Folleto del Ing. Rubio

7/17/2019 Folleto del Ing. Rubio

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACION

ELECTRÓNICA II: PROBLEMAS

RESUELTOS Y PROPUESTOS

(BORRADOR 6.0)

PROFESOR: ING. GÓMER RUBIO ROLDÁN

OCTUBRE 2014

Contenido

1. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES BJT Y FETs ................................................. 3

2. AMPLIFICADORES DE PEQUEÑA SEÑAL CON BJT Y FETs ............................... 46

3. RESPUESTA DE FRECUENCIA ............................................................................... 91

4. AMPLIFICADORES DE POTENCIA ....................................................................... 155

4.1. AMPLIFICADORES DE POTENCIA CLASE A ............................................................ 155

4.2. AMPLIFICADORES DE POTENCIA CLASE B ............................................................ 177

5. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ............................................................................ 199

6. AMPLIFICADOR OPERACIONAL .......................................................................... 228

6.1. OPAMP REAL ........................................................................................................ 228

6.2. APLICACIONES CON OPAMPs ............................................................................... 265

1. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES BJT Y FETs

Problema No. 1.1

En el siguiente circuito, determinar los puntos de operación (ID , V DS) delos transistores.

Datos.- Q1: IDSS = 10mA, VP = -4V;

Q2: IDSS = 5mA, VP = -5V;

Q3: k = 0.3mA/V², VT = 2V

Como G y S están cortocircuitados:

Vs = 0.5*ID2 = (0.5) (5) = 2.5V

– –

2.5 – VGS1 = 10(1 + 0.25VGS1)²

2.5 – VGS1 = 10(1 + 0.5VGS1 + 0.0625VGS1²)

2.5 – VGS1 = 10 + 5 VGS1 + 0.625VGS1²

0 = 7.5 + 6* VGS1 + 0.625* VGS1²

( ) VGS1a = -8.123V VGS1b = -1.477V

0 < | VGS1| < | Vp1| 0 < 1.477 < 4 V GS1= -1.477V

ID1= 2.5 – VGS1 ID1= 2.5 + 1.477 ID1 = 3.977mA

IX = ID1 + ID2 Ix = 5 + 3.97 Ix = 8.97mA

POR MALLA: 18 – ID1 – VDS1 – Ix*1 = 0

18 – 3.977 – 8.97*1 = VDS1 V DS1 = 5.05V

VDS1sat = 4V V DS1 no está saturado

VDS1 + 1* ID1 = VDS2 + ID2*0.5

5.05 + 3.977 = VDS2 + 5*0.5

5.05 + 3.977 – 5*0.5 = VDS2

V DS2 = 6.527 V

VG3 = VDS2 + ID2*0.5

VG3 = 6.527 + 5*0.5

V G3 = 9.027 V

V S3 = 0 V

VGS3 = VG3 – VS3 V GS3 = 9.027 V

ID3 = k*( VGS3 – Vt)² ID3 = 0.3*(9.027 – 2)²

ID3 = 14.81mA

VDS3 – 18 + ID3*0.8 = 0

VDS3 = 18 – 14.81*0.8

V DS3 = 6.152 V

Problema No. 1.2

En el circuito dado:

a) Determine el valor de V DD (asuma que todos los transistores están en

región activa y que V DSQ1 = 8V).

b) Calcule los puntos de operación (ID ,V DS) para Q1 , Q2 , Q3.

Q1:IDSS1 = 8mA, VP = -4V; Q2: IDSS2 = 2mA; Vp = -2V; Q3: IDSS3= 8mA; VT = -

VGS2 = VG2 – VS2

VG2= 0 ^ VS2 = 0

V GS2 = 0V

ID2 = ID1

ID2 = IDSS2

ID2 = ID2 = 2mA

VGS1 = VG1 – VS1 V S1 = V DS2

VGS1 = 0 – VDS2

2mA = 8mA*(1 + 0.25* VGS1

)² 2 = 8*(1 + 0.5 VGS1

+ 0.0625

VGS1²)

2 = 8 + 4 VGS1 + 0.5 VGS1²

0 = 6 + 4 VGS1 + 0.5 VGS1²

V GS1a = -2V V GS1b = -6V

0 < | VGS1| < |Vp1| 0 < |2| < |4|

VGS1 = VG1 – VS1

-2 = 0 – VS1 VS1 = 2V VS1= VDS2

V DS2 = 2 V

Q2: V DS2 = 2V; Id2 = 2mA; V GS2 = 0V

Q1: V DS1 = 8V; Id1 = 2mA; V GS1= -2V

POR MALLA: VDD - VDS1 – VDS2 = 0

VDD = 8 + 2

V DD = 10V

VGS3 = VG3 – VS3 VGS3 = VDS2 - 0

V GS3 = 2V

ID3 = 8*(1.5)² ID3 = 18mA

VDD – (200* ID3) – VDS3 = 0 VDS3 = 10 – (200*18mA)

V DS3 = 6.4V

Q3: V DS3 = 6.4v; ID3 = 18mA

Problema No. 1.3

En el siguiente circuito, calcular el punto de operación del transistor

Q1: Q2: Q3:

IDSS =10mA IDSS =8mA K=0.3 Vp= -4V Vp= -5V Vt= 1V

Vz= 4V

Vd= 0.7V

Análisis para Q1

VGS1= VS1 -> VGS1=0V

Si VGS1=0 -> ID1= IDSS1

Análisis para Q2

VGS2= VS2 -> VGS2=0V

Si VGS2=0 -> ID2= IDSS2

Del gráfico se observa:

Id= ID1-ID2

Id= IDSS1- IDSS2=10mA-8mA

VDS2= VD+ R3* Id

VDS2= 0.7V+ 4.7K(2mA)

VDS2=10.1V

VDS1=+V- VDS2

VDS1= 20V- 10.1V

VDS1= 9.9V

VDS1= Vp1- VGS1=4V

VDS2= Vp1- VGS2=5V

Análisis para Q3

VG3= R3*Id VS3=R4* ID3 -> VGS3= (R3*Id- R4* ID3)

ID3= K(VGS3-VT)2

ID3= 4.52mA

VDS3=+V-(R5+R4) ID3 -> VDS3=10.06V

VGS3= 4.88V

Problema No. 1.4

Determine los puntos de operación de los transistores M1 y Q1:

Datos.- β = 20; IDSS = 5ɱ A ; Vp = 1V

Se abre

Como es NPN el voltaje debe ser ( +). Cuando es PNP el voltaje debe ser

(-) sino el transistor está saturado.

