Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

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    2014-2015

    FUNDAMENTOS DE INGENIERA ELECTRNICA I

    Aurelio Garca Marcos

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DELCURSO 2011-2012

    Con los problemas y ejercicios originales

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    PRIMERA SEMANA

    FEBRERO CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    1- Se conectan en cascada tres amplificadores con las siguientes caractersticas:

    1. Amplificador 1: ;101voA ;31 kRi 1001oR

    2.

    Amplificador 2: ;202voA ;22 kRi 2002oR 3. Amplificador 3: ;303voA ;13 kRi 3003oR

    Calcular los parmetros del modelo simplificado del amplificador en cascadasuponiendo que los amplificadores estn conectados en el orden 1, 2, 3.

    A) ;3 kRi ;300oR 4731voA

    B) ;300iR ;3 kRo 4348voA

    C) ;2 kRi ;200oR 3348voA

    D)

    ;200iR ;2 kRo 4438voA

    EJERCICIO

    1.4. Se conectan en cascada tres amplificadores con las siguientes caractersticas.

    1. Amplificador 1:Avo1=10,Ri1=1 k,Ro1=100 2. Amplificador 2:Avo2=20,Ri2=2 k,Ro2=200

    3. Amplificador 3:Avo3=30,Ri3=3 k,Ro3=300

    Calcular los parmetros del modelo simplificado del amplificador en cascada,suponiendo que los amplificadores estn conectados en el orden 1, 2, 3.

    RespuestaRi=1 k,Ro=300 ,Avo=5.357.

    Planteamiento del problema:

    En este tipo de problemas (amplificador en cascada), se construye un amplificadorequivalente, de tal forma que la entrada del segundo se conecta a la salida del

    primero, la entrada del tercero a la salida del segundo y as sucesivamente.

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    Resolucin de la pregunta:

    Representando la cascada de los amplificadores dados:

    La impedancia de entrada de la cascada es igual a la impedancia de entrada delprimer amplificador:

    kRR ii 31

    kRi 3

    La impedancia de salida de la cascadaes igual a la impedancia de salida del ltimoamplificador:

    30030 oRR 300oR

    La ganancia de tensin de la cascadaes igual al producto de las ganancias de cadaamplificador:

    4762301000200

    100020

    2000100

    2000103

    32

    32

    21

    21321

    vo

    io

    ivo

    io

    ivovvvvo A

    RR

    RA

    RR

    RAAAAA

    762.4voA

    La respuesta es:

    A) kRi 3 300oR 762.4voA

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    Resolucin del ejercicio:

    Procediendo de forma anloga tendremos:

    La impedancia de entrada de la cascada es igual a la impedancia de entrada del

    primer amplificador:

    kRR ii 11

    kRi 1

    La impedancia de salida de la cascadaes igual a la impedancia de salida del ltimoamplificador:

    30030 oRR 300oR

    La ganancia de tensin de la cascadaes igual al producto de las ganancias de cadaamplificador:

    357.530

    3000200

    300020

    2000100

    2000103

    32

    32

    21

    21321

    voio

    ivo

    io

    ivovvvvo A

    RR

    RA

    RR

    RAAAAA

    357.5voA

    La respuesta es:

    kRi 3 300oR 357.5voA

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    PREGUNTA

    2- Un diodo tiene un tiempo de transicin de 10 ns. Hallar los valores para losparmetros del circuito equivalente en pequea seal dr y difC , si mAIDQ 8 ,

    Suponiendo un coeficiente de emisin ,1

    n y una temperatura de 300 K.

    A) ,17,1 dr pFCdif 2037

    B) ,25,3 dr pFCdif 3077

    C) ,5,12 dr pFCdif 1118

    D) ,20,5 dr pFCdif 1920

    EJERCICIO

    3.21. Cierto diodo tiene un tiempo de transicin de 10 ns. Hallar los valores para losparmetros del circuito equivalente en pequea seal dr y difC , si mAIDQ 5 ,

    Suponiendo un coeficiente de emisin ,1n y una temperatura de 300 K.

    Respuesta 2,5dr y pFCdif 1920 .

    Planteamiento del problema:

    Nos piden la resistencia dinmica y la capacidad de difusin.

    - La resistencia dinmica viene dada por:

    ( n Coeficiente de emisin)

    DQ

    Td

    I

    nVr => Dnde: ( TV Tensin Trmica)

    ( DQI Corriente en el punto de trabajo)

    - La capacidad de difusin viene dada por:

    ( T Tiempo de transito)

    T

    DQT

    difV

    IC

    => Dnde: ( DQI Corriente punto de trabajo)

    ( TV Tensin Trmica a 300 K)

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    Resolucin de la pregunta:

    - Para la resistencia dinmica tenemos:

    1n ( n Coeficiente de emisin)

    mVVT 26 Siendo ( TV Tensin Trmica)

    mAIDQ 8 ( DQI Corriente en el punto de trabajo)

    Sustituyendo valores:

    25,310*8

    10*26*13

    3

    AV

    InVrDQ

    Td

    25,3dr

    - Para la capacidad de difusin tenemos:

    10T ( T Tiempo de transito)

    mAIDQ 8 Siendo ( DQI Corriente punto de trabajo)

    mVVT 26 ( TV Tensin Trmica a 300 K)

    Sustituyendo valores en la expresin de la capacidad de difusin:

    FV

    As

    V

    IC

    T

    DQT

    dif

    93

    39

    10*077,310*26

    10*8*10*10

    pFCdif 077.3

    La respuesta es:

    B) ,25,3 dr pFCdif 3077

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    Resolucin del ejercicio:

    - Para la resistencia dinmica tenemos:

    1n ( n Coeficiente de emisin)

    mVVT 26 Siendo ( TV Tensin Trmica)

    mAIDQ 5 ( DQI Corriente en el punto de trabajo)

    Sustituyendo valores:

    2,510*5

    10*26*13

    3

    AV

    InVrDQ

    Td

    2,5dr

    - Para la capacidad de difusin tenemos:

    nsT 10 ( T Tiempo de transito)

    mAIDQ 5 Siendo ( DQI Corriente punto de trabajo)

    mVVT 26 ( TV Tensin Trmica a 300 K)

    Sustituyendo valores en la expresin de la capacidad de difusin:

    FV

    As

    V

    IC

    T

    DQT

    dif

    93

    39

    10*923,110*26

    10*5*10*10

    pFCdif 1923

    La respuesta es:

    ,2,5 dr pFCdif 1923

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    PREGUNTA

    3- Se est diseando un transistor NMOS en el que mAiD 5,0 cuando

    Vvv DSGS 5 . Adems las condiciones de fabricacin nos dan qu2/50 VAKP y

    VVto 1 . Suponiendo que 0 , calcular la proporcin anchura-longitud necesariapara el transistor.

    A) 25,2/ LW B) 25,1/ LW C) 25,3/ LW D) 95,0/ LW

    PROBLEMA5.7. Se necesita un transistor NMOS para el que mAiD 5,0 cuando Vvv DSGS 5 .

