Cuestiones 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
Cuestiones de examen 1
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
NDICE
HUConocimientos Previos UH 2
HUDiodos UH 5 HURepresentacin de Ondas UH 8
HUTransistores Bipolares UH 10 HUReguladores con BJTUH 12 HUCircuitos de Seal Equivalentes con BJTUH 13 HUEtapa ComplementariaUH 14
HUTransistores FETUH 16 HUReguladores con FETUH 19 HUCircuitos de Seal Equivalentes con FETUH 19
HUAmplificador Operacional UH 20 HUAO y Diodos UH 22 HUAO y Transistores BJTUH 24 HUAO y Transistores FETUH 25
HUSoluciones U 26 H UConocimientos Previos UH 26 HUDiodos UH 27 HUTransistores Bipolares UH 30 HUTransistores FETUH 34 HUAmplificador Operacional UH 36 AUTORES:
Julio David Buldain Prez Eduardo Laloya Monzn
Area de Tecnologa Electrnica Dpto. Ingeniera Electrnica y Comunicaciones Centro Politcnico Superior
Universidad de Zaragoza 2010
Cuestiones de examen 2
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
CONOCIMIENTOS PREVIOS:
1. Disponemos de resistencias con 10% de tolerancia (R = 1K, 1K2, 1K8, 2K2, 2K7, 3K3, 3K9, 4K7, 5K6, 6K8, 8K2) y potencimetros de ajuste (P = 1K, 5K, 10K). Escoger dos valores de R y P que permitan generar una resistencia de valor preciso en 10K
2. Representa un generador real de tensin con impedancia interna de 50W que proporciona una tensin de salida en abierto, Vo(t), con 5V de offset y una componente de seal sinusoidal de amplitud 2V y T=20msg. Dibujar la seal Vo(t).
3. Disear un circuito que a partir de un generador ideal de tensin continua de valor 5V nos proporcione una tensin variable entre 0V y 4V. Obtener valores de los elementos resistivos si se quiere que la impedancia de salida mxima del circuito sea de 1K25.
4. En el laboratorio disponemos el generador con seal sinusoidal de 4V de amplitud y un divisor de tensin con dos resistencias iguales. Al medir con las sondas del osciloscopio como en la figura, debemos tener en cuenta que cada sonda del osciloscopio introduce un camino resistivo con una impedancia del orden del MW (Rosc), y el generador tiene una impedancia interna Rg=50W. Calcular las tensiones en ambos canales para cada uno de los tres casos:
a) R = 1K; b) R = 1M; c) R = 47W;
5. Suponer un circuito RC al que se le introduce una seal sinusoidal de amplitud 5V y frecuencia 10KHz. Dibuja la tensin de entrada y la tensin en el condensador para esa frecuencia suponiendo que R = 100K y C = 1mF.
6. Obtener el valor medio y el valor eficaz de las siguientes ondas peridicas:
a)
V
t
VoV1
V
t
VoV1
b)
V
t
V1
TV
t
V1
T
R
50 W
RVi vacio
CH I CH II
4Vmax1KHz
RoscRosc +
-
R
50 W
RVi vacio
CH I CH II
4Vmax1KHz
RoscRosc +
-
+
-
Cuestiones de examen 3
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
c)
V
tVo
V1
T
V
tVo
V1
T
d)
V
tVo
V1T
V
tVo
V1T
e)
V
t
Vo
V1
T
V
t
Vo
V1
T
7. Dibuja aproximadamente la tensin Vo medida en modo DC con los siguientes valores del circuito: Vcc=6V, R1=5K, R2=10K, Rg=40W, Vg(t)= Vsen(wt), V=1V, C=120mF. Teniendo en cuenta que las frecuencias de Vg(t) varan entre 0.1KHz y 10KHz.
Rg
C
R1Vcc
vo
vg
R2Rg
C
R1Vcc
vo
vg
R2
Vgt
t
Vo+Vcc
-Vcc
Vgt
t
Vo+Vcc
-Vcc
8. Utiliza las denominaciones de unidades ms apropiadas para los siguientes valores habituales en Electrnica:
a. Autoinduccin: 0.001 0.0008 0.17 b. Resistencia: 105 3900 50000000 c. Capacidad: 10-3 10-4 0.0000005
9. Representa un generador real de corriente con impedancia interna de 1K que proporciona una corriente de salida en cerrado, Io(t), con 20mA de offset y una componente de seal sinusoidal de amplitud 10mA y T=20msg. Dibujar la tensin que se ver en una resistencia de 100W al conectarle el generador.
Cuestiones de examen 4
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
10. El generador de corriente de la cuestin anterior se conecta a una resistencia de valor desconocido sobre la que medimos en modo DC del osciloscopio una tensin de pico de 3.6V. Cul es el valor de la resistencia?