+VGS-IB

+ V C E -

+ V D S -

Se asume que el y se vuelven a realizar los cálculos.

El transistor Q1 está saturado ya que debe ser (+) en el MOSFET de

agotamiento || || || ||

Problema No18.

En el siguiente circuito determine los puntos de operacionde Q1(ID,VDS) ,

Q2(IC,VCE)

Respuestas

Problema No 5.

Determinar Vo1 y Vx

Datos:

Hallar Vo1

VGS2 = 0 ID2 = IDSS = 2mA VGS1 = Vx – 0.7 – 1K

(201IB3)ID1 = ID2 + IB3 Asumo Ib3 despreciable; ID1=ID2 VG=0, VS

= 0.7 + 1.5k(201IB)

ID1 = IDSS (1 - )2 VGS1 = -0.7 – 1K (201 IB3)

ID1 = 8mA (1 - )2

Reemplazando en las ecuaciones:

2mA = 8mA (1 +

2mA = 8mA

2mA = 8mA + 4 VGS1 + 0.5 VGS12

0 = 6mA + 4.0049 VGS1 + 0.5 VGS12

Soluciones

VGS11 = -2V tomando este valor que no se excede de Vp

VGS12 = -6V

Reemplazando los datos en la ecuación (3)

VGS1 = -Vs , entonces Vs = 2V

IE3 = Vo1 = 1.5K IE3 =

Vo1 = 2.7µV

Problema No 6.

En el siguiente circuito, encontrar los puntos de operación de los transistores.

Datos: MOSFET: ID=5 mA, Vp=3 V BJT: =100

El circuito equivalente quedara así:

IG=0 ID=Is e

Ahora:

Por mallas:

Por malla:

Problema No 7.

En el siguiente circuito:

a) Calcule VDS, ID, VCE y Ic.

b) Si VCEsat=0, calcule R b mínima para saturar al transistor.

Datos: IDSS=10mA, Vp= -4V =50

Solución:

El circuito queda así:

Trabajando con 1. ;

Por malla:

PQ : (ID =1.6mA, VDS=11.68 V)

Trabajando con 2.

Por malla:

Parte b:

Problema No 8.

En el circuito mostrado a continuación, calcular los puntos de operación tanto del

BJT como del FET

Datos:

IDSS=10mA

Β=180

En análisis DC se abren los capacitores y redibujando el circuito se obtiene lo

obtenemos lo siguiente:

=1,4809V

Redibujamos y obtenemos lo

Aplicando shotky:

Igualando las ecuaciones se obtiene lo siguiente:

Resolviendo la ecuación general se obtiene:

|| || Por lo tanto

ID= 0.3785mA

Por mallas:

Se debe recordar que el voltaje V CE es negativo debido a que es una

configuración PNP.

Problema No 9.

En el circuito mostrado a continuación, calcular los puntos de operación tanto

para el BJT como para el FET.

β=100

IDSS=10mA

Al realizar el análisis DC se abren los capacitores, por lo que al aplicar Thevenin

y redibujar el circuito, se obtiene:

Aplicando la ecuación general se tiene:

Por mallas:

( ) Recordar que es una configuración PNP.

Problema No 10.

Para el siguiente circuito calcule el punto de operación de cada transistor,

indicando en que zona se encuentran operando.

Datos:Q1: IDSS=10 mA, |Vp=5V|

Q2: β=100

R13MΩ

1.5kΩ

100kΩ

ID + IB

Problema No 23.

Encontrar el valor de IE en Q2

a) 0.35mA

b) 0.07mA

c) 1.9mA

d) 2.09mA

Dispositivo Valor

V 24[V]|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

IG = 0 IE

Reemplazando VGS en la ecuación 1

El JFET (Q1) es de canal tipo n => VP = - 4[V]

Reemplazando valores:

Resolviendo la ecuación cuadrática:

Calculando el valor de la corriente de emisor:

Problema No 24.

Determine el voltaje VE de Q1

a) 2.1V

b) 5.34V

d) 4.6V

Dispositivo Valor

V 24[V]

|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ] R 5 2.2[kΩ]

Problema No 25.

Calcular el voltaje VDS1 en Q1

a) 17.9V

b) 11.3V

c) 4.7V

d) 23,3V

ANÁLISIS DC

Dispositivo Valor

V 24[V]|V P| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Problema No 26.

Calcular en el

transistor Q2 el valor

de VCE

a) 23.3V

b) 11.3V

c) 19.4Vd) 17.9V

ANÁLISIS DC

Dispositivo Valor

V 24[V]

|Vp| 4[V] V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Problema No 34.

En el siguiente circuito, la corriente continua ID en el transistor Q2 es:

*VGSQ: VGS en el punto de operación de Q2

a) 4.4 mA

b) 4.6 mA

c) 0.3 mA

d) 1.3 mA

ELEMENTO VALOR

R1 1MΩ

R2 100KΩ

R3 5KΩ

R4 1KΩ

R5 8KΩ

R6 2KΩ

+Vcc 22V

K 0.3mA/V2

VGSQ 2V

Q1 Β=100

Problema No 35.