    Las restricciones de fabricacin nos dan 2/50 VAKP y VVto 1 . Suponer que

    0 . Calcular la proporcin anchura-longitud necesaria para el transistor. Si,2 mL cul es el valor de W? Repetir el problema para .05,0

    Planteamiento del problema:

    La relacin anchura longitud viene dada por:

    ( KP Constante dada por el fabricante)

    KP

    K

    L

    W 2

    Dnde:

    ( K Constante de la corriente de drenaje)

    Para calcular K primero hay que determinar la regin de funcionamiento, ypartiendo de la corriente de drenaje en cada regin se calcula la constante K.

    Regin Corriente Constante de corriente de drenajeCorte 0Di

    Saturacin DStoGSD vVvKi 1

    2

    DStoGSD

    vVv

    iK

    12

    Activa

    DSDSDStoGSD vvvVvKi 122

    DSDSDStoGSD

    vvvVv

    i

    K 12 2

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    Resolucin de la pregunta:

    Hay que comenzar por identificar la regin de funcionamiento:

    toGS Vv => Que el transistor trabaja en la regin de saturacin

    toGSDS Vvv ,

    En la regin de saturacin la corriente de drenaje viene dada por:

    DStoGSD vVvKi 12

    => DStoGS

    D

    vVv

    iK

    12

    Como =0, sustituyendo tendremos:

    2

    2

    3

    2/25,31

    15

    10*5,0VA

    VV

    A

    Vv

    iK

    toGS

    D

    Sustituyendo ste valor en la relacin anchura-longitud:

    25,1/10*50

    /10*25,31*2226

    26

    VA

    VA

    KP

    K

    L

    W

    La respuesta es:

    B) 25,1

    L

    W

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    Resolucin del ejercicio:

    a) Para 0

    Hay que comenzar por identificar la regin de funcionamiento:

    toGS Vv

    => Que el transistor trabaja en la regin de saturacin

    toGSDS Vvv ,

    En la regin de saturacin la corriente de drenaje viene dada por:

    DStoGSD vVvKi 12 => DStoGSD

    vVviK

    12

    Como =0, sustituyendo tendremos:

    2

    2

    3

    2/25,31

    15

    10*5,0VA

    VV

    A

    Vv

    iK

    toGS

    D

    Sustituyendo ste valor en la relacin anchura-longitud:

    25,1/10*50

    /10*25,31*2226

    26

    VA

    VA

    KP

    K

    L

    W

    Para mL 2 => mW 5,2

    La respuesta es:

    mW 5,2

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    a) Para 05,0

    La regin de funcionamiento es la misma ya que:

    toGS

    Vv

    => Que el transistor trabaja en la regin de saturacin

    toGSDS Vvv ,

    En la regin de saturacin la corriente de drenaje viene dada por:

    DStoGSD vVvKi 12

    => DStoGS

    D

    vVv

    iK

    12

    Como 05,0 , sustituyendo tendremos:

    2

    2

    3

    2/25

    5*05,0115

    10*5,0

    1 VA

    VVV

    A

    vVv

    iK

    DStoGS

    D

    Sustituyendo ste valor en la relacin anchura-longitud:

    1/10*50

    /10*25*2226

    26

    VA

    VA

    KP

    K

    L

    W

    Para mL 2 => mW 2

    La respuesta es:

    mW 2

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    PREGUNTA

    4- Un determinado CI est formado por puertas lgicas, cada una de las culesconsume 0,1 mW de potencia esttica. La mxima disipacin de potencia estticaadmisible para el chip es de 20W, cul es el nmero mximo de puertas que puedecontener el chip?

    A) 80000N B) 950000N C) 120000N D) 200000N

    EJERCICIO

    6.9. Suponga que un determinado CI est formado por puertas lgicas, cada una delas cuales consume 0,25 mW de potencia esttica. La mxima disipacin de

    potencia esttica admisible para el chip es de 20 W (esta cantidad no resulta extraacomo disipacin de los circuitos integrados de un computador). Cul es la cantidadmxima de puertas que puede contener el chip?

    Respuesta 80.000 (cantidad considerablemente inferior al nmero de puertas quecontienen los chips de computador de alto rendimiento).

    Planteamiento del problema:

    En este tipo de problemas, para calcular el nmero de puertas, lo que hay que haceres dividir la potencia admisible del chip entre la potencia que consume cada puerta;es decir:

    consumida

    total

    W

    Wpuertasn

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    Resolucin de la pregunta:

    000.2001,0

    20

    mW

    Wpuertasn

    La respuesta es:

    D) 000.200N

    Resolucin del ejercicio:

    000.8025,0

    20

    mW

    Wpuertasn

    La respuesta es:

    000.80N

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    PREGUNTA

    5- Las seales de entrada de un amplificador diferencial son: tsenttv 1502530cos7,01 tsenttv 1502530cos7,0

    2

    Hallar la expresin para la tensin en modo comn, icmv y la diferencial, idv

    A) ,30cos7,0 tvid ,150cos25 tvicm B) ,308,2 tsenvid ,15025 tsenvicm

    C) ,3025 tsenvid ,1504,1 tsenvicm D) ,30cos4,1 tvid ,15025 tsenvicm

    Planteamiento del problema:

    Cmo la tensin de entrada diferencial y tensin de entrada en modo comn, vienen

    dadas por:

    21 iiid vvv

    212

    1iiicm

    vvv

    Solo hay que sustituir valores en ambas expresiones para calcular las tensionespedidas.

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    Resolucin de la pregunta:

    Puesto que la tensin de entrada diferencial y tensin de entrada en modo comn,son:

    21 iiid vvv

    212

    1iiicm

    vvv

    Sustituyendo valores:

    ttsenttsentvid 30cos4,11502530cos7,01502530cos7,0

    tsentsenttsentvicm

    150251502530cos7,01502530cos7,02

    1

    La respuesta es:

    D) ,30cos4,1 tvid ,15025 tsenvicm

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    PROBLEMA 1

    Sea el amplificador en emisor comn de la figura:

    Supngase que, para =300, el punto Q resultante es mAICQ

    24,4 y .51,6 VVCE

    6,183924,4

    026,0*300

    mA

    V

    I

    Vr

    CQ

    T

    kkkRR

    RB 33,35/110/1

    1

    /1/1

    1

    21

    6671/12/1

    1

    /1/1

    1

    kkRRR CLL

    Mtodo rpido de comprobar las respuestas: En la pregunta 6- nos piden VA y en la

    pregunta 7- nos piden la ganancia de corriente iA y la ganancia de potenciaG . Por

    lo qu en las respuestas se ha de verificar la relacin ivAAG

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    6- Hallar los valores de ,VA ,VOA inZ y oZ

    A) ,119VA ,63VOA ;2,11 kZin kZo 8,1

    B) ,109VA ,163VOA ;1185inZ kZo 1

    C)

    ,208VA ,22,2VOA ;600inZ 120oZ D) ,55VA ,77VOA ;3,7 kZin kZo 12

    Resolucin:

    8,1086,1839

    667*300

    r

    R

    v

    vA L

    in

    oV

    1636,1839

    1*300

    k

    r

    R

    v

    vA C

    in

    oV

    11856,1839/13333/1

    1

    /1/1

    1

    rRZ

    B

    in

    kRZ Co 1

    La respuesta es:

    B) ,109VA ,163VOA ;1185inZ kZo 1

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    7- Hallar los valores de iA y G

    A) ;6,64iA 7039G

    B) ;6,16iA 5117G

    C)