11. Un generador real de corriente con impedancia interna de 1K, en cerrado proporciona una corriente de salida con una componente de seal sinusoidal de amplitud 100mA y T=20msg. Se conecta (sin el cable) a una resistencia de valor desconocido sobre la que medimos en modo AC del osciloscopio una tensin de pico de 20V. Cul es el valor de la resistencia?
12. Un generador de seal sinusoidal, con impedancia interna de Rg = 50W, se conecta a una resistencia de R=100W sobre la que medimos en modo AC del osciloscopio una tensin de pico de 2V y en modo DC medimos 4V. Qu funcin proporciona el generador?
13. El generador de funciones de la figura tiene 1K de resistencia interna de salida. Se ajusta, con el interruptor abierto, para que nos d a su salida una onda sinusoidal de 6V de amplitud y 2V de OFFSET. Dibuja la forma de onda en vo con el interruptor cerrado medida con el osciloscopio en los modos DC y AC.
Generador de
Funciones 1K
SGenerador
de Funciones 1K
S
14. Se dispone de un generador de seales capaz de ofrecer en circuito abierto una seal cuadrada de 0V de mnima y 5V de mxima. Si la impedancia de salida de dicho generador es de 0K6, qu seal se ver en extremos de una carga de 1K2 con el osciloscopio en posicin AC?
15. Convertir los siguientes valores a microFaradios:
6.2 103 pF 5.4 102 nF 1.2 F
1.3 mF
Cuestiones de examen 5
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
DIODOS:
1. Suponiendo que se utiliza el modelo con tres tramos lineales del diodo, calcular, en el circuito de la figura, la tensin en los extremos del diodo y la intensidad que lo atraviesa. Datos: rd=10W, ri=1M, Vg=0.7V, V=12V, R=1K.
RV DRV D
2. Calcular el valor medio de la tensin de salida considerando el diodo ideal. La tensin de entrada tiene forma triangular con un valor mximo de 5V y una frecuencia de f = 1KHz.
+Vin_
+Vout
_
+Vin_
+Vout
_
3. Si Vz=5V, Izmin=1mA y Pmax=0.5W del zner:
a) cul es la intensidad mxima de salida Io en la fuente de tensin de 5V de la figura?
b) Si Io=0A, se quemara el zner?
+15VIo
1K
+15VIo
1K
4. En el circuito de la figura, siendo Vi=5V y R=10K, lucir el LED? por qu? y con R=100W? Datos del LED: V=2V ; Iledmin=10mA ; Pmaxled=1/4W
ViR
ViR
Cuestiones de examen 6
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
5. Calcular el rango de valores de Vi que mantienen al zner en zona zner sin que se queme. Datos: diodo zner con Vg = 0.7V, Vz = 4v7, Izmin = 1mA, Izmax = 20mA y R = 4K7.
R
R
+Vi
+
Vo_
Dz R
R
+Vi
+
Vo_
Dz
6. Deducir que valor de Vo se obtiene en los siguientes circuitos.
7. Obtener Vo para el circuito siguiente si V1 y V2 son las de la figura. Los diodos son ideales.
+vo-
R
v1
v2
Vcc=15V
+vo-
R
v1
v2
Vcc=15V
8. Dibujar la funcin de transferencia Vo/Vi del circuito de la figura. Suponer Vg=0V, Vz=3V, V=3V.
R
R
+vi
+
vo_
Vz
VR
R
+vi
+
vo_
Vz
V
V
t
Vcc
V2V1
V
t
Vcc
V2V1
R +
vo1-
R
v1v2
R
R
v1v2
+vo2
-
R +
vo1-
R
v1v2
R
R
v1v2
+vo2
-
Cuestiones de examen 7
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
9. En el circuito de la figura V1 y V2 son seales analgicas, obtener la expresin de Vo en funcin de ellas, suponiendo los diodos ideales.
D1v1
R
+v2D2
R
+
+ _vo
D1v1
R
+v2D2
R
+
+ _vo
10. Dibujar las formas de onda en Vo vistas en el osciloscopio en los modos DC y AC. Datos: Vi = (2 + 4sen wt) V, Vz = 4V, Vg=0V.
R
R
+vi
+
vo_
Vz R
R
+vi
+
vo_
Vz
11. Obtener la expresin de la corriente que atraviesa la resistencia R3.
R1=10W
+v2-
+v1-
R2=10W
R3=20W
R1=10W
+v2-
+v1-
R2=10W
R3=20W
12. Calcular la tensin Vo en funcin de V1, sealando las condiciones de conduccin de los dos diodos claramente. Suponer los diodos ideales.
D2
3V7V
D1
R +vo_
v1
D2
3V7V
D1
R +vo_
v1
Cuestiones de examen 8
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
13. Indica el estado de los diodos (ideales) del circuito y el valor de la salida Vo. R=1K, V1=5V, V2=2V, Vz=3V.
R
Vz +vo-
R
V2
v1
R
Vz +vo-
R
V2
v1
14. Determinar la corriente de carga mxima que sobre la resistencia RL puede proporcionar el siguiente montaje. Vi oscila entre 12V y 16V, (Pz)mx=0.75W, Vz=6v3, (Iz)mn=1mA, Rs=1KW.
