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
Problemas de Examen 3
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 4
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 5
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 6
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 7
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 8
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 9
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 10
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 11
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 12
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 13
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 14
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 15
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 16
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 17
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 18
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 19
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
b)
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta esttica de carga
VCEq2=6.4V
ICq2=143mA
250mA
15V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta esttica de carga
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
Recta esttica de carga
VCEq1=1.54V
ICq1=1.6 mA1.8 mA
10V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta esttica de carga
VCEq2=7.6V
ICq2=16 mA
66.6mA
10V
| IC1 |
| VCE1|
Q1
Recta esttica de carga
VCEq1=1.54V
ICq1=1.6 mA1.8 mA
10V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta esttica de carga
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;
Problemas de Examen 20
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 21
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
c) | IC1 |
| VCE1|
Q1
Recta dinmica de carga
VCEq1=7.2V
ICq1=1.95mA
15V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta dinmica de carga
VCEq2=0.2V
ICq2=3.44mA
15V
| IC1 |
| VCE1|
Q1
Recta dinmica de carga
VCEq1=7.2V
ICq1=1.95mA
15V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta dinmica de carga
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
Recta esttica de carga
VCEq2=5.7V
ICq2=3.58mA
8.33mA
10V
| IC2 |
| VCE2|
Q2
Recta esttica de carga
VCEq2=5.7V
ICq2=3.58mA
8.33mA
10V
Problemas de Examen 22
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Recta esttica de carga
VCEq1=5.2V
ICq1=3.4 mA
6 mA
12V
| IC1 |
| VCE1|
Q1
Recta esttica de carga
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;
Problemas de Examen 23
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 24
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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
Problemas de Examen 25
Fundamentos de Electrnica - 1 Ingeniera de Tecnologas y Servicios de Telecomunicacin
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;