En el siguiente circuito, el voltaje continuo VDS del transistor Q2 es:

a) 22 V

b) 11 V

c) 3 V

d) 20.5 V

COMO SE PIDE VDS SE DEBE ANALIZAR EL CIRCUITO EN DC DEBIDO A ESTO

LOS CAPACITORES SE ABREN

ELEMENTO VALOR

R1 1MΩ

R2 100KΩ

R3 5KΩ

R4 1KΩ

R5 8KΩ R6 2KΩ

+Vcc 22V

K 0.3mA/V2

VGSQ 2V

Q1 Β=100

+ V D S -

Problema No 22.

Determine la corriente ID en (DC) del transistor Q1

a) 6.49mAb) 2.02mA

c) 0.51mA

d) 2.24Ma

Dispositivo Valor

V 24[V]|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Problema No 30.

Dado .

Calcule el Punto de operación de Q1

Ic ID IG

Problema No 31.

Dado .

Calcule el Punto de operación de Q2

Problema No 32.

Determine de Q1

a) 1.567 V

b) 0.9728 V

c) 0.853 V

d) Ninguna de las anteriores

Problema No 33.

a) Calcule los puntos de operación de Q1, Q2, Q3

b) Encuentre Vx

Datos: Q1: IDSS= 8mA, Vp= -5V; Q2: K= 0.3 mA/

, VT= 2V; Q3:

2. AMPLIFICADORES DE PEQUEÑA SEÑAL CON BJT Y FETs

Problema No12.

En el siguiente circuito, asumiendo que los transistores se encuentran en la zona

lineal, determine Zi, Zo, Av (Vo/Vi).

Q1: , , .Q2: , Q3: ,

Solución:

Análisis DC:

Análisis AC: || ||

Problema No11.

En el siguiente circuito, asumiendo que los transistores se encuentran en la zona

lineal, determine Zi, Zo, Av.

Datos. Q1:

Solución:

Análisis DC:

Análisis AC:

- 3,68

2.14 M Ω

|| || || ||

Problema No13.

Para el siguiente circuito determine:

a) La expresión literal y valor numérico para la impedancia de entrada Zi.

b) La expresión Literal y valor numérico para la impedancia de salida Zo.

c) La expresión Literal y valor numérico para la ganancia de voltaje Av.

Datos Q1: , , .Q2: ,

Solución

re = 0.0099 || ||

|||| ||

Problema No14.

Determine:

Datos K=0,3[mA/], , ,β=99, hie=1k

v1= =15II1.5II II10MII(1+1)= 15II1.5II0.087II10000II2=0.078

= -12.6

= = -0.074

= = 0.5

= = 0.04

Zi= = 135M

Zo=0.01II = 0.0052k =5.2

Problema No15.

En el siguiente circuito calcular:

a) Av=Vo/Vi*

Datos.- Q1: gm=6uV

Q2: hfe=100, hie=1K

Rd2=R 1||R 2

Rd2=4K

Zi=R G=0.5MΩ

Zo=R C=2.2K

|| 202

||| =-0.0134

Problema No16.

Para el siguiente circuito encuentre:

a) La expresión literal y valor numérico para la ganancia de voltaje ⁄ .

b) La expresión literal y valor numérico para la impedancia de entrada .c) La expresión literal y valor numérico para la impedancia de salida .

d) La expresión literal y valor numérico para la ganancia de corriente

Análisis DC

Problema No17.

Asumiendo que los transistores se encuentran en la zona activa. Determine

Solución:

Se procede a realizar el análisis en AC

Asumo que es grande por lo tanto usando el siguiente circuito tenemos:

Reemplazando en

Reemplazando

entonces se puede concluir que esta correcto lo que se asumió

anteriormente.

Para hallar se analiza el siguiente circuito:

Para hallar

Problema No19.

Para el siguiente circuito se pide:

a) Graficar el circuito equivalente en AC

b) La expresión literal y el valor numérico de la ganancia de voltaje Av =Vo /Vi

c) La expresión literal y el valor numérico para la impedancia de entrada Z i

d) La expresión literal y el valor numérico para la impedancia de salida Zo

e) La expresión literal y el valor numérico para la ganancia de corriente

Ai=Io /Ii

300kΩ

100kΩ

a) Circuito equivalente en AC

g mV g s

2 k Ω

i b h f e

1 k Ω

2 k Ω

R 7 1 0 0 k Ω

h i e 2

i b h f e 2

1 k Ω

2 k Ω

+ V g s

b) Ganancia de voltaje Av =V o/V i

Suposición:

| | ‖‖ ; ‖‖ ;

‖‖‖ ‖ ;

‖ ; ; ‖ ‖ ‖

Evaluando las ecuaciones:

‖ ‖

‖‖‖‖ || ;

c) Impedancia de entrada:

d) Impedancia de salida:

e) Ganancia de corriente:

AMPLIFICADORES MULTIETAPAS

Problema No20.

Dado el siguiente ejercicio:

a) Calcular los puntos de operación Q1 y Q2

b) Calcular Av, Zo.

DATOS:

Q1(VT=1V, K=0.3mA/V2)

Q2 (hfe=100, VEB=0,7V) Vcc=22v

ANÁLISIS DC

Capacitores: Circuito Abierto

VTH= 22( ) = 2V = VG1

VGS1 = VG1 - VS1 = 2 - 0 = 2V

ID1 =k(VGs1 - VT)2 ID1 = 0.3m(2 -1)2= 0.3mA

m1: -22 + 5(0.3) + V1= 0

V1= 22 -1.5 = 20.5V

IB ≈ 0

m2: V1-22+0,7 +1IE = 0

IE= 0.8mA IC= (

IB IE= (

IC= (IE =0,79mA

IB = 7,9u A

Q1 (ID=0.3mA, VG1 = 2V) Q2 (IC=0.79mA, VCE = 19.62V)

ANÁLISIS AC

re = = 32.5Ω

Zo = 2k Ω

ΔvT= Δv1 Δv2 Δv3= ( ) ( )

ΔvT= -(0.98)(2.78)(0.95) = 2,58

Obs. la ganancia es negativa por que la configuración es Source Común.