Rs
RLVzVi IL
Rs
RLVzVi IL
15. Las seales Va y Vb varan entre 5V y 5V. Determina Vo considerando los diodos ideales.
R
vo
(+)
(-)
R
va
vb
R
vo
(+)
(-)
R
va
vb
REPRESENTACIN DE ONDAS:
1. Dibuja la forma de onda de salida vo medida con el osciloscopio en posicin DC y en AC en el circuito de la figura, cuya entrada es la forma de onda vi indicada. Indica valores de tensin slo en el caso DC. El diodo zner se supone de Vg=0.7V y Vz=4v7.
+vi_
+vo_
1K+vi_
+vo_
1K
vi
t
5V
-5V
vi
t
5V
-5V
Cuestiones de examen 9
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
2. Representa la forma de onda de salida vo en el circuito de la figura, cuya entrada es la forma de onda vi indicada. Los diodos zner se suponen de Vg=0.7V y Vz=2v7.
+vi_
+vo_
+vi_
+vo_
vi
t2V
6V
-2V
vi
t2V
6V
-2V
3. Representa las formas de onda de salida de un rectificador de media onda vo1 y otro de onda completa vo2 (ambos con diodos reales de Si), cuya entrada es la forma de onda vi indicada.
vi
t2V
6V
-2V
vi
t2V
6V
-2V
4. Representa la tensin vo e indica en cada momento los diodos que estn en ON.
D1
vi+
D2
+
_vo
D4D3
D1
vi+
D2
+
_vo
D4D3
vi
t
vi
t
5. En el circuito de la figura, representa la tensin ANODO-CATODO (vAK) del diodo D1.
+vi_
C+vi_
C
vi
t
Vm
vi
t
Vm
Cuestiones de examen 10
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
6. Dibujar las formas de onda considerando los diodos reales con Vg=0.7V y Vz=2V.
vo(DC)
t
t
vo(AC)
vi
t
3.5V
-2.5V
RDz+vi
D
vo+
-
R
tR
D
vo(DC)
t
t
vo(AC)
vi
t
3.5V
-2.5V
RDz+vi
D
vo+
-
R
tR
D
7. Representar la forma de onda de salida Vo medida con el osciloscopio en posicin DC y en AC en el circuito de la figura, cuya entrada es la forma de onda Vi indicada. Suponer Vg=0.7V en ambos diodos y Vz=3v7 en el zner.
vo(DC)
t
t
vo(AC)
vi
t
5V
-1V
RDz+vi
D
vo+
-
R
t
R
1ms 2ms
vo(DC)
t
t
vo(AC)
vi
t
5V
-1V
RDz+vi
D
vo+
-
R
t
R
1ms 2ms
TRANSISTORES BIPOLARES:
1. En el circuito vi = 5V, VECsat= 0.2V y b=100. Cul es el estado del transistor y la tensin vo?
a. Para R = 1K; b. Para R = 10K;
2. Calcular el valor de RB que hace trabajar al BJT entre corte y saturacin, y que asegure la mxima respuesta en frecuencia del transistor. Datos: Vcc = 10V, VCEsat= 0.2V, VBE = 0.7V, b = 100, Rc = 10W.
Rb
Rc
Vcc
S Rb
Rc
Vcc
S
100K
R
12V
vivo
100K
R
12V
vivo
Cuestiones de examen 11
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
3. El generador de funciones tiene una impedancia interna de 600W, genera una onda cuadrada entre 0 y 5V. Calcula las resistencias RB mxima y mnima para que el transistor trabaje entre corte y saturacin. Tensin de salida en cada caso. Datos: VBE=0.7V, b=200, VCEsat=0.2V.
Rb
Rc=1K
10V
voGenerador
de Funciones
Rb
Rc=1K
10V
voGenerador
de Funciones
4. Disea, con un LED (Vg=2V, Iledmin=10mA), un transistor NPN (b=100), resistencias y una fuente de tensin de 7V, dos circuitos:
a. Un circuito con BJT trabajando entre corte y saturacin, que con Vi=0 LED NO LUCE, y con Vi =5V LED LUCE, y
b. otro en el que ocurra lo contrario
5. Calcular el punto de operacin del transistor. Datos: VEB=0.7V, b=200, VCC= -12V, Rb= 470K, Rc=1K5.
Rc
Vcc
RbRc
Vcc
Rb
6. Calcular el punto de operacin del transistor. Datos: VBE=0.7V, b=200, VCC=12V, Rb=220K, Rc=1K5.
Rb
Rc
Vcc
Rb
Rc
Vcc
Cuestiones de examen 12
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
REGULADORES CON BJT:
1. Suponiendo al zner bien polarizado en zona zner, deducir el mximo valor de R que mantiene al circuito trabajando como fuente de corriente. Datos: Vcc=10V, Vz=2v7, VBE=0.7V, R1=10W.
