figura vi es una seal de amplitud 5V. a) Seala y nombra la operacin de 3 bloques electrnicos del circuito. b) Deducir cuando luce el LED en funcin del valor de vi y de las resistencias R1 y R2. c) Calcula la potencia que consume el LED1 y el N-MOS.

Datos: Considerar los diodos con tensin umbral 0.6V, el LED con VON=1.2V, ION=50mA, y el NMOS con K=2mA/V2, VT=10V.

R2

R1

15V

-15V

AO15V

15V

vi+

R

R2

R1

15V

-15V

AO15V

15V

vi+

R



SOLUCIONES

TRANSISTORES BIPOLARES:

1. El transistor est en corte desde R=0W; hasta R=0.62W; para mayores valores de R, el transistor est en activa hasta R=11.24W; para valores superiores de R, el transistor est en saturacin.

2. El transistor est en Activa: Q=( 3.58V, 1.42mA ); El transistor entra en saturacin (lmite Vce=0.7V) cuando:

- Aumentamos Rc hasta 9K02 - Disminuimos Rb hasta 69K58 - Disminuimos Re hasta 147W

4. a) El transistor est en Activa: Q1=( 5.43V, 2.07mA );

b)

+

-+

-

+

-b ib

rp vp

ib

E

C

ie

B

vi voR1||R2RL

Rg

vbig+

-+

-

+

-b ib

rp vp

ib

E

C

ie

B

vi voR1||R2RL

Rg

vbig

c) ( )( )

;1)2||1(

1)2||1(

giei=iA

+++

+=LRRRr

RRbp

b

d) RL = 317W; y el transistor tiene Q1=( 1.73V, 5.45mA ) en Activa;

e) Req1 = 19K6, C1 = 81.2nF; Req2 = 1k2, C2 = 1.32mF: usamos C1 = 812nF; C2 = 1.32mF;

f) Reqm=0k6, fscm= 265,25MHz; Reqp =19W, fscp=837,65MHz; estimamos: fsc=201,45MHz;

5. a) Los transistores estn en Activa: Q1=( 5.7V, 1.42mA ); Q2=( 6.4V, 143mA );

3.

Sin Ce, la Zce=inf, con Ce, la Zce=0, para seales.

( );

||1

)||(

vivo=vA

++

-=

ceZeRr

RR LCbp

b



b)

| IC2 |

| VCE2|

Q2

Recta esttica de carga

VCEq2=6.4V

ICq2=143mA

250mA

15V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=6.4V

ICq2=143mA

250mA

15V c)

+

-+

-

+

-b ib1

rp1 vp1

ib1

e1c1

b1

vi voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ie1= ib2

e2

c2

ie2

RLRe

v1 b2+

-+

-

+

-b ib1

rp1 vp1

ib1

e1c1

b1

vi voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ie1= ib2

e2

c2

ie2

RLRe

v1 b2

d) Av = 0.9;

6. a) Los transistores estn en Activa: Q1=( 1.03V, 1.5mA ); Q2=( 8.16V, 12.15mA );

b) | IC1 |

| VCE1|

Q1


VCEq1=1.54V

ICq1=1.6 mA1.8 mA

10V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=7.6V

ICq2=16 mA

66.6mA

10V

| IC1 |

| VCE1|

Q1


VCEq1=1.54V

ICq1=1.6 mA1.8 mA

10V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=7.6V

ICq2=16 mA

66.6mA

10V c)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2

e2

c2

ie2

RLR3

b2

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2

e2

c2

ie2

RLR3

b2

d) Av = -209.8;



e) Req1 = 1K97, C1 = 4.04mF; Req2 = 20.8W, C2 = 382.6mF: usamos C1 = 40mF; C2 = 382mF;

7. a) Los transistores estn en Activa: Q1=( 8.9V, 1.4mA ); Q2=( 8.3V, 0.81mA );

b)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig

RLRC1 R21||R22

vb2

RE2

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2b2

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig

RLRC1 R21||R22

vb2

RE2

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2b2

c) Rdin1 = 2K43; Rdin2 = 1K27;

d) Av1 = -136; Av2 = 0.98; Av = -133.16;

e) Req1=2K95, fic1= 1Hz; Req2=12K6, fic2=0.25Hz; Req3=27.15W, fic3=586.2Hz; Req4=1554.75W, fic4=2.04Hz; estimamos: fic=589.56Hz;