Problema No 21.

En el siguiente circuito determinar:

a) Punto de operación

b) Av1, Av2, Zi, Zo1, Zo2

DATOS: hFE=100, VBE= 0.7V, VZ=10 R Z= 1K

ANALISIS EN DC

Análisis AC

Problema No 27.

Calcular el valor de A VT de todo el sistema (Análisis Ac)

b) 0.96

d) Ninguna de las anteriores

R= R 4|| R mo||R 2||R 5= 8.2||R mo||1.5||2.2

R= 0.8KΩ

Dispositivo Valor

V 24[V]

|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ] R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Rs=Rmi || (Rmo || R+Re)(hfe+1) Rmi--> ∞ , Rmo-->∞

Rs=(R+re)(hfe+1)= 82.05K

Problema No28.

Calcular el valor de Zi(Análisis Ac)

a) 1 MΩ

b) 2 MΩ

c) 25MΩ

d) 1.5 MΩ

Dispositivo Valor

V 24[V]|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Problema No29.

Calcular el valor de ZO(Análisis AC)

a) 0.038kΩ

b) 100kΩ

c) 2MΩ

d) 32kΩ

Analisis AC

Dispositivo Valor

V 24[V]|Vp| 4[V]

V BE 0.7[V]

IDSS 1[mA]

β 100

R 1 1[MΩ]

R 2 1.5[KΩ]

R 3 2.2[KΩ]

R 4 8.2[kΩ]

R 5 2.2[kΩ]

Problema No 33.

En el siguiente circuito, la impedancia de entrada , para una frecuencia de

operación en banda media es:

a) 1 MΩ

b) 100

c) 91 KΩ

d) 1.1

ELEMENTO VALOR

R1 4K Ω

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

+Vcc 22V

K 0.3mA/V2

VGSQ 2V

Q1 Β=100

Problema No 36.

En el siguiente circuito, la ganancia de Voltaje total , para una

frecuencia de operación en banda media es:

a) 2.7

c) 1.5

Mediante las siguientes ecuaciones podemos obtener ieque necesario para el cálculo re y de gm que son

necesarios para calcular la ganancia.

ELEMENTO VALOR

R1 1MΩ

R2 100KΩ

R3 5KΩ

R4 1KΩ

R5 8KΩ

R6 2KΩ

+Vcc 22V

K 0.3mA/V2

VGSQ 2V

Q1 Β=100

El cálculo de la ganancia para este circuito está dado por:

Donde la ganancia de colector común de la segunda etapa es aproximadamente

uno ( ). Para el análisis de ganancia de la primera etapa: ||

Si se quiere ser preciso con los valores podemos calcular la ganancia de la

segunda etapa

Problema No 37.

En el siguiente circuito, La impedancia de salida , para una frecuencia

de operación en banda media es:

a) 0.66 KΩ

b) 2 KΩ

c) 73.01 Ω

d) 100 Ω

ELEMENTO VALOR

R1 1MΩ

R2 100KΩ R3 5KΩ

R4 1KΩ

R5 8KΩ

R6 2KΩ

+Vcc 22V

K 0.3mA/V2

VGSQ 2V

Q1 Β=100

Problema No 38.

En el siguiente circuito, la impedancia de entrada , para una frecuencia de

a) 2.1 KΩ

b) 1 KΩ

c) 250 KΩ

d) 239 KΩ

ELEMENT

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ R3 2.4KΩ

R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ

RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 39.

En el siguiente circuito, la impedancia de salida , para una frecuencia de

a) 1 KΩ

b) 0.7 KΩ

c) 2.1 MΩ

d) 2.28 KΩ ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ

R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 40.

En el siguiente circuito, la ganancia de voltaje , para una frecuencia de

a) 2.56

c) 0.5

d) 10 ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ

RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 41.

En el siguiente circuito, la ganancia de corriente para una frecuencia en

banda media es:

a) -0.65

b) -2.2

d) -0.01ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ

R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 42.

En el siguiente circuito, la corriente continua ID en el transistor Q2 es:

a) 4.10 mA

b) 1.21 mA

c) 2.4mA

d) 10 mA ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ

R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ

RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 43.

En el siguiente circuito, el voltaje continuo VDS del transistor Q2 es:

a) 3.40 V

b) 6.64 V

c) 6.15 V

d) 1.82 V

Como se puede observar se elige el Id2 porque el Vgs1 es muy pequeño a

ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ

R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ

RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 44.

En el siguiente circuito, el voltaje continuo VE del transistor Q1 es:

a) 4.53 V

b) 13.19 V

c) 13.89 V

d) 9.35 V

ELEMENTO VALOR

R1 2.1MΩ

R2 270KΩ

R3 2.4KΩ R4 1.5KΩ

R5 10KΩ

R6 47KΩ

R7 1.1KΩ

R8 2.4KΩ

Rin 1KΩ

RL 1KΩ

Q2 IDSS=8ma

VP=-4V

Q1 β=120

+V +16Vdc

Problema No 62.

En el siguiente circuito calcule la ganancia ∆V

Q1: hie1 =0.524 K, hf e1 =100, β1 =100

Q2: hie2 =9.42 K, hf e1 =100, β2 =100

Solución:

Análisis AC:

Primera etapa: es una configuración emisor común; por lo tanto:

Por lo tanto:

Segunda etapa: también es una configuración emisor común:

Tercera etapa: es un divisor de tensión:

Por lo tanto:

Problema No 45.

Determinar Av, Zi, Zo

Datos: Q1: K= 0.3mA/

, VT= 2v, VGS= 3v; Q2: β=99

Problema No 45.