Rz R
R1
Vcc
Vz
Rz R
R1
Vcc
Vz
2. Calcula RB para que el transistor est en modo activo sabiendo que la carga (lmpara) necesita 0.1A y 10V. Datos: Vi = 4.3V, Vcc = 12V, b = 200, VEB = 0.7V.
+Vcc
L
PNPRb
vi
+Vcc
L
PNPRb
vi
3. Obtener Rz si Vz=5v7, Izmax=30mA, Izmin=10mA y b =100. Sabiendo que RL (100W , ). Cul es la corriente mxima que se puede obtener en RL?
RL
Vcc=12V
Rz
VzRL
Vcc=12V
Rz
Vz
4. Calcula la intensidad I, suponiendo el zner ideal y en zona zner. Datos: b =100; Vz=5v7; RL =1K y VEB = 0.7V.
a) Para Vcc=-10V. b) Para Vcc=-8V.
Rz
RL
Vcc
Vz I
Rz
RL
Vcc
Vz I
Cuestiones de examen 13
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
5. Disea un regulador de corriente de 10mA con la carga conectada a masa, utilizando una pila de 9V, un zner de 2v7 con Iz=2mA, un transistor bipolar (b = 200) y resistencias.
Rcarga I = f(Rcarga)Rcarga I = f(Rcarga)
6. En el siguiente circuito calcula la corriente I para: a) R=100W, b) R=1K.
1K R
0K1
+12V
Vz=5V
I 1K R
0K1
+12V
Vz=5V
I
CIRCUITOS DE SEAL EQUIVALENTES CON BJT:
1. Dibuja el circuito equivalente para seales alternas del amplificador de la figura, considerando los condensadores como cortocircuitos a las frecuencias de trabajo y el BJT en Activa.
vi RLRe
C2
Rc
Vcc
Rb
C1 vo
vi RLRe
C2
Rc
Vcc
Rb
C1 vo
Cuestiones de examen 14
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
2. Dibuja el circuito equivalente en seales del circuito, suponer el BJT en Activa.
R2vi
R4
Ce
C2
R3
Vcc
R1
R2vi
R4
Ce
C2
R3
Vcc
R1
3. Suponiendo el transistor en activa, dibujar el equivalente en pequea seal del siguiente amplificador. Considerar diodos ideales.
RLRg
C R2
Vcc
R1vo
vi
RLRg
C R2
Vcc
R1vo
vi
4. Obtener el circuito equivalente en seales del esquema de la figura, suponiendo el BJT en activa y el zner ideal en zona zner.
RLRe
C2Rc
Vcc
R1vo
C1
viVz RLRe
C2Rc
Vcc
R1vo
C1
viVz
ETAPA COMPLEMENTARIA:
1. El generador de ondas del laboratorio tiene una resistencia interna de salida de 600 W. Se le conecta directamente una bombilla de 10V y 100mA. Se ilumina? Por qu? En caso negativo, propn un circuito que conozcas para solucionar el problema.
Cuestiones de examen 15
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
2. Determina la tensin vo y el modo de operacin de los transistores T1 y T2, cuando: a) Vi =10V y b) Vi =0.1V.
1K
+12V
vo
-12V
vi
T1
T2 1K
+12V
vo
-12V
vi
T1
T2
3. En el circuito de la cuestin anterior, si vi es una tensin senoidal de amplitud 10V representa la tensin Vo medida con el osciloscopio en el modo AC.
4. Dibuja el circuito equivalente para gran seal del amplificador de la figura, considerando
todas las posibles polarizaciones de los transistores T1 y T2.
1K
+12V
vo
-12V
vi
T1
T2 1K
+12V
vo
-12V
vi
T1
T2
Cuestiones de examen 16
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
TRANSISTORES FET:
1. Se quiere mantener un N-MOS en saturacin dentro del rango de variacin de IDS=(9mA,25mA). Condiciones externas imponen VDS=4V. Qu valores mnimo y mximo de VGS son aceptables? Datos: K=1mA/V2, VT =0V.
2. Determina la tensin de puerta para una corriente de drenador de 16mA en el MOSFET de acumulacin del circuito de la figura, sabiendo que VT=1V, K=4mA/V2 y Vg =2V en el LED.
+5V
D
VG
+5V
D
VG
3. En el inversor NMOS de la figura, calcular el valor lmite que puede tomar RD para que aparezca como vlido un 0 lgico, teniendo en cuenta que dicho 0 lgico slo se entiende si vo 0.5V. Datos: vi = Vdd = 12V, VT = 1V, K = 1mA/V2.
vi
RD
Vdd
vovi
RD
Vdd
vo
4. Calcula el punto de operacin Q(VDS, ID) del transistor MOS de acumulacin en el circuito de la figura, suponiendo la tensin umbral VT=3V y la constante K=0.5mA/V2.