8. a) Q1=( 7.2V, 1.94mA ) en Activa; Q2=( 0.2V, 3.44mA ) en Saturacin;

b)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig ib2c2

e2

ic2

RLRC1

b2

R21||R22

vb2

RC2vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig ib2c2

e2

ic2

RLRC1

b2

R21||R22

vb2

RC2



c) | IC1 |

| VCE1|

Q1

Recta dinmica de carga

VCEq1=7.2V

ICq1=1.95mA

15V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=0.2V

ICq2=3.44mA

15V

| IC1 |

| VCE1|

Q1


VCEq1=7.2V

ICq1=1.95mA

15V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=0.2V

ICq2=3.44mA

15V

d) Todas las ganancias son de valor cero.

9. a) Q1=( 6.584V, 0.707mA ) en Activa; Q2=( 7.99V, 13.21mA ) en Activa;

b)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2

R5R4

b2

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2

R5R4

b2

c) Av = -646;

d) Req1 = 1K916, C1 = 4.14mF; Req2 = 37W, C2 = 215mF: usamos C1 = 41mF; C2 = 215mF;

10. a) Q1=( 4.5V, 1.2mA ) en Activa; Q2=( 5.7V, 3.58mA ) en Activa;

b) | IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=5.7V

ICq2=3.58mA

8.33mA

10V

| IC2 |

| VCE2|

Q2


VCEq2=5.7V

ICq2=3.58mA

8.33mA

10V



c)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig

RLRC1 R21||R22

vb2

RE2

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2b2

RE11 ie1

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig

RLRC1 R21||R22

vb2

RE2

+

-

b ib2

rp2 vp2

ib2e2

c2

ie2b2

RE11 ie1

d) Rdin = 220W;

e) Av = -1400;

11. a) Q1=(5.2V, 3.4mA ) en Activa; Q2=( 5.2V, 3.4mA ) en Activa;

b)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig ib2 c2

e2RL

RC1

b2

R21||R22

vb2

RC2

b ib2 rp2 vp2vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR11||R12

Rg

vb1ig ib2 c2

e2RL

RC1

b2

R21||R22

vb2

RC2

b ib2 rp2 vp2

c)

| IC1 |

| VCE1|

Q1


VCEq1=5.2V

ICq1=3.4 mA

6 mA

12V

| IC1 |

| VCE1|

Q1


VCEq1=5.2V

ICq1=3.4 mA

6 mA

12V

d) Av1 = -56.6; Av2 = -2.13; Av = 120.6;

e) Req1=0.76K, fic1= 6.96Hz; Req2=1K7, fic2=1.86Hz; Req3=7.7W, fic3= 4133Hz; Req4=1016W, fic4=5.22Hz; Req5=16.5W, fic5=6060Hz; estimamos: fic=10207Hz;



12. a) Q1=( 5V , 1mA ) en Activa; Q2=( 6.7V , 165.7mA ) en Activa;

b)

vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig ib2

c2

e2ie2

R5R3

b2vb2

b ib2

rp2 vp2vi

+

-+

-

+

-

b ib1 rp1 vp1

ib1

e1

c1b1

voR1||R2

Rg

vb1ig ib2

c2

e2ie2

R5R3

b2vb2

b ib2

rp2 vp2

c) Rdin = R5;

d) Av = -86.8;

e) Req1=1K84, fic1= 4.3Hz; Req2=28.13W, fic2=5657Hz; estimamos: fic=5661Hz;

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS:

1. a) RE = 1K; b) RZ en ( 188W, 935W );