Encuentre una expresión literal y los valores para Av, Zo, Zi

Datos: Q1: K= 0.3 mA/

, VT= 2V; Q2, Q3: β= 100

3. RESPUESTA DE FRECUENCIA

Problema No 45.

Determine el punto de operación de Q1.

c) En análisis DC, los capacitores se abren.

Dispositivo Valor

Vcc 24[V]

Rs 100[Ω]

V BE 0.7[V]

β 100

R 1 7.5[KΩ]

R 2 1.87[KΩ]

R E 1[KΩ]

R C 3[kΩ]

CE 54.4[

Cs 50.42[ F]

Cc 1.32 [ F]

RL 1[KΩ]

Problema No 46.

gm=3mA/V

a) Encontrar las frecuencias de corte en baja frecuencia.

b) Graficar bode |Δv| vs f.

c) Determinar la función de transferencia Δv(s).

Para determinar fo, asumo Cs -> cortocircuito

Xcs a la frecuencia de fo

Se cumple aceptablemente, luego, asumo que Cs se cortocircuita

Cs: cortocircuito; Vgs=0 => gmVgs=0

Y por lo tanto la fuente se abre. Luego:

Redibujando el circuito:

Se ha encontrado Voca e Iocc en términos de Vi, porque Vi es el único parámetro

que no cambia si abro o cortocircuito la salida. Se debe de tomar muy en cuentaque no es lo mismo los parámetros en C.A. que en C.C. (Vgsca≠Vgscc)

Calculando la frecuencia de corte:

Grafica de bode: aquí se necesita encontrar los valores de la magnitud en

|Δv|=> Δvmax

Δvmin

Δvmax => el circuito tendrá a los capacitores en cortocircuito

En forma general:

(Si existe un Cs)

Chequeando el resultado para comparar con lo asumido:

Ci: fs2=39.88 Hz

fs1=15.92 Hz

=> está cercano a 1, que fue lo que nos dice el

cortocircuito Ci

Esto quiere decir que asumir Ci en cortocircuito fue correcto

A fsi ya el efecto no es tan despreciable, sin embargo , y esto es que

para más del 71% de la señal Vi lo asumido es correcto.

0 50 100 150 200 250

g a n a n c i a ( d B )

frecuencia (Hz)

Grafico de Bode

Co: fs2=39.88 Hz

fs1=15.92 Hz

=> asumir Co en cortocircuito es correcto

A fs2 el efecto puede ser ya considerado, sin embargo el error que se introduce

es Δv≈-10.59, es decir 6% de error. Lo asumido es correcto.

Podría considerarse entonces que, en realidad, la frecuencia encontrada de esta

forma, sobre todo fs1, es una frecuencia minima. Viéndolo desde un diseño:

Cs seria el minimo valor

Cs entre estas frecuencias, se supone que Cs esta desde un circuito abierto hasta

en corto = 0 no es necesario hacer un cálculo. Sin embargo, a fo=2.12 Hz.

Función de transferencia:

Problema No 47.

; Cbe1=80pF

; Cbe2=4pF

a) Encontrar las frecuencias de corte en alta y baja frecuencia

b) Graficar bode |Δv| vs f

c) Determine el ancho de banda del circuito

d) Si se desea una fh=200KHz, rediseñe el circuito (realice los cálculos necesarios)

f1 (asumo C2 en cortocircuito):

‖‖

Verifico que Xc2 -> 0

f3: (asumo C4 cortocircuito)

‖‖

Verificación:

‖‖ ‖

‖‖‖

¡Esto no existe! Se podría tomar a f1 como una década encima de 4.88x10 5 Hz,

porque R1 -> ∞

‖‖‖

Grafica de bode

Ancho de banda

Si se desea una fh=200KHz

Coloco un capacitor C6 a la salida

G a n a n c i a d B

frecuencia Hz

Grafico de Bode

Debido a que C3=10pF

Problema No 48.

Calcular y graficar Bode en alta y baja frecuencia

ANALISIS DC:

Ib= 16,34 uA

hie=1,59k

ANALISIS AC:

Problema No 49.

Determinar Frecuencia de Corte FL, FH y Ancho de Banda

Problema No 50.

En el siguiente circuito, determinar los valores de las resistencias R1, R2, Rd yR4, para que se cumplan las siguientes condiciones de diseño:

Vcc=24v , Vds=8V, Zi=1M, Zo=10K, Av=-8,

Q1:|Vp|=4v, Idss=8mA

Zo=Rd=10K

Vgs=Vg-Vs

Vcc- RdId – Vds - RsId=0

24-RdId-8-RsId=0

16-Id(Rd+Rs)=0

Zi=R1||R2

1M=R1||R2

Vx=Vi(R1+R2)1000

De (6)

R1=6.0505MΩ

| | (5)

Av=-8=-gm(Rd||Rl) | | ||

En (1) Reemplazo en (2)

Reemplazo R1 en (6) Reemp. Id y Rd en (3)

R2=0.198(6.0505M)

R2=1.2MΩ

Problema No 51.

R1= 10 k

Vce= 10V

F2= 20 HZ.

AV= -10

Ic= 5mA.

Hallar R1, R2, Rc, Re, Cs, Co, Ce

β=100

Análisis DC

Ic=5mA

20-Ic.Rc-10-Ie.Re=0 10-Rc-5.05Re=0 : I

Si lo hacemos independiente de β: 10R2= (β+1) Re; 10R2=101Re : II

ya que como demostramos más adelante, no se puede simplificar.

Condicion de Li=10R1R2

Análisis AC

De II R2=19.473K

De III

398.46=203.228+10.4364R1

R1=17.844K

Como va a salir negativo no se cumple esta conclusión

Fe=frecuencia de corte

Req=Reflejada al emisor =

⁄ (una década antes)

Puede asumirse también

Problema No 52.