100K
12K
+10V
150K
100K
12K
+10V
150K
Cuestiones de examen 17
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
5. Determina razonadamente el modo de operacin del transistor del circuito de la figura, sabiendo que VT=2V, K=1mA/V2.
1M
1K
+5V
1M
1K
+5V
6. Determina razonadamente el modo de operacin del MOSFET de acumulacin del circuito de la figura, sabiendo que VT=1V, K=4mA/V2.
7. Calcula la IDS del transistor de la figura: Vz = 4V, VT= 1V, K = 1mA/V2, Rz=1K, Rd = 0.5K.
Rd
+12V
Rz
Vz
Rd
+12V
Rz
Vz
8. Obtener el valor de Vz (suponer el zner polarizado en zona zner) para que el MOS trabaje en saturacin con Ids = 8mA. Datos: Vdd = 10V, Rs = 0K5, K = 2mA/V2, VT = 1V.
Rs
Vdd
Rz
Vz Rs
Vdd
Rz
Vz
1M5
3K3
+5V
7.5V 10K
-5V
1M5
3K3
+5V
7.5V 10K
-5V
Cuestiones de examen 18
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
9. Escoge Vz y Vcc para que Q = (4,3V, 9mA) en saturacin. K=1mA/V2, y VT = 1V.
R=0K3
Vcc
Rz
Vz R=0K3
Vcc
Rz
Vz
10. Deducir el punto de operacin del MOS de vaciamiento. Datos: Vdd = 5V, VT = -2V, Vz = 2v7, K = 5mA/V2.
Rg
Rd
+Vdd
Vz
Rg
Rd
+Vdd
Vz
11. Obtener VG y Vdd para que el MOS trabaje en saturacin con Ids=10mA, imponiendo que el zner trabaje en zona zner con Iz=2mA. Datos: Vz=4V, K=10mA/V2, VT=0V, Rs=250W.
VG
Rs
+Vdd
VzVG
Rs
+Vdd
Vz
12. Deducir el valor de Vcc que hace que el LED luzca con ION=16mA y VON=1.2V. Datos: MOS: K=4mA/V2, VT=1V, R1=3K, R2=1K.
+Vcc
D
VG
R2
R1
+Vcc
D
VG
R2
R1
Cuestiones de examen 19
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
REGULADORES CON FET:
1. Dibujar el esquema de un regulador de intensidad con NMOS.
2. Dibuja el esquema de un regulador de intensidad de 4mA con NMOS de acumulacin de VT=2V, K = 1mA/V2, si Vcc = 12V. (utilizar slo resistencias).
3. Disear una fuente de intensidad de 160mA para una carga con resistencia mxima de 30 W. Utilizar un N-MOS con K = 10mA/V2 y VT = 1V. Se dispone de una fuente de alimentacin constante de 10V y resistencias.
CIRCUITOS DE SEAL EQUIVALENTES CON FET:
1. Obtener el circuito equivalente en seales del circuito, suponiendo los puntos de operacin: Q1 = (4.5V, 1.5mA) en Activa y Q2 = (4V, 5mA) en Saturacin y zner en zona zner.
R1
Vcc
Vz R4 R2
R3
T1
T2
R1
Vcc
Vz R4 R2
R3
T1
T2
2. Obtener el equivalente en seales del circuito y la expresin de ids, sabiendo que el zner trabaja en zona zner (ideal) y el MOS en saturacin. Datos: (VGS-VT) = 3V, K = 15mA/V2.
RLRs
CdRd
Vdd
Rzvo
Cs
viVz RLRs
CdRd
Vdd
Rzvo
Cs
viVz
Cuestiones de examen 20
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
AMPLIFICADOR OPERACIONAL:
1. En el circuito de la figura, el AO es un m741 real y la fuente de seal es un generador del laboratorio con Vg = 20 sen(wt) V. Seala qu problema(s) identificas en el diseo del circuito. Datos: R1= 100W, R2 = 1K, R3 = 1M, R4 = 5W, Vcc = 10V.
+Vcc
u741
Generador de
Funciones
R1
R2
R3
vo
R4
+Vcc
u741
Generador de
Funciones
R1
R2
R3
vo
R4
2. La tensin del generador de seales se ajusta en vaco a 2 Vpp. Cul puede ser la razn por la que a la salida del amplificador inversor se midan 10 Vpp si la ganancia es 10 (R2=10*R1)?
R1
R2
vo
+20V
20V
Generador de
Funciones vi
R1
R2
vo
+20V
20V
Generador de
Funciones vi
3. Disea un amplificador de ganancia variable de 1 a 100. Utiliza un potencimetro y el resto de componentes que creas necesarios.
4. Proponer una etapa con AO. Las caractersticas de la etapa sern: impedancia de entrada de 100K, impedancia de salida nula y ganancia en tensin positiva y menor que 1. Datos: se dispone de un A.O., potencimetros y resistencias.
