cuestiones examen 2014 15 introducción electrónica digital

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



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 +

-

+

-



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.



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



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



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

-



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



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



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



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



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



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



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



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.



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



2. Hallar la funcin vo=f(vi) del siguiente amplificador realimentado. Datos: vi



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 ;



7. ZCmax = 1 / Cwmin j 13.26W < Rg



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;



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



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.



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



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



4. Si Vi > 0.7V:

Si 0.7V>Vi > -0.7V:

Si -0.7V>Vi:



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;



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;



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



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;

cuestiones examen 2014 15 introducción electrónica digital

Documents