Febrero 2011-2012 1ª Semana.pdf

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PRIMERA SEMANA FEBRERO CURSO 2011-2012

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4

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

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

2. Amplificador 2: ;202 voA ;22 kRi 2002oR

3.

Amplificador 3: ;303

voA ;13 kRi

3003oR

Calcular los parmetros del modelo simplificado del amplificador en cascada

suponiendo 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

Resolucin:

Representando la cascada de los amplificadores dados:

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

primer amplificador:

kRR ii 31

kRi 3

La impedancia de salida de la cascadaes igual a la impedancia de salida del ltimo

amplificador:

30030 oRR

300oR


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La ganancia de tensin de la cascada es igual al producto de las ganancias de cada

amplificador:

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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2- Un diodo tiene un tiempo de transicin de 10 ns. Hallar los valores para los

parmetros del circuito equivalente en pequea seal dr y difC , si mAIDQ 8 ,

Suponiendo un coeficiente de emisin ,1n 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

Resolucin:

Nos piden la resistencia dinmica y la capacidad de difusin.

- 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

A

V

I

nVr

DQ

Td

25,3dr


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- 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

9

3

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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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 necesaria

para el transistor.

A) 25,2/ LW

B) 25,1/ LW

C) 25,3/ LW

D) 95,0/ LW

Resolucin:

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

1

2

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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4- Un determinado CI est formado por puertas lgicas, cada una de las cules

consume 0,1 mW de potencia esttica. La mxima disipacin de potencia esttica

admisible para el chip es de 20W, cul es el nmero mximo de puertas que puede

contener el chip?

A)

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

Resolucin:

000.2001,0

20 mW

Wpuertasn

La respuesta es:

D) 000.200N


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10

5- Las seales de entrada de un amplificador diferencial son:

tsenttv 1502530cos7,01 tsenttv 1502530cos7,02

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

21

2

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

21

2

1iiicm

vvv


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

Anlisis del problema:

Se aplica el teorema de superposicin; es decir, se divide el circuito en dos:

Circuito de polarizaciny circuito de alterna.

Analizando el circuito de continua. Podemos hallar las coordenadas del punto Q(

CQI , CEV ).


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Resistencia de base:21

2121

*//

RR

RRRRRB

Tensin de base:

21

2*

RR

RVV DDB

Corriente de base: EEBBBEB IRIRVV => EBBEB

BRR

VVI

1

Tensin colector-emisor: EECCCCCE IRIRVV

Nota:En este caso ya nos dan las coordenadas del punto Q, por lo que ya no son

necesarios los clculos anteriores.

Analizando el circuito de alterna:

Sustituyendo el transistor por el Modelo de Pequea seal

,// 21 RRRB LCL RRR //

Ganancia de tensin:

667

21

2*1//

21

21

kk

kk

RR

RRRRR LCL

r

R

v

vA L

in

ov

Dnde:

6,183924,4

026,0*300

mA

V

I

Vr

CQ

T


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14

Ganancia de tensin en cortocircuito:

r

R

v

vA C

in

ovo

Impedancia de entrada:

rR

rRrRZ

B

BBin

*//

Impedancia de salida:

Co RZ

Ganancia de Corriente:

L

inv

in

in

L

inv

in

in

L

o

in

oi

R

ZA

Z

v

R

vA

Z

v

R

v

i

iA

*

Ganancia de potencia:

iV AAG *

Conclusiones del problema:

6,183924,4

026,0*300

mA

V

I

Vr

CQ

T

k

kk

kk

RR

RRRRRB 33,3

510

5*10*//

21

2121

667

21

2*1*//

kk

kk

RR

RRRRR

LC

LCLCL

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 iV AAG *


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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:

Sustituyendo valores en las expresiones del anlisis:

8,1086,1839

667*300

r

R

v

vA L

in

ov

8,108vA

1636,1839

1*300

k

r

R

v

vA C

in

ovo

163voA

11856,18393333

9,1839*3333*//

rR

rRrRZ

B

BBin

1185inZ

kRZ Co 1

kZo 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

tAin

oV Dnde sin

insinRZ

Ztvtv

Por lo tanto:

tvtAtv inVo * => sin

insVo

RZ

ZtvtAtv

*

Sustituyendo datos:

mVwtsenVwtsenRZ

ZtvtAtv

sin

insVo 6,76

5001185

1185001,0*8,108*

La respuesta es:

mVwtsentvo 6,76


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PROBLEMA 2

El FET de la figura tiene VVto 2 e mAIDSS 4

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:

2

toDSS KVI

Teniendo en cuenta que:

2

toGSQDQ VVKI

Podemos determinarGSQ

V :

K

IVV DQ

toGSQ


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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:

2

toDSS KVI =>

2

22/1

2

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

6

2

2

102091

R

RVVV

6

2

2

1021

R

RVV => 2

6

2 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 debe

permanecer 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


320 DQSD IRR

320 DQSD IRR => SDQ

D RI

R 17

Por lo tanto:

88910001889109

17 3

mA

VRD

La respuesta es:

A) 889DMaxR

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