    ;7,94iA 9811G D) ;4,22iA 1134G

    Resolucin:

    La ganancia de corriente viene dada por:

    6,642

    1185*109

    kR

    ZAi

    iA

    L

    inV

    in

    oi

    La ganancia de potencia viene dada por el producto entre la ganancia de tensin y laganancia de corriente

    70416,64*109 iVAAG

    La respuesta es:

    A) ;6,64iA 7039G

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    8- Si Vwtsentvs 001,0 , hallar la expresin de tvo

    A) Vwtsentvo 122 B) mVwttvo cos5,72

    C)

    mVwtsentvo 6,76 D) mVwtsentvo 6,67

    Resolucin:

    Tenemos por definicin que:

    tvtv

    tAs

    oV

    De donde:

    tvtAtv sVo *

    Sustituyendo datos:

    mVwtsenVwtsentvtAtv sVo 109001,0*109*

    La respuesta es:

    mVwtsentvo 6,76

    Vemos que la respuesta que nos dan por buena no corresponde con la solucinhallada, es uno ms de los muchos fallos en este tipo de exmenes.

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PROBLEMA 2

    El FET de la figura tiene VVto 2 e mAIDSS 4

    PROBLEMA5.68. El FET de la Figura P5.68 tiene VVto 2 e mAIDSS 4 . Si ,9mAIDQ hallar el

    valor de 2R suponiendo que el dispositivo trabaja en la regin de saturacin. Cules el valor mximo de DR permitido si el punto de trabajo debe permanecer en laregin de saturacin?

    Planteamiento del problema:

    Estamos ante un circuito de cuatro resistencias en el que tendremos:

    Tensin puerta-fuente: DQSSSGSQ IRRR

    RVV

    12

    2 (1)

    Tensin drenador-fuente: DQSDSSDSQ IRRVV (2)

    Adems, en la regin de saturacin tenemos:2toDSS KVI

    Teniendo en cuenta que:

    2toGSQDQ VVKI

    Podemos determinar GSQV :

    K

    IVV DQ

    toGSQ

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    9- Suponiendo que mAIDQ

    9 , hllese el valor de 2R suponiendo que el dispositivo

    trabaja en la regin de saturacin.

    A) ;30,22 MR

    B)

    ;1122 kR C) ;12 MR D) ;122 MR

    Resolucin:

    En primer lugar tenemos:

    2toDSS KVI =>

    222

    /12

    4VmA

    V

    mA

    V

    IK

    to

    DSS

    Teniendo en cuenta que:

    2toGSQDQ VVKI

    Podemos determinar GSQV :

    V

    VmA

    mAV

    K

    IVV DQ

    toGSQ 1

    /1

    92 2

    Cmo adems en el circuito, en la ecuacin (1) tenemos qu:

    DQSSSGSQ IRRR

    RVV

    12

    2

    Sustituyendo valores y resolviendo, determinamos que:

    mAR

    RVV 9*10

    10201 3

    62

    2

    62

    2

    102091

    R

    RVVV

    6

    2

    2

    1021

    R

    RVV => 2

    62 2101 VRVR

    La respuesta es:

    C) MR 12

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    10- Cul es el valor mximo de DR permitido si el punto de trabajo debepermanecer en la regin de saturacin?

    A) 889maxDR

    B)

    kRD 6,1max C) 435maxDR

    D) kRD 5,2max

    Resolucin:

    Para que el dispositivo funcione en saturacin requerimos:

    VVVV toGSQ 21

    VVVVVVtoGSQDSQ

    321

    Teniendo en cuenta la ecuacin (2):

    DQSDSSDSQ IRRVV

    Sustituyendo valores:

    320 DQSD IRR

    320 DQSD IRR

    S

    DQ

    D RI

    R 17

    Por lo tanto:

    88910001889109

    17 3mA

    VRD

    La respuesta es:

    A) 889DMaxR

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    SEGUNDA SEMANA

    FEBRERO CURSO 2011-2012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    1- El circuito de la figura emplea realimentacin negativa. Suponiendo que losamplificadores operacionales son ideales, y usando la restriccin del punto suma,analizar el circuito para hallar el valor de ov .

    A) VVO 11

    B) VVO 1

    C) VVO 11

    D) VVO 12

    PROBLEMA

    2.10. Cada uno de los circuitos mostrados en la Figura P2.10 emplea realimentacinnegativa. Suponer que los amplificadores operacionales son ideales, y utilizar larestriccin del punto suma. Analizar los circuitos para hallar el valor de ov para

    cada circuito.

    Planteamiento del Problema:

    En este tipo de problemas hay que aplicar las leyes de Kirchhoff:

    Para ello s sealizan los nodos y corrientes, despus se analiza el nodo del punto-

    suma donde 0oi , seguido el nodo donde el potencial es igual que en el nodo delpunto-suma y posteriormente el resto de nodos segn el sentido de la corriente.

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Sealando las corrientes y los nodos:

    Por la restriccin del punto-suma, tenemos:

    00i

    VVV BA 5

    Nodo C:

    VkmARiVV CA 63*21

    De dnde:

    VVVVVV AC 1656

    Cmo:

    VVV Co 1

    La respuesta es:

    B) VVo 1

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin del problema:

    Sealando las corrientes y los nodos:

    Por la restriccin del punto-suma, tenemos: ( 00i ; BA VV )

    Nodo B:

    05 BVV => VVB 5

    00i

    Nodo A:

    VVV BA 5

    mAi 21

    Nodo C:

    VkmARiVV CA 63*21 => VVVVVV AC 1656

    Cmo:

    VVV Co 1

    La respuesta es:

    B) VVo 1

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    2- Se dispone de un diodo a una temperatura de 30 C. Sbitamente se le aplica unacorriente directa de 1000 mA y la tensin pasa a ser de 0,75 V. Al pasar variosminutos el diodo se calienta debido a la disipacin de potencia y la tensin bajahasta 0,55 V. Calcular la temperatura final del diodo.

    A) CTfinal

    100

    B) CTfinal 80

    C) CTfinal

    150

    D) CTfinal 130

    PROBLEMA

    3.7. Cierto diodo est a una temperatura de 25 C. De repente, se le aplica unacorriente directa de 100 mA y la tensin pasa a ser de 0,65 V. Tras varios minutos,el diodo se calienta debido a la disipacin de potencia y la tensin es de 0,45 V.Averiguar la temperatura del diodo.

    Planteamiento del problema:

    A medida que el diodo se calienta, su tensin directa disminuye aproximadamente./2 CmV As, la variacin de la temperatura viene dado por:

    T Variacin de temperatura CmVVT /2/

    V Tensin inicial Tensin final

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Sustituyendo valores en la expresin:

    CmVVT /2/

    Tendremos:

    .100)/2/(2,0/2/()55,075,0 CCmVVCmVVVT

    La temperatura del diodo final es:

    .13010030 CCCTTTinicialfinal

    La respuesta es:

    D) .130 CTfinal

    Resolucin del problema:

    Sustituyendo valores en la expresin:

    CmVVT /2/

    Tendremos:

    .100)/2/(2,0/2/()45,065,0 CCmVVCmVVVT

    La temperatura del diodo final es:

    .12510025 CCCTTTinicialfinal

    La respuesta es:

    .125 CTfinal

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    3- Un transistor npn tiene un valor de 100 . Determinar su regin defuncionamiento si AIB 55 e mAIC 5,2

    A)Se halla en la regin de saturacinB)Se halla en la regin activaC)Nos falta informacin para poder afirmar en que regin se hallaD)Se halla en la regin de corte

    EJERCICIO

    4.9. Un transistor npn tiene un valor de 100 . Determinar la regin defuncionamiento si (a) ,2,0 VVBE y ;5VVCE (b) AIB 50 e mAIC 0,2 ; (c)

    ,5VVCE y AIB 50 .