5. Calcula la impedancia de entrada del siguiente circuito para las dos entradas:
R1
R2
R1
R2
v1
v2
vo
+Vcc
Vcc
R1
R2
R1
R2
v1
v2
vo
+Vcc
Vcc
Cuestiones de examen 21
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
6. En el siguiente circuito, dada Vi=5V determina la tensin Vo.
7. Obtener la funcin de transferencia Vo en funcin de Vi.
R
R
R
vi
vo
+Vcc
Vcc
R
R
R
vi
vo
+Vcc
Vcc
8. Obtener la funcin de transferencia del circuito siguiente:
R R
R
v1
vo
+Vcc
Vcc
v2
R R
R
v1
vo
+Vcc
Vcc
v2
9. Calcula la tensin de salida del circuito de la figura, suponiendo AOs ideales.
10K
1K
+Vcc
Vcc
vo
-Vcc
+Vcc
1uA
99K
AO_1
AO_2
10K
1K
+Vcc
Vcc
vo
-Vcc
+Vcc
1uA
99K
AO_1
AO_2
100K 10K
10K
vi
vo
+10V
100K 10K
10K
vi
vo
+10V
Cuestiones de examen 22
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
10. Obtn la funcin de transferencia compleja de Vo en funcin de Vi.
C
R
vo
+Vcc
Vcc
viL
C
R
vo
+Vcc
Vcc
viL
AO Y DIODOS:
1. El fotodiodo del circuito genera una intensidad I=250nA en presencia de luz y de 1nA en oscuridad. Calcular la tensin Vo para la situacin de iluminacin y para oscuridad. Vcc=15V, R1=0K1, R2=10K.
1M
I
+Vcc
R1
vo
+Vcc
Vcc
R2
1M
I
+Vcc
R1
vo
+Vcc
Vcc
R2
2. Determina la tensin vo en el siguiente circuito. Datos: Vg=0.6V para los diodos, Vcc=5V, V1=2V, V2=3V, Vref=1V, R=1K.
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
Cuestiones de examen 23
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
3. Obtener Vo en funcin de V1 y V2, si ambas seales se mueven en el intervalo (-5V, 5V). Suponer diodos y AO ideales.
vo
R
+10V
-10V
AO_2
+10V
D1
D2v2
3V
v1vo
R
+10V
-10V
AO_2
+10V
D1
D2v2
3V
v1
4. Dibujar la funcin de transferencia de Vo en funcin de Vi. Suponer diodo y AO ideales, con los valores: Vref = 3V, Vcc = 10V y Vz = 2v7.
5. Hallar la funcin de transferencia del siguiente circuito suponiendo que el diodo es ideal con Vg=0V (el operacional est alimentado entre +9V y 9V).
R
R
vo
+Vcc
-Vcc
vi
D
R
R
vo
+Vcc
-Vcc
vi
D
6. Obtn la funcin de transferencia del circuito de la figura. Considera los diodos reales.
R1
R2
vo
+Vcc
-Vcc
vi
R3
Z1 Z2
R1
R2
vo
+Vcc
-Vcc
vi
R3
Z1 Z2
R1
vo
+Vcc
VccVz
vref
vi
R1
vo
+Vcc
VccVz
vref
vi
Cuestiones de examen 24
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
7. Representa la forma de onda de tensin en V1 y Vo en el circuito de la figura, siendo cero la carga inicial del condensador y el diodo real (Vg=0.7V). Suponer que el condensador presenta tiempos de carga despreciables comparados con la variacin temporal de la seal.
vi9V
t
vi9V
t
AO Y TRANSISTORES BJT:
1. Calcula, para el circuito de la figura, la corriente que circula por la resistencia RL en funcin de V, R, RL y VCC, suponiendo b elevada.
R
vi
+Vcc
Vcc
+Vcc
RL
PNP
R
vi
+Vcc
Vcc
+Vcc
RL
PNP
Cuestiones de examen 25
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
2. Hallar la funcin vo=f(vi) del siguiente amplificador realimentado. Datos: vi
Cuestiones de examen 26
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
SOLUCIONES
CONOCIMIENTOS PREVIOS:
1. Superiormente se cumplir: 1.1R < 10K; por ejemplo: R = 6K8;
Inferiormente se cumplir: 10K - 0.9R = 3.88K < P P = 5K, P = 10K;
2.