Grafique en Bode en alta y baja frecuencia

Rediseñe el circuito para f L =500Hz y f H =100KHz

Cbe = 40 pF; Cbc = 3pF; Cce = 1 pF; Cwi = 5 pF y Cwo = 7 pF.

Análisis DC

Análisis Ac

Se encuentra el Av

Av(dB)= 20 log (66.08)= 36.40 dB

Respuesta de baja frecuencia

Asumir Ce, Cc en corto circuito

Comprobamos:

Como observamos Xce > Re, Asumimos bien

Cc: asumir Ce, Cs en corto circuito

f LCE =

979.32022

Respuesta de alta frecuencia

Rediseño

Baja Frecuencia

fc=500Hz

Altas Frecuencias

fH= 100KHz

Tengo que poner una capacitancia en paralelo de C=2569.6pF. A la

entrada del amplificador. Esta capacitancia no interfiere en bajafrecuencia, pues es un sistema abierto, ya que Kc es muy grande.

Problema No 53.

Se desea diseñar un amplificador basado en el circuito mostrado de tal forma

que las frecuencias de corte para baja sean: fLCs= 2 Hz;fLCc= 30 Hz;fLCe= 400

Para el

diseño

considere lo siguiente:

Determine los valores de RC, RE, R1, R2, CS, CE, CC.

Determine las frecuencias de corte en alta Fhci; Fhco.

* Q1: VBE= 0,7 V

* Vcc= 24 V ; Rs= 100 Ω (Resistencia de la fuente alterna) ; RL= 1 KΩ (Resistencia de la carga).

* Vc= Vcc/2 para tener igual excursión alterna máxima alrededor del punto

de operación.

* ICQ= 4 mA; R1= 4R2 y RC= 3RE.

* Cbe= 40pF; Cbc= 3pF; Cce= 1pF; Cwi= 5pF; Cwo= 7 pF.

Análisis DC

VTHV= 24() = 24(

)= 24() = 4.8V

R1||R2 = ( )= ( )= =0.8R2

R CIC= 1/2(Vcc) (Criterio de Diseño)

R C = 0.5(24) / 4 = 3K Ω

R E= R C /3 = 1K Ω

IC=4mA

IB= IC / β = 40uA

IE= β+1/ β= 4.04mA

4.8 - O.8R 2IB - 0.7 - R EIE = 0

R 2 = 4.8 - 0.7 - 1(4.04) /0.8(40x10-3) = 1.87K Ω

R 1 = 7.48 K Ω

re= 26mV/ IE= 26/4.04 = 6.43Ω

Valores de las capacitancias:

(||) ||

AV = Rc || RL / re + Re = -0.01

RL= (||) = 7.38

RC|| RL = 7.32

Problema No 54.

Determine las frecuencias de corte en baja.

ANÁLISIS DC

VTHV= 24() = 4.79V

RTH= R1||R2 = 1.50Ω

4.8 - 1.5IB - 0.7 - 1IE = 0

4.8 - 1.5 (IE / β+1) - 0.7 - 1IE = 0

IE = 4.03mA

Dispositivo Valor Vcc 24[V]

Rs 100[Ω]

V BE 0.7[V]

β 100

R 1 7.5[KΩ]

R 2 1.87[KΩ]

R E 1[KΩ] R C 3[kΩ]

CE 54.4[ F]

Cs 50.42[

Cc 1.32 [ F]

RL 1[KΩ]

re= 26mV/ IE= 26/4.03 = 6.45Ω

Valores de Frecuencias

(||) ||

Problema No 55.

Determine el ancho de banda del circuito.

25 MHz

b) Bw= 400 MHz

c) Bw= 4928 KHz

Dispositivo Valor

Vcc 24[V]

Rs 100[Ω]

V BE 0.7[V]

β 100

R 1 7.5[KΩ]

R 2 1.87[KΩ]

R E 1[KΩ]

R C 3[kΩ]

CE 54.4[ F]

Cs 50.42[

Cc 1.32 [ F]

RL 1[KΩ]

Problema No 56.

En el siguiente circuito, Determine el ancho de banda BW dado que la respuesta

de frecuencia en alta es 1.2Mhz:

*Asuma Resistencia en el emisor de Q1 y Q2 Re = 2Ω

a) 1.2Mhz

b) 1.1942Mhz

c) 1.105Mhz

d) 1.1998Mhz

Análisis DC

ELEMENTO VALOR

Ri 1KΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ

Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uF

Co 470uF

β (Q1 Y Q2) 100

Primer análisis:

Rth=R1||R4 -> Rth=1.333KΩ

Segundo análisis:

Análisis AC:

[( )||]

*|| ||+

[( )||]

Problema No 57.

En el siguiente circuito, La Frecuencia de corte es:

*Asuma Resistencia en el emisor de Q1 y Q2 Re = 2Ω

a) 6 Khz

b) 4 Khz

c) 5.8 Khz

d) 10 Khz

ELEMENTO VALOR

Ri 1KΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ

Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uF

Co 470uF

Problema No 58.

En el siguiente circuito, determine la respuesta de frecuencia en alta dado su

ancho de banda BW=10Mhz :

*Asuma Resistencia en el emisor de Q1 y Q2

Re = 2Ω

*Asuma que el circuito esta operando

normalmente.

a) 9.99Mhz

b) 10Mhz

c) 9.87Mhz

d) 9.97Mhz

ELEMENTO VALOR

Ri 1KzΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ

Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uF

Co 470uF

Problema No 59.

En el siguiente circuito, la ganancia |Av|db es:

Asuma resistencia en el emisor de Q1 y Q2 Re = 2Ω

a) 51 db

b) 35 db

c) 61 db

d) 72 db

ELEMENTO VALOR

Ri 1KΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uF

Co 470uF

Problema No 60.