    Respuesta (a) Corte; (b) Saturacin; (c) Activa.

    Planteamiento del problema:

    En este tipo de problemas hay que tener en cuenta las condiciones que ha cumplir el

    transistor en cada regin, estas son:

    Transistor npn

    Regin funcionamiento Condiciones Observaciones

    Regin Activa;0BI

    VVCE 2,0

    ;BBCCBE IRVV BC II

    CCCCCE IRVV

    Regin de Saturacin

    ;0BI

    0 CB II

    ;BBCCBE

    IRVV VVBE 7,0

    ;CCCCCE

    IRVV VVCE 2,0

    Regin de Corte;0BI

    ;5,0 VVBE ;5,0 VVBC

    ;0BI 0CI

    CCCE VV

    En la tabla anterior, tambin figuran las correspondientes ecuaciones, aunque eneste caso no son necesarias.

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Dado qu se cumple que:

    0BI => Regiones de funcionamiento la Activa y/o la de Saturacin

    Y adems tenemos que:

    mAAIB 5,555*100

    mAIC 5,2

    Por lo tanto:

    0 CB II => Que la regin de funcionamiento es la de saturacin

    La respuesta es:

    A) Se halla en la regin de saturacin

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    43

    Resolucin del ejercicio:

    a) ,2,0 VVBE y ;5VVCE

    Como:

    CEBCBE VVV => VVVVVV CEBEBC 2,552,0

    Se verifica que:

    ;5,0 VVBE => Que funciona en la regin de corte

    VVBC 5,0

    Regin de Corte

    b) AIB 50 e mAIC 0,2 ;

    Como:

    050 AIB

    CB

    ImAAI 0,550*100

    Se verifica:

    0BI

    => Que funciona en la regin de Saturacin

    CB II

    Regin de Saturacin

    c) ,5VVCE y AIB 50 .

    Como se verifica que:

    0BI

    => Que funciona en la regin Activa

    ,2,0 VVCE

    Regin Activa

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    4- Un chip de un computador contiene 20000 puertas, que tienen una disipacin depotencia esttica igual a cero. En el caso peor la salida de cada puerta oscila a150MHz. La disipacin de potencia dinmica total que se permite para el chip es de10W. Si la tensin de alimentacin es de 5 V, determinar la carga permitida paracada puerta.

    A) fFCL 130 B) pFCL 800 C) fFCL 40 D) pFCL 150

    Planteamiento del problema:

    En este tipo de problemas la potencia dinmica disipada viene dada por:

    f La frecuencia

    2** SSLdin VCfP Siendo LC La capacidad de carga

    SSV La tensin de alimentacin

    Despejando la capacidad de carga en la expresin de la potencia dinmica:

    2* SSdin

    LVf

    PC

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Sustituyendo valores, la capacidad de carga del chip es:

    pF

    VHz

    WCL 67,2

    510*15010

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    Por lo que la capacidad de carga por puerta ser:

    fFpuertas

    CC LpuertaL 13320000

    La respuesta es:

    A) fFC puertaL 133

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    5- Un amplificador presenta una ganancia de corriente en cortocircuito de 9.Cuando el amplificador funciona con una carga de 100 , la ganancia de corrientees de 7. Calcular la resistencia de salida del amplificador.

    A) 2000R

    B) 2500R

    C) 3500R

    D) 1500R

    PROBLEMA

    1.39. Un amplificador presenta una ganancia de corriente en cortocircuito de 10.Cuando el amplificador funciona con una carga de 50 , la ganancia de corriente esde 8. Calcular la resistencia de salida del amplificador.

    Planteamiento del problema:

    Puesto que la relacin entre la ganancia de corriente en carga y la ganancia decorriente en abierto cortocircuito, viene dada por la expresin:

    iA Ganancia de corriente en carga.

    iscA Ganancia de corriente en cortocircuito.

    Lo

    oisci

    RR

    RAA

    Donde:

    oR Resistencia de salida.

    LR Carga.Puesto que:

    1 Lo

    o

    RR

    R => isci AA

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    - Representando el amplificador en cortocircuito, tenemos:

    Dnde:

    9 isci

    iisc

    i

    Oi A

    i

    iA

    i

    iA

    - Representando el amplificador del enunciado en carga, tenemos:

    Como la ganancia de corriente en carga viene dada por:

    L

    Oisc

    LO

    O

    i

    iisc

    i

    oi

    RR

    RA

    RR

    R

    i

    iA

    i

    iA

    0

    Dnde, nos dicen que:

    7iA

    9isc

    A

    100LR

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Sustituyendo valores:

    Lo

    oisci

    RR

    RAA

    =>

    10097

    O

    O

    R

    R

    OO RR 97007 => 70079 OR

    La respuesta es:

    C) 3500R

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin del problema:

    Del planteamiento de este tipo de problemas tenemos:

    iA Ganancia de corriente en carga.

    iscA Ganancia de corriente en cortocircuito.

    Lo

    oisci

    RR

    RAA

    Donde:

    oR Resistencia de salida.

    LR Carga.

    Sustituyendo valores, en la relacin entre la ganancia en carga y la ganancia encortocircuito:

    Lo

    oisci

    RR

    RAA

    =>

    50108

    o

    o

    R

    R

    De donde:

    oo RR 104008

    4002 oR => 200oR

    La respuesta es:

    200oR

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PROBLEMA 1

    Consideremos el seguidor de fuente de la figura, siendo ;15VVDD ,1 kRL MRR 121 . El transistor NMOS tiene ,/50

    2VAKP ,0 ,5,1 mL

    mW 150 y .1VVto

    Planteamiento del problema:

    K

    KP

    W

    L

    2

    => 2

    2/5,2

    5,1150

    2/50

    2 VmA

    m

    mVA

    L

    WKPK

    Los valores del punto Q deben satisfacer la ecuacin:

    2toGSQDQ VVKI

    Despejando GSQV :

    K

    IVV DQ

    toGSQ

    VVRR

    RVV DDG 5,71010

    10*15* 66

    6

    21

    2

    GSQGS VVV VVS 5,4

    VVVVmA

    mAV

    K

    IVV DQ

    toGSQ 321/5,2

    101

    2

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    52

    6- Hallar el valor de SR para mAIDQ 10

    A) 350SR

    B) 400SR

    C)

    450SR D) 150SR

    Resolucin:

    Sustituyendo valores:

    VVRR

    RVV DDG 5,7101010*15* 66

    6

    21

    2

    GSQGS VVV VVS 5,4

    VVVVmA

    mAV

    K

    IVV DQ

    toGSQ 321/5,2

    101

    2

    Puesto que:

    45010

    5,4mAV

    IVRDQ

    SS

    La respuesta es:

    C) 450SR

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    7- Calcular la ganancia de tensin VA

    A) 72,0VA

    B) 99,0VA

    C)

    29,1VA D) 18,0VA

    Resolucin:

    SILWKPg DQm 316,0105,1/15010*50*2/26

    Lm

    Lm

    in

    o

    V Rg

    Rg

    v

    v

    A

    1

    34,3101000/1450/1/1

    1

    /1/1/1

    1

    LSDL

    RRrR

    989,0310*316,01

    310*316,0

    1

    Lm

    Lm

    in

    oV

    Rg

    Rg

    v

    vA

    La respuesta es:

    B) 99,0VA

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    54

    8- Calcular la resistencia de entrada, inR

    A) MRin 5,0

    B) MRin 2

    C)

    MRin 5,1 D) kRin 3,137

    Resolucin:

    MRR

    RR

    RRRRRin 5,010*5,01010

    10*10

    /1/1

    1// 6

    66

    66

    21

    21

    2121

    La respuesta es:

    A) MRin 5,0

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    55

    PROBLEMA 2

    La tensin de salida de un amplificador operacional vara entre -10 y +10 V y puedesuministrar o absorber 25 mA. El slew-ratees de 10 V/s. Se usa el amplificadoroperacional en la configuracin de la figura:

    PROBLEMA

    2.54. La tensin de salida de un amplificador operacional vara entre -10 y +10 V, ypuede suministrar o absorber 25 mA. El slew-rate es 10 V/s. Se utiliza elamplificador operacional en la configuracin mostrada en la Figura P2.54.(a) Hallar el ancho de banda de potencia del amplificador operacional.(b) Para una frecuencia de 5 kHz y RL=100 , qu tensin mxima de salida es

    posible sin distorsin?(c) Para una frecuencia de 5 kHz y RL=10 k, qu tensin mxima de salida es

    posible sin distorsin?(d) Para una frecuencia de 100 kHz yRL=10 k, qutensin mxima de salida es

    posible sin distorsin?

    Hay un error en el enunciado dnde dice El slew-ratees de 10 V/s, debe decir Elslew-ratees de 1 V/s

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    Planteamiento del problema:

    - En este tipo de problemas, normalmente hay que calcular el ancho de banda depotencia, que viene dado por:

    SR slew-rate (velocidad de subida)

    oMax

    FPV

    SRf

    2 Donde:

    oMaxV Tensin mxima de salida

    - Para calcular la tensin mxima de salida sin distorsin, para una frecuencia y

    carga dadas, hay que tener en cuenta cuando comienzan los recortes, ya que noslimitan la tensin y la corriente.

    Aplicando kirchhfoff, llegamos a:

    L

    ooRR

    Vi11

    2

    Si oMaxo ii (del recorte) =>

    Lo

    oMaxoMax

    RR

    iV

    11

    - En ocasiones la frecuencia dada es superior a la calculada en el ancho de banda depotencia, por lo que hay que calcular la tensin mxima de salida como:

    FP

    oMaxf

    SRV

    *2

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin del problema:

    9- Hallar el ancho de banda de potencia del amplificador operacional.

    A)

    kHzfFP 9,53 B) HzfFP 159 C) kHzfFP 59,1 D) kHzfFP 9,15

    Resolucin:

    El ancho de banda de potencia viene dado por la expresin:

    sVSR /1

    oMax

    FPV

    SRf

    2 Donde: kHz

    V

    sV

    V

    SRf

    oMax

    FP 9,1510*2

    10/1

    2

    6

    VVoMax 10

    La respuesta es:

    D) kHzfFP 9,15

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    10- Para una frecuencia de kHz5 y 100LR Qu tensin mxima de salida esposible sin distorsin?

    A) VVoM 24,1

    B)

    VVoM 98,4 C) VVoM 49,2

    D) VVoM 23,9

    Resolucin:

    Teniendo en cuenta que los recortes pueden comenzar cuando la tensin de salidaalcanza 10 V, o cuando la corriente de salida alcanza 25 mA.

    22 R

    Vi

    o

    Lo iii 2 L

    Lo

    L

    o

    L

    ooo

    RR

    RRV

    RRV

    R

    V

    R

    Vi

    2

    2

    22

    11

    L

    oL

    R

    Vi

    Sustituyendo valores:

    mAk

    kV

    RR

    RRVi

    L

    Loo 1,100100*100

    10010010

    2

    2

    Se verificara que mAImAi oMaxo 251,100 . Por lo que no puede alcanzarse la

    mxima tensin de salida posible VVoMax 10

    Por lo que, en este caso la tensin mxima de salida, se da cuando maxoo Ii :

    Si en la expresin:L

    Loo

    RR

    RRVi

    2

    2 despejamos oV :

    Vk

    kmA

    RR

    RRiV

    L

    LoMaxoMax 497,2100100

    100*10025

    2

    2

    La respuesta es:

    C) VVoM 49,2

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin del problema:

    c) Para una frecuencia de de kHz5 y ,10 kRL qutensin mxima de salida esposible sin distorsin?

    Teniendo en cuenta que los recortes pueden comenzar cuando la tensin de salidaalcanza 10 V, o cuando la corriente de salida alcanza 25 mA.

    22

    R

    Vi o

    Lo iii 2 L

    Lo

    L

    o

    L

    ooo

    RR

    RRV

    RR

    V

    R

    V

    R

    Vi

    2

    2

    22

    11

    L

    oL

    R

    Vi

    Sustituyendo valores:

    mAkk

    kkV

    RR

    RRVi

    L

    Loo 1,110*100

    1010010

    2

    2

    Como se verificara que mAImAi oMaxo 251,1 . Se puede alcanzar la mxima

    tensin de salida posible VVoMax 10

    La respuesta es:

    C) VVoMax 10

    Limitada por el mximo de la tensin de salida

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    d) Para una frecuencia de kHz100 y ,10 kRL qu tensin mxima de salida esposible sin distorsin?

    En esta situacin la frecuencia que nos dan es superior al ancho de banda de

    potencia calculado en el apartado a); es decir:

    kHzfkHzf FP 9,15100

    Por lo que de la expresin, del ancho de banda de potencia:

    max2 oFP

    V

    SRf

    Despejando la tensin mx. de salida tendremos:

    FP

    of

    SRV

    2max

    Sustituyendo valores:

    VkHz

    sV

    f

    SRV

    FP

    o 59,1100*2/10

    2

    6

    max

    VVo 59,1max

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    ORIGINAL

    SEPTIEMBRE CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    1- Una fuente de 20 V suministra 1,5 A a un amplificador determinado. La potenciade la seal de salida es de 3 W y la potencia de la seal de entrada es de 0,8 W.Calcular la potencia disipada en el amplificador y su rendimiento.

    E)

    ;42,33 WPd %8

    F) ;08,27 WPd %10

    G) ;33,22 WPd %12

    H) ;6,4 WPd %20

    Planteamiento del problema:

    Puesto que ha de verificarse:

    dSi PPPP 0 => 0PPPP Sid

    Dnde:

    WPi 8,0 Potencia de entrada

    WAVIVP SSS 305,1*20 Potencia suministrada por la fuente

    WP 30 Potencia de salida

    ???dP Potencia disipada

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Por lo tanto:

    WWWWPd 8,273308,0

    El rendimiento viene dado como la relacin entre la potencia de salida y la potenciasuministrada por la fuente, es decir:

    %10%100*30

    3%100*0

    W

    W

    P

    P

    S

    La respuesta es:

    B) ;08,27 WPd %10

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    2- Cul de los siguientes es un valor aproximado para la tensin trmica a unatemperatura de 300 K?