50 W
5V
2Vmax
50Hz
+
-
vo(t)
t
7V
5V
3V
T = 20 ms
50 W
5V
2Vmax
50Hz
+
-
vo(t)
t
7V
5V
3V
T = 20 ms
vo(t)
t
7V
5V
3V
T = 20 ms
3. R = 1K; P = 4K;
R
5V
P
Vo+
-
R
5V
P
Vo+
-
4. a) CH 1 Vi; CH 2 Vi/2; b) CH 1 Vi; CH 2 Vi/3; c) CH 1 2Vi/3; CH 2 Vi/3;
5. Vo/Vi 7.95 10-7; -/2;
6. a) Vmed = Vo; Veff = ( Vo2 + V12 /2 )1/2;
b) Vmed = 2V1/p; Veff = V1 / (2)1/2;
c) Vmed = ( Vo + V1 ) / 2; Veff = [ ( Vo2 + V12 + Vo V1 ) / 3 ] 1/2;
d) Vmed = ( Vo + V1 ) / 4; Veff = [ ( Vo2 + V12 + Vo V1 ) / 6 ] 1/2;
e) Vmed = Vo; Veff = ( Vo2 + V12 / 4)1/2 ;
Cuestiones de examen 27
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
7. ZCmax = 1 / Cwmin j 13.26W < Rg
Cuestiones de examen 28
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
4. Para R = 10K no luce (ION = 0.3mA). Para R = 0.1K s luce (ION = 30mA).
5. Vimin = 14.1V; Vimax = 103.4V;
6. Vo1 = max( V1, V2, 0 ); Vo2 = (V1 + V2)/3;
7. Vo = min( V1, V2, 15V );
Vo
t
V1V2
VccVo
t
V1V2
Vcc
8.
3V
Vo(Vi)
Vi
6V
6V 12V
3V
Vo(Vi)
Vi
6V
6V 12V
9. V1 > 0 y V2 > 0 Vo = 0V; V1 > 0 y V2 < 0 Vo = -V2; V1 < 0 y V2 > 0 Vo = V1; V1 < 0 y V2 < 0 Vo = V1 V2;
10.
VoAC
t
VoDC
t
3V
1V
-1V
+ _
VoAC
t
VoDC
t
3V
1V
-1V
VoDC
t
3V
1V
-1V
+ _
11. V1 > V2 y V1 > 0 Vo = 2V1/3; i = V1/30 (A); V2 > V1 y V2 > 0 Vo = 2V2/3; i = V2/30 (A) V1 y V2 < 0 Vo = 0 V; i = 0 A;
12. Vo = max( V1, 7V, 3V ) 3V;
13. Diodo en directa, Zner ON zner, Vo = 2V;
14. ILmax = 8.7mA;
Cuestiones de examen 29
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
15. Va > 0 y Vb > 0 Vo = Va; Va > 0 y Vb < 0 Vo = Va - Vb; Va < 0 y Vb > 0 Vo = 0V; Va < 0 y Vb < 0 Vo = Vb;
Representacin de ondas:
1. Vo(DC)
t
4.3V
-0.3V
Vo(AC)
t
Vo(DC)
t
4.3V
-0.3V
Vo(AC)
t
2. Vo(DC)
t2.6V
Vo(DC)
t2.6V
3.
Vi
t
6V
2V
-2V
Vo2
t
Vo1
t
5.3V
1.3V
-2V -2V
0.6V
4.6V
Vi
t
6V
2V
-2V
Vo2
t
Vo1
t
5.3V
1.3V
-2V
Vo1
t
5.3V
1.3V
-2V -2V
0.6V
4.6V
4.
V
t
VoVi
D3 y D2 D1 y D4
V
t
VoVi
D3 y D2 D1 y D4
5.
V
t
VAK1Vi
Vg
Vm
-2Vm+Vg
V
t
VAK1Vi
Vg
Vm
-2Vm+Vg
Cuestiones de examen 30
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
6. Vi 3.5V
t
-2.5V
Vo(DC)
1.3Vt
0V
Vo(AC)
0.65Vt
-0.65V
Vi 3.5V
t
-2.5V
Vo(DC)
1.3Vt
0V
Vo(AC)
0.65Vt
-0.65V
7. Vi 5V
t
-1V
Vo(DC)
3.7V
t0V
Vo(AC)
1.85V
t
-1.85V
Vi 5V
t
-1V
Vo(DC)
3.7V
t0V
Vo(AC)
1.85V
t
-1.85V
TRANSISTORES BIPOLARES:
1. a) Activa; Vo = 6.3V; b) Saturacin; Vo =11.8 V
2. RB 0.95K;
3. RBmin = 0K; RBmax = 87.15K;
4. a) RB 43K;
RC = 0.48K;
b) RB 31.61K;
RC = 0.5K;
RB
Vcc
vi
Rc
RB
Vcc
vi
Rc
5. VCE = 4.8V; IC = 4.8mA; Activa.
6. VCE = 5.46V; IC = 4.35mA; Activa.
Cuestiones de examen 31
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
Reguladores con BJT:
1. Rmax = 36.5W;
2. RB = 14K;
3. RZ en ( 210W , 600W ); ILmax = 50mA;
4. a) I = 5 mA;
b) I = 5 mA;
5. RE = 0.2K; RZ = 3.07K;
+Vcc=9V
Rz
RE
Rcarga
PNP
+Vcc=9V
Rz
RE
Rcarga
PNP
6. a) I = 43mA;
b) I = 7.5mA;
Circuitos equivalentes de seal:
1.
b ibrp vp
ib
+
-E
C
ic
B
Vi+
-Vo
+
-RCRB RL
RE
b ibrp vp
ib
+
-E
C
ic
B
Vi+
-Vo
+
-RCRB RL
RE
2.
b ibrp vp
ib
+
-
e
cb
Vi+
-
R1 R2
R3
b ibrp vp
ib
+
-
e
cb
Vi+
-
R1 R2
R3
Cuestiones de examen 32
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
3.