En el siguiente circuito, la ganancia de Voltaje total para una

frecuencia en banda media es:

*Asuma resistencia en el emisor de Q1 y Q2 Re = 2Ω

a) 1153

b) 2551

c) 3575

d) 1222

ELEMENTO VALOR

Ri 1KΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ

Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uFCo 470uF

Problema No 61.

En el siguiente circuito, la respuesta en alta frecuencia es:

*Asuma resistencia en el emisor de Q1 y Q2 Re = 2Ω

*Asuma que el circuito se encuentra operando

correctamente.

a) 3.55Mhz

b) 30.94 Mhz

c) 22.28Mhz

d) 4.21Mhz

ELEMENTO VALOR

Ri 1KΩ

R1 4KΩ

R2 0.8KΩ

R3 2KΩ

R4 2KΩ

R5 4KΩ

R6 2KΩ

R7 2 KΩ

R8 0.8KΩ

RL 5KΩ

Solución:

Cs1 470uF

CE1 47uF

Cs2 33uF

CE2 1uF

Co 470uF

Cw1=Cw2=Cw3 5pf

Cbe1 80pF

Cbe2 4pF

Respuesta: la frecuencia de corte en alta es 14 MHz

3.1) En el circuito de la figura:

a) Calcule el punto de polarización del transistor JFET ( ID, VDS1)

b) Calcule el punto de polarización del BJT (IC, VCE2)

c) Dibuje el circuito para frecuencias medias. Calcule las impedancias Z1, Z2, Zi.

d) Calcule la frecuencia de corte superior utilizando el método de las constantes

de tiempo.

e) Calcule la frecuencia de corte inferior asociada a los condensadores C1 y C2.

Utilice el método de las constantes de tiempo. C3= C4 ∞

Datos:

Idss=10[mA], Vp= -3[V], VBE=0.6 [V], β=200

Cgs1 =1[pF], Cgd10, Cu2=0, Cπ2=0.5 [pF]

ANÁLISIS DC

ANALISIS DE FRECUENCIA MEDIA

|| ⁄ ||||

ANALISIS DE FRECUENCIA BAJA

ANALISIS EN FRECUENCIA ALTA

||||||

3.2) El circuito de la figura es un amplificador multi-etapa con transistores

bipolares.

a) Obtenga el punto de polarización de ambos transistores.

b) Dibuje el circuito equivalente en frecuencias medias. Calcule Zi (Vg/IRg), Z2

(Vb2 /Ib2), Z3 ( Vo/Ie) y Gv.

c) Calcule las frecuencias de corte superior.

d) Calcule las frecuencias de corte inferior.

DATOS:

Considere C1=C3∞ , Cu1=0.5pF , Cπ1= Cπ2= Cu2 =0

VBE=0.6[V] β=200

ANALISIS DC

ANALISIS EN FRECUENCIA MEDIA

|| *||+ || ||||||||

|| (||) ||

* + |(||)|

ANALISIS DE FRECUENCIA EN BAJA

||||||

3.3) El circuito de la figura es un amplificador multi-etapa de gran ancho de

banda.

a) Obtenga las tensiones V1 y V2 en corriente continua. Desprecie la corriente de

base de Q1 y Q2

b) Obtenga el punto de polarización de ambos transistores.

c) Dibuje el circuito equivalente para frecuencias medias. Calcule la ganancia Gv.

d) Calcule Zi y Ze

e) Calcule la frecuencia de corte inferior utilizando el método de las constantes

de tiempo.

f) Dibuje el equivalente para frecuencias altas y calcule la frecuencia de corte

superior.

ANALISIS DC

Subiendo que las corrientes base de cada transistor son despreciables, lacorriente que pase por R 1 es igual a la corriente que pasa por las resistencias R 2 y

R 3. Como las resistencias son iguales entonces tendremos la misma caída de

tensión en cada una. Son 3 resistencias entonces cada una tiene una caída de

Vb1=10[V] y Vb2=5[V]

1mA)=5[V]

ANALISIS DE FRECUENCIA MEDIA

|| || ||||

ANALISIS DE FRECUENCIA BAJA

ANALISIS DE FRECUENCIA EN ALTA

3.4) El circuito mostrado es un amplificador en configuración cascada, constituido

mediante transistores BJT, considere el valor de muy grande y que se conocen y .

a) Exprese literalmente la ganancia de voltaje desde Vi hasta Vo.

b) Encuentre literalmente la respuesta en baja frecuencia del circuito.

c) Encuentre literalmente las frecuencias de corte en alta frecuencia,

considerando la existencia de y como capacitancias parasitas.

d) Si no existe, determine literalmente la respuesta en alta de frecuencia.

e) Grafique la ganancia de voltaje respecto de la frecuencia para el literal b) y c).

4. AMPLIFICADORES DE POTENCIA

4.1. AMPLIFICADORES DE POTENCIA CLASE A

90. En el siguiente circuito, determine R

para obtener la máxima

excursión de salida.

91. Diseñar un amplificador que ceda el máximo de potencia, sin

distorsión a una carga de Rι=750Ω. Se ha escogido ICQ= 0.2 A para

ubicar el punto Q.

a) Obtener la línea de carga alterna que satisfaga este requerimiento de

potencia.

- La línea de carga DC.

- Los valores de VCEQ, R1, R2, R 3, R4.

- Máxima excursión de salida

Nota: asuma VR4= 3V y R ₁ R ₂ = 45Ω

b) Suponga que este máximo requerimiento se lo quiere proporcionar a una

carga de 5Ω a través de un transformador. Obtener:

- El número de vueltas que satisfaga esa línea de carga alterna paramáxima potencia.

- La eficiencia.

- Los valores R ₁, R ₂, R4, requeridos

- Nota: asuma VRE= 3V.

92. En el siguiente circuito, determinar:

Datos.- Q3: hfe= 50, hie= 8.66Ω

a) Pin

b) a= N₁ /N₂=? para un correcto acoplamiento de carga.