    A)

    mVVT 15 B) mVVT 26 C) mVVT 36 D) mVVT 8

    Planteamiento del problema:

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    La tensin trmica a 300 K, tiene un valor aproximado a 26mV

    La respuesta es:

    B) mVVT 26

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    69

    PREGUNTA

    3- Un transistor npn tiene un valor de .100 Determinar la regin defuncionamiento si (a) VVBE 3,0 y VVCE 5 ; (b) AIB 45 e mAIC 1

    A)(a) Transistor en corte, (b) Transistor en saturacinB) (a) Transistor en saturacin, (b) Transistor en regin activaC) (a) Transistor en corte, (b) Transistor en regin activa.D)(a) Transistor en regin activa, (b) Transistor en saturacin.

    Anlisis del problema:

    En este tipo de problemas hay que tener en cuenta las condiciones que ha cumplir eltransistor en cada regin, estas son:

    Transistor npn

    Regin funcionamiento Condiciones Observaciones

    Regin Activa;0BI

    VVCE 2,0

    ;BBCCBE IRVV BC II

    CCCCCE IRVV

    Regin de Saturacin;0BI

    0 CB II

    ;BBCCBE

    IRVV VVBE 7,0

    ;CCCCCE

    IRVV VVCE 2,0

    Regin de Corte;0BI

    ;5,0 VVBE ;5,0 VVBC

    ;0BI 0CI

    CCCE VV

    En la tabla anterior, tambin figuran las correspondientes ecuaciones, aunque eneste caso no son necesarias.

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    a) Para un transistor npn con: VVBE 3,0 y VVCE 5

    Teniendo en cuenta que:

    CEBCBE VVV => VVVVVV CEBEBC 3,553,0

    Como se verifica que:

    VVBE 5,0

    => Que el transistor (a) est en la regin de corteVVBC 5,0

    b) Para un transistor npn con: AIB 45 e mAIC 1 . Tenemos que:

    mAAIB 5,445*100

    Puesto que:

    0BI

    => Que el transistor (b) esta en saturacin

    CB II

    La respuesta es:

    A) (a) Transistor en corte, (b) Transistor en saturacin

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    PREGUNTA

    4- Un JFET de canaltiene VVto 4 . Adems, mAiD 1 para VvGS 3 y VvDS 5 .

    Hallar DSSI para este dispositivo.

    A) mAIDSS 101

    B) mAIDSS 54

    C) mAIDSS 16

    D) mAIDSS 26

    Anlisis del problema:

    La corriente de saturacin con polaridad cero, viene dada por la expresin:

    2toDSS KVI

    Donde la constate Kes funcin de la corriente y esta a su vez depende de la reginde funcionamiento, de acuerdo a los valores de la siguiente tabla:

    Tabla de condiciones

    Regin Condiciones CorrienteCorte toGS Vv 0Di

    hmica toGS Vv

    toGSGS Vvv

    DSDSDStoGSD vvvVvKi 122

    Saturacin toGS Vv

    toGSGS Vvv DStoGSD vVvKi 1

    2

    Una vez comprobada la regin de funcionamiento, se calcula la constante K y sesustituye dicho valor en la expresin:

    2toDSS KVI

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    Nos estn pidiendo la corriente de saturacin con polarizacin cero, luego ya nosestn indicando que la regin de funcionamiento es la de saturacin; no obstante

    podemos comprobarlo:

    Primero toGS Vv La regin de funcionamiento es la de saturacin

    Segundo toGSDS Vvv

    Puesto que el valor de la corriente de saturacin con polarizacin cero viene dada

    por: 2toDSS

    KVI

    En la regin de saturacin para la corriente viene dada por:

    2toGSD vvKi

    Despejando la constante de drenaje:

    2toGSD

    vv

    iK

    Por lo tanto la corriente de saturacin con polaridad cero ser:

    2

    2 to

    toGS

    DDSS V

    vv

    iI

    Sustituyendo valores:

    mAV

    VV

    mAV

    vv

    iI to

    toGS

    DDSS 164

    43

    1 22

    2

    2

    La respuesta es:

    C) mAIDSS

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    5- Una capacidad de carga de 100fF es excitada por un inversor con una frecuenciade 300 MHz y una amplitud de VDD= 2,5 V. Determinar la potencia disipada.

    A)

    mWPdin 39,0 B) mWPdin 11,1

    C) mWPdin 19,0

    D) mWPdin 77,0

    Anlisis del problema:

    La potencia dinmica disipada viene dada por:

    f Frecuencia en MHz

    2** SSLdin VCfP Donde: LC Capacidad de carga en fF

    SSV Tensin de alimentacin en V

    El enunciado tiene un fallo, la frecuencia la han dado en Hz cuando queran darla enMHz: MHzf 300

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Resolucin de la pregunta:

    La potencia dinmica disipada viene dada por:

    2** SSLdin VCfP

    Donde:

    MHzf 300

    fFCL 100 mWVCfP SSLdin 1875,05,210*100*10*300**21562

    VVSS 5,2

    La respuesta es:

    C) mWPdin 19,0

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PROBLEMA 1

    Considerar el circuito cargador de bateras de la figura adjunta, siendo los valorescorrespondientes de VVm 22 , 5R y VVB 15 . Hallar la expresin de la

    corriente como funcin del tiempo.

    Anlisis del problema:

    La ecuacin del circuito de la figura es:

    RtiVwtsenV Bm

    La corriente como una funcin del tiempo, ser:

    R

    VwtsenVti Bm

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    76

    6- Hallar la corriente de pico, suponiendo un diodo ideal

    A) AIMax 5,2

    B) AIMax 3,0

    C)

    AIMax 4,4 D) AIMax 4,1

    Resolucin:

    La corriente mxima se da cuando el cociente de la expresin:

    R

    VwtsenV

    ti Bm

    Sea mximo, y est ser mximo cuando el sen(wt) sea igual a 1. Por lo que laintensidad mxima se expresar como:

    R

    VVti Bm

    Sustituyendo valores en la expresin de la intensidad Max.

    AA

    VVV

    R

    VVI BmMax 4,15

    7

    5

    1522

    La respuesta es:

    D) AIMax 4,1

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    77

    7- Hallar la expresin de la corriente en funcin del tiempo

    A)

    R

    wtsenVVti mB

    2

    B)

    R

    wtsenVti

    m

    C)

    R

    VwtsenVti mB

    2

    D)

    R

    VwtsenVti Bm

    Resolucin:

    En el anlisis del problema ya se obtuvo la expresin de la corriente en funcin deltiempo, viene dada por:

    R

    VwtsenVti Bm

    La respuesta es:

    D) R

    VwtsenVti Bm

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    78

    A condicin de que esta expresin se obtiene un resultado positivo.De lo contrario, i (t) = 0. Para determinar el intervalo para el que el diodo est en elestado en que debemos resolver esta ecuacin:

    Provided that this expression yields a positive result.Otherwise i(t) = 0. To determine the interval for which the diode is in the on state

    we must solve this equation:

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    79

    8- Hallar el porcentaje de cada ciclo en el que el diodo est con conduccin.