2. Q1 = ( 6.8V, 1.034mA ); Activa Q2 = ( 4V, 3.46mA ); Activa

3. Q1 = ( 2V, 1mA ); NPN en Activa Q2 = ( 8V, 2.2mA ); NMOS en Saturacin

4. R1 en ( 30W, 3K ); R2 = 1K; R3 = 1K; R4 = 2K86; K = 5mA/V2;

5. R1 en ( 53W, 5K26 ); R2 = 2K; R3 = 1K; R4 = 1K; K = 20mA/V2;

6. R1 = 3.05R2; R3 = 8K3; R4 = 2K7; R5 = 10K;

7. Q1 NPN en Corte Q2 = ( 4.3V, 2.9mA ); NMOS en Saturacin Q3 = ( 0V, 4.31mA ); PNP en Saturacin



AMPLIFICADORES OPERACIONALES:

1. Limitacin por corriente de salida positiva cuando vi > 2.5V;

2. Io1 = 10mA; Io2 = -10mA;

3. Suponemos que predomina la realimentacin negativa: i = -vi/R;

4. Suponemos que predomina la realimentacin negativa: Iout = - vin/R;

AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y DIODOS:

1. Para vi > 0 vo = -vi; Para vi > 15V vo = -Vcc = -15V; Para vi < 0 vo = Vcc = 15V;

2. a) Etapa comparadora no-inversora con AO1, etapa comparadora inversora con AO2; Diodos D1 y D2 con Ro en configuracin de selector de tensin mxima.

b) Si Vi < -Vref Vo = 15V - Vg; Si Vref > Vi > -Vref Vo = 0V; Si Vi > Vref Vo = 15V - Vg;

c) R1 = 24R2;

3. a) Rectificador de media onda (diodo y R1), seguidor de tensin (AO), recortador con zner.

b) Si Vi < 0V Vo = 0V; Si 4.5V > Vi > 0V Vo = 2Vi/3; Si Vi > 4.5V Vo = 3V;

c)

4. a) D1 y C1 en captura de mxima Vi, D2 y C2 en captura de mnima Vi, AO1 comparador no-inversor, AO2 comparador inversor, DAO1 y DAO2 en detector de mxima tensin.

b) Si Vimax > Vcc/2 Vo = Vcc; Si Vcc/2 > Vimax y Vimin > -Vcc/2 Vo = 0V; Si Vcc/2 > Vimin Vo = Vcc;

5. Si Vi < 0V Vo = - (R2Vi) / (2R1); Si Vi > 0V Vo = (ViR4R2) / (R1R3);

6. Si v1>4V v2



v1, v2

t

6V

0V

-6V

4V

vo

t

10V

-10V

v1, v2

t

6V

0V

-6V

4V

vo

t

10V

-10V

7. Bloques funcionales: D1, D2 y C1 es una captura de mxima tensin en v1 o v2; D3, D4 y C2 es una captura de mnima tensin en v1 o v2; AO1, AO2 y AO3 como seguidores de tensin. vo = [max(v1, v2, 0V) + min(v1, v2, 0V)]/2;

8. Bloques funcionales: Zner como estabilizador de tensin; puente de resistencias; AO1 y AO2 como seguidores de tensin; AO3 como comparador. Si T > 0C Vo = +15V; Si T < 0C Vo = -15V;

9. Bloques funcionales: D1 y D2 como sensores de luz; AO1 y AO2 como amplificadores no inversores; AO3 como seguidor de tensin. Vo = 0.05(V/lux)(L1 + L2);

TRANSISTORES FET, BJT, DIODOS Y AO:

1. a) Si Vi < Vz iL = R1Vi /R2R3; Si Vi > Vz iL = R1Vz /R2R3; b) R3 = 10K; c) Vzmin = 10V; d) iL = 0V;

2. a) Bloques funcionales: LED1 y LED2 en sensores de paso con sus respectivos fototransistores; AO como comparador; b) LED3 luce si ambas puertas estn cerradas. c) Invertir las conexiones de entrada al amplificador operacional. d) Pot = 16.88mW;

3. a) Bloques funcionales: puente rectificador de diodos; AO como comparador; N-MOS como fuente de corriente. b) LED3 luce si: |Vi| - 1.2V < [ 15V R2 / (R1 + R2) ]; c) PotLED = 60mW; PotNMOS = 0.69W;

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Problemas Examen 2014 15 Introducción Electrónica Analógica