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
Vi+
-
RLE
Rg
R2
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
Vi+
-
RLE
Rg
R2
4.
E
Vi+
-Re
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
RLRCE
Vi+
-Re
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
RLRC
Etapa complementaria:
1. No se ilumina. Conectamos el generador a una etapa complementaria usando la bombilla como resistencia de carga.
2. a) T1 OFF, T2 ON en activa, Vo = - 9.3V;
b) T1 y T2 OFF, Vo = 0V;
3. V
t
VoVi
+10V+9.3V
-10V-9.3V
V
t
VoVi
+10V+9.3V
-10V-9.3V
Cuestiones de examen 33
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
4. Si Vi > 0.7V:
Si 0.7V>Vi > -0.7V:
Si -0.7V>Vi:
Cuestiones de examen 34
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
TRANSISTORES FET:
1. VGSmin = 3V; VGSmax = 4V;
2. VGS = 3V;
3. RD > 1.045K
4. Q( VDS = 4 V; IDS = 0.5mA ); Saturacin
5. Q( VSD = 3.3027V; ISD = 1.697mA ); Saturacin
6. Q( VSD = 1.8747V; ISD = 0.61092mA ); Saturacin
7. IDS = 9mA
8. VZ = 7V;
9. VZ = 6.7V; VCC = 7V;
10. Q( VDS = 2.3V; IDS = 20mA ); Saturacin
11. Vdd = 7V; VG = 4V;
12. Imponiendo saturacin: Vcc = 12V;
Reguladores con FET:
1. +Vcc
R2
RLR1
N-MOS
+Vcc
R2
RLR1
N-MOS
2. Igual que el anterior con R1 = 2R2;
3. Igual que el anterior con R1 = R2;
Cuestiones de examen 35
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
Circuitos equivalentes de seal:
1.
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
ER2
R3
C
G
R4
D
S
ids = gm vgs
vgs
b ibrp vp
ib
+
-
C
ic
B
ER2
R3
C
G
R4
D
S
ids = gm vgs
vgs
2.
Vi+
-RS
G
Rd
D
S
ids = gm vgs = 90 (mA/V) vgs
vgs R4
Vi+
-RS
G
Rd
D
S
ids = gm vgs = 90 (mA/V) vgs
vgs R4
AMPLIFICADOR OPERACIONAL: 1. R1 Rgenerador; R3 Rin+; R4 RoutAO; VCC - = 0V;
2. El generador tiene una impedancia de salida: Rg R1;
3. Con P/R1 = 99;
R1
P
Vi
+Vcc
-Vcc
Vo
R1
P
Vi
+Vcc
-Vcc
Vo
4. P=100K:
P
Vi
+Vcc
-Vcc
Vo
P
Vi
+Vcc
-Vcc
Vo
5. Rin1 = R1; Rin2 = R1 + R2;
Cuestiones de examen 36
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
6. Vo = 0V;
7. Vo = Vi/2;
8. Vo = -V1 + 2V2;
9. Vo = -1V;
10. Vo/Vi = (1 LCw2) j / RCw;
AO y diodos:
1. Con luz: Vo = 15 V; En oscuridad: Vo = 0.101V;
2. Vo = -Vcc + Vg = -4.4V;
3. a) Si V1 > V3 Vo = -10V;
b) Si V1 < V3 Vo = V2;
4. a) Si Vi < (Vz + Vref) = 5.7V Vo = -10V;
b) Si Vi > 5.7V Vo = +10V;
5. a) Si Vi > 0V Vo = -Vi;
b) Si Vi < 0V Vo = 0V;
6. a) Si Vi > 0V Vo = -ViR2/R1; con Vomin = -Vg - VZ2;
b) Si Vi < 0V Vo = -ViR2/R1; con Vomax = +Vg + VZ1;
7.
Vi9v
tVg
V-V+
V1
Vo
Vi9v
tVg
V-V+
V1
Vo
-10V
Vo(Vi)
Vi
10V
5.7V
-10V
Vo(Vi)
Vi
10V
5.7V
Cuestiones de examen 37
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
AO y BJT:
1. IL = ( Vcc V ) / R;
2. Vo = ( 1 + R1/R2 )Vi;
3.
Vi
+20V
-20V
Vo
RB
Rc
+10V
Vi
+20V
-20V
Vo
RB
Rc
+10V
AO y FET:
1. N-MOS en modo hmico con: VDS = 5/7 V; IDS = 30/7 mA;
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