    A)El porcentaje es del 25,3%B)El porcentaje es del 11,2%C)El porcentaje es del 8,3%D)

    El porcentaje es del 5,3%

    Resolucin:

    Resolviendo encontramos dos races: wt /775,01 y wt /37,22 radian.

    T1y T2se indican en las formas de onda mostradas en la pgina anterior. El periodode la cermica de seno es wT /2 . As, el porcentaje del tiempo que el diodo esten conduccin es:

    Diodo en conduccin %3,25100*/2

    /775,0/37,2

    w

    ww

    La respuesta es:

    A) El porcentaje es del 25,3%

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    80

    Solving we find two roots: wt /775,01 and wt /37,22 radian.T1 and t2 are indicated on the waveforms shown on the preceding page. The periodof the sine ware is wT /2 . Thus the percentage of the time that the diode is on is.

    Diode on %3,25100*/2/775,0/37,2

    w

    ww

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    81

    PROBLEMA 2

    Un amplificador presenta una resistencia de entrada de 30 , una resistencia desalida se 15 y una ganancia de corriente en cortocircuito de 3000. La fuente deseal presenta una tensin interna de 100mV rms, y una impedancia interna de 180, la carga del amplificador es una resistencia de 10 .

    Anlisis del problema:

    Representando el amplificador en cortocircuito, tendremos:

    Acoplando la fuente y la carga tendremos:

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    82

    9- Hallar la ganancia de corriente y la ganancia de tensin del amplificador.

    E) ;1200iA 800VA

    F) ;800iA 650VA

    G)

    ;1800iA 600VA H) ;1500iA 300VA

    Resolucin:

    Como tenemos que:

    18001015

    153000

    0

    00

    L

    isc

    i

    iRR

    RA

    i

    iA

    60030

    101800

    i

    LiVR

    RAA

    La respuesta es:

    C) ;1800

    iA 600

    VA

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    83

    10- Si la fuente de alimentacin proporciona una tensin de 10 V y suministra unacorriente media de 2 A, calcular la potencia disipada en el amplificador.

    E) WPd 5,18

    F)

    WPd 9,12

    G) WPd 1,9

    H) WPd 9,23

    Resolucin:

    Puesto que:

    dSi PPPP 0 => 0PPPP Sid

    Dnde:

    410*108600*1800 iVAAG

    mVRR

    RVV

    Si

    iSi 29,1418030

    301,0

    W

    R

    VP

    i

    ii 8,6

    30

    10*29,14232

    WGPP i 35,710*8,6*10*10864

    0

    WIVP SSS 202*10

    WWWWPPPPSid

    65,1235,72010*8,6 60

    La respuesta es:

    B) 9,12dP

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    RESERVA

    SEPTIEMBRE CURSO 2011-2012

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    PREGUNTA

    1- Dos puntos de la regin de saturacin de un transistor NMOS son: ( ,2VvGS

    mAiD 1 ) y ( ,3VvGS mAiD 4 ). Suponer que 0 . Calcular los valores de tov y K

    para este transistor.

    A) ,1Vvto 5/5,0 VmAK

    B) ,12,0 Vvto 5/75,0 VmAK

    C) ,3,4 Vvto 5/5,1 VmAK

    D) ,5,2 Vvto 5/5,3 VmAK

    Resolucin:

    En la regin de saturacin, tenemos que 2toGSD vvKi . Sustituyendo los valoresobtenemos dos ecuaciones:

    221 tovKmA

    234 tovKmA

    Dividiendo la segunda entre la primera, se obtiene:

    2

    2

    2

    34

    to

    to

    v

    v

    Resolviendo, determinamos que:

    22 69444 totototo

    vvvv

    071032

    toto vv

    VVvto 133,26410

    6

    7*121010 2

    El nico resultado posible es VVto 1 , ya que para VVto 33,2 el primer punto no

    estara en la regin de saturacin por no verificar:

    toGS Vv

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    Sustituyendo en cualquiera de las dos ecuaciones que encontramos:

    221 tovKmA => 2

    22 /112

    1

    2

    1VmA

    VV

    mA

    v

    mAK

    to

    La respuesta es:

    A) VVto 1 2/1 VmAK

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    PREGUNTA

    2- Dos transistores Q1 y Q2 conectados en paralelo son equivalentes a un solotransistor, tal y como se ve en la Figura. Si los transistores tienen cada unoIES1=IES2= 1310 A, y 1 = 2 = 100, hallar IESy para el transistor equivalente. Suponer la

    misma temperatura para todos los transistores.

    A) ;150 AIES

    1310

    B) ;200 AIES1210*3

    C) ;100 AIES1310*2

    D) ;300 AIES

    1310*2,5

    Resolucin:

    Sealizando las corrientes en ambos transistores:

    Debido a que los transistores son idnticos y VBE es la misma para ambostransistores, podemos concluir que IC1= IC2y IB1= IB2. As tenemos:

    100

    2

    21

    1

    1

    21

    21

    B

    C

    BB

    CC

    B

    Ceq

    i

    i

    ii

    ii

    i

    i

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Por otra parte, tenemos:

    21 EEE iii

    1/exp1/exp21

    TBEESTBEESE

    VvIVVIi

    1/exp1/exp21 TBEESeqTBEESESE VvIVVIIi

    As se concluye que:

    AIII ESESESeq13

    21 10*2

    La respuesta es:

    C) ;100 AIES1310*2

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    93

    PREGUNTA

    3- Consideremos un diodo con polarizacin directa, de manera que

    T

    DSD

    nV

    vIi exp

    . Suponer que VVT 026,0 y .1n Qu incremento debemos aplicar a Dv paratriplicar la corriente?

    A) mVvD 18 B) mVvD 3,8 C) mVvD 5,28 D) mVvD 2,58

    Resolucin:

    Supongamos que tenemos 1DV para una corriente de 1Di y para DDD vVV 12 nosdicen que 12 3DD ii , entoncespodemos escribir:

    TDSDTDDSD nVVIinVvVIi /exp33/exp 1112

    TDSTDTDS nVVInVvnVVI /exp3/exp/exp 11

    Simplificando:

    3/exp TD nVv

    Tomando logaritmos

    3ln/ TD nVv

    mVnVv TD 5,283ln026,0*13ln

    La respuesta es:

    C) mVvD 5,28

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    PREGUNTA

    4- En el circuito de la figura adjunta se emplea realimentacin negativa. Utilizar larestriccin del punto-suma (para ambos amplificadores operacionales) para obtener

    la expresin de las ganancias de tensin

    in

    o

    v

    VA 11 y

    in

    o

    v

    VA 22 .

    A) ;3/71A 3/52 A B) ;3/41 A 3/72A C) ;3/81 A 3/72 A D) ;3/41 A 3/82 A

    Resolucin:

    Sealizando las corrientes y los nudos:

    Nudo A:

    inin Riv =>R

    vi inin

    21 iiiin

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    Nudo B:

    1oB vv

    Adems: RivB 41

    CB vv

    Nudo C:

    3vvC => 31 vvvv CoB => 31 vvo eR

    vi o

    41

    1

    R

    vi 33

    R

    vii 334

    Nudo D:

    33

    43 vR

    vRRivv D => 13 22 oD vvv

    RivD 42

    Cmo adems:

    2oD vv => 12 2 oo vv eR

    vi o

    42

    2

    Cmo:

    21 iiiin => 021 iiiin

    044

    21 R

    v

    R

    vi ooin

    Por lo que:

    04

    2

    411

    R

    v

    R

    v

    R

    v ooin =>

    4

    3

    4

    2

    4

    1111 oooin vvvv => 3

    411

    in

    o

    v

    vA

    34

    1 A

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    97

    Por otra parte como:

    3

    82

    21

    122 A

    v

    v

    v

    vA

    in

    o

    in

    o

    382 A

    La respuesta es:

    D)3

    41 A ; 3

    82 A

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    99

    PREGUNTA

    5- Un amplificador determinado presenta una ganancia diferencial 000.60dA . Sise interconectan los terminales de entrada y se les aplica una seal de 1,1 V segenera una seal de salida de 0,11 V. Cules son la ganancia de modo comn deamplificador y la CMRR, expresadas en dB?

    I) ;10dBAcm dBCMRR 75 J) ;20dBAcm dBCMRR 116 K) ;20dBAcm dBCMRR 57 L) ;30dBAcm dBCMRR 125

    Resolucin:

    La ganancia en modo comn del amplificador viene dada por:

    1,01,1

    11,0

    icm

    ocmcm

    V

    VA

    La ganancia en modo comn en decibelios viene dada por:

    dBAA cmcmdB 201,0log20log20

    dBAcmdB

    20

    La razn de rechazo en modo comn viene dada por:

    cm

    d

    dBA

    ACMRR log20

    Sustituyendo valores:

    dBA

    ACMRR

    cm

    d

    dB 56,1151,0

    10*6log20log20

    4

    La respuesta es:

    B) ;20dBAcm dBCMRR 116

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    100/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    100

    Puesto que ha de verificarse:

    cm

    d

    A

    ACMRR log20

    Puesto que el logaritmo del cociente es igual a la diferencia de los logaritmos:

    cmd

    cm

    d AAA

    Alog20log20log20

    Dnde:

    dBAd 56,95000.60log20log20

    dBAcm 201,0log20log20

    Por lo tanto:

    56,1152056,95log20 dA

    La nica respuesta que verifica esta condicin es:

    B) ;20dBAcm dBCMRR 116

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    101

    PROBLEMA 1

    Se conecta un amplificador ideal de transconductancia que presenta una ganancia detransconductancia en cortocircuito de 0,1 S, como muestra la figura adjunta.

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

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    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    102

    6- Calcular la resistencia xxx ivR / vista en bornes de entrada.

    A) 20xR

    B) 10xR

    C)

    30xR D) 40xR

    Resolucin:

    Por otra parte al tratarse de un amplificador de transconductancia (Fuente decorriente controlada por tensin), tenemos:

    Analizando las corrientes

    Nodo A:

    inmscx vGi

    Nos piden:

    x

    xx

    i

    vR Dnde: inx vv

    Por lo tanto:

    101,0

    11

    SGvG

    v

    i

    vR

    mscinmsc

    in

    x

    xx

    La respuesta es:

    10xR

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    103/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    103

    7- Recalcular si el amplificador presenta una resistencia de entrada de 1.000 , unaimpedancia de salida de 20 y una ganancia de transresistencia en circuito abiertode 10

    A) 23,2xR

    B)

    57,4xR

    C) 32,2xR

    D) 28,4xR

    Resolucin:

    Representando el esquema del amplificador, tendramos:

    Desde el circuito podemos escribir:

    i

    xi

    R

    vi

    o

    imocxix

    R

    iRvii =>

    o

    mocoi

    o

    xx

    R

    RRi

    R

    vi

    De donde:

    io

    moc

    ioo

    moc

    o

    o

    o

    i

    i

    o

    mocoi

    o

    ii

    ii

    x

    xx

    RR

    R

    RRR

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    R

    RRi

    R

    iR

    iR

    i

    vR

    111

    Sustituyendo valores:

    227,2

    10*20

    10

    10

    1

    20

    1111 1

    3

    4

    3io

    moc

    io

    x

    RR

    R

    RR

    R

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    104/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    104

    La respuesta es:

    A) 23,2xR

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    105/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    105

    PROBLEMA 2

    La siguiente figura muestra el diagrama de circuito simplificado de un inversorlgico:

    Anlisis del problema:

    Representacin de los circuitos en estado cerrado y abierto:

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    106/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    106

    8- Suponiendo una carga en circuito abierto, hallar OHV y OLV

    A) ;1VVOH VVOL 5

    B) ;5VVOH VVOL 1

    C)

    ;7VVOH VVOL 4 D) ;4VVOH VVOL 7

    Resolucin:

    Con el interruptor cerrado, tenemos:

    VVRR

    RVV DDOL 12501000

    2505

    21

    2

    Con el interruptor abierto, la tensin de salida es VOH= 5 V.

    La respuesta es:

    B) ;5VVOH VVOL 1

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    107/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    107

    9- Hallar el valor de PDt . Suponga un pulso de entrada que conmuta abruptamenteentre ambos niveles lgicos. Ntese que:

    /exp41 ttvo

    Donde es la constante de tiempo del circuito, de 0,4ns.

    A) nstPD 38,1 B) nstPD 3,11 C) nstPD 83,0 D) nstPD 12,6

    Resolucin:

    La figura muestra la forma de onda para la transicin de alto a bajo

    Nos dicen que el voltaje de salida viene dado por

    /exp41 ttVo

    Donde:

    - es la constante de tiempo del circuito.

    - La constante de tiempo es el producto de la capacitancia y la resistencia deThevenin de la puerta con el interruptor cerrado.

    - La resistencia de Thevenin es la combinacin paralela de la 1 k y 250 resistencias que es 200 .

    As tenemos nsCCRD 4,0200 . tPLH es el tiempo requerido en el voltaje desalida para hacer la mitad de la transicin (momento en el que tenemos Vo= 3V).

    Es decir:

    /exp413 PHLt

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    108/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    108

    Resolviendo encontramos:

    nstPHL 277,02ln

    Ecuacin CRCRt DDPHL 6931,05,0ln ,se aplica para la transicin de bajo a altocon RD= 1 kW. As en este caso tenemos:

    nsCRCRt DDPLH 386,16931,05,0ln

    Finalmente tendremos:

    nsttt PLHPHLPD 832,021

    La respuesta es:

    C) nstPD 832,0

  • 7/24/2019 Problemas de Los Examenes Del Curso 2.011-2.012

    109/109

    PROBLEMAS DE LOS EXMENES DEL CURSO 2011-2012

    10- Hallar la disipacin de potencia esttica si la salida est a nivel alto

    A) 20 mVB) 10 mVC) 32 mVD) 0 mV

    Resolucin:

    Puesto que cuando VVOH 5 la corriente es nula; es decir; 0DDI y la potencia

    disipada, viene dada por 0 DDDDIVP

    - La disipacin de potencia esttica con la salida a nivel alto es cero.

    La respuesta es:

    D) 0mW