, halle Vsmáx para evitar distorsión en Vo.

d) MES (máxima excursión de salida sin distorsión)

93. Para el circuito de la figura, la potencia entregada a la carga es

0.3W. Determine:

a) La eficiencia.

b) La potencia que disipa el transistor.

Datos.- N₁ /N₂=4/1, hfe= 60

Problema No 63.

Dado el siguiente circuito clase A. Determine el valor de la resistencia R2

Problema No 64.

Dado el siguiente circuito. Determine la eficiencia máxima si :0.7V, y

Problema No 65.

Determine el punto de operación de Q2.

a) b) c)

Dispositivo Valorhfe 100

VEB 0.7[V]

RB1 3.6[kΩ]

RB2 20[kΩ]

RE 4[Ω]

RL 4[Ω]

Transformador Valor

Rp 1[ Ω ]

Rs 0.1[Ω]

Np 3000

Ns 750

Problema No 66.

Encontrar los valores de Vcep e ip del circuito

(considerar recta de carga)

Problema No 67.

Transformador Valor

Rp 1[ Ω ]

Rs 0.1[Ω]

Np 3000

Ns 750

Dispositivo Valor

hfe 100

VEB 0.7[V]

RB1 3.6[kΩ]

RB2 20[kΩ]

RE 4[Ω]

RL 4[Ω]

Transformador Valor

Rp 1[ Ω ]

Rs 0.1[Ω]

Calcular las potencia del circuito

Pin ,Po

Np 3000

Ns 750

Dispositivo Valor

hfe 100

VEB 0.7[V]

RB1 3.6[kΩ]

RB2 20[kΩ]

RE 4[Ω]

RL 4[Ω]

Problema No 68.

En el siguiente circuito amplificador clase A, la corriente ICQ= 4.3 mA, encuentre

la potencia PL máxima para estas condiciones.

a) 14.46 W

b) 28.93 W

c) 14.42 W

d) 28.84 W

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

VBE 0.7 V

TRANSFORMADOR

R P 40Ω

Problema No 69.

En el siguiente circuito amplificador clase A, la corriente ICQ= 4.3 mA, determine

el Vi para obtener la potencia máxima en la salida.

a) 24.35 mV,

b) 29.85 mV

c) 24.98 mV

d) 30.96 mV

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

VBE 0.7 VTRANSFORMADOR

R P 40Ω

Problema No 70.

En el siguiente circuito amplificador clase A, determine la eficiencia de potencia,

para estas condiciones.

a) 22%

b) 25%

c) 30%

d) 40%

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

R P 40Ω

Problema No 71.

En el siguiente circuito amplificador clase A, determine la eficiencia de potencia,

para estas condiciones.

a) 11%b) 20%

c) 6.5%

d) 26%ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

K 0.03 VT 3 V

TRANSFORMADOR

R P 3 Ω

R S 0.25 Ω

Problema No 72.

En el siguiente circuito amplificador clase A, determine la potencia máxima en la

salida.

a) 2.3 W

b) 9.3Wc) 1.4W

d) 5.6 W ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

K 0.03 VT 3 V

TRANSFORMADOR

R P 3 Ω

R S 0.25 Ω

Problema No 73.

En el siguiente circuito amplificador clase A, determine el V1 para obtener una

eficiencia de 26%.

a) 2.3 Vpb) 3 Vp

c) 2.5 Vp

d) 2 ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

K 0.03 VT 3 V

TRANSFORMADORR P 3 Ω

R S 0.25 Ω

Problema No 74.

En el siguiente circuito amplificador clase A, Si V1= 1Vp, determine la Potencia

en la Carga y la eficiencia del circuito para estas condiciones.

a) 1.04W, 4%

b) 1.44W, 7%c) 0.36W, 1.6%

d) 0.26W, 1.2%

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

K 0.03 VT 3 V

TRANSFORMADOR

R P 3 Ω

R S 0.25 Ω

Problema No 75.

Para el siguiente circuito determine el valor de V1(RMS) para que la eficiencia

del circuito sea máxima .

*Asuma ganancia total del circuito 3000

a) 14 Vrms

b) 10 Vrms

c) 5 Vrms

d) 7VrmsELEMENTOS

TRANSISTOR Q1

β 150

N1 400

N2 100

94. Dado el siguiente circuito, encontrar:

a) La máxima potencia que se puede desarrollar en la carga sin

saturación o corte

b) La máxima eficiencia del circuito.

c) La potencia disipada en el transistor (PQDC)

Datos.- Resistencia del primario= 10Ω, U2=N1/N2= 4/1

95. En este amplificador de clase A la corriente ICQ=0.5 A. Calcular:

a) La máxima potencia de salida disponible.

b) La eficiencia del sistema.

c) La potencia disipada en el transistor.

Datos.- hfe=49, U2=N1/N2=4/1

96. Dado el siguiente circuito, encontrar:

a) La máxima potencia simétrica en la carga R L= 3Ω.

b) La relación que debería tener el transformador para obtener la

máxima potencia de salida.

Icmáx y la potencia disipada en el transistor para PLmáx.

Datos: ß=24, U2=N1/N2= 4/1

97.Dado el siguiente circuito, determinar:

a) Vo/Vs

b) Po/Ps

Datos.- hfe= 100, U2=N1/N2=3/7

98. Dado el siguiente circuito y la corriente del colector Ic=130 mA,

determinar:

a) Los valores R1, R2, R3

b) La recta de carga

c) La eficiencia del circuito

Datos.- hfe= 22, U2= N1/N2= 3/1

4.2. AMPLIFICADORES DE POTENCIA CLASE B

99. Dado el siguiente circuito y una Pomáx=20W, determinar:

a) Vcc

c) Vin

d) La potencia disipada en cada transistor.

100. dado el siguiente circuito, determinar:

a) la eficiencia

b) La potencia disipada por cada transistor

c) V i(rms) máx

d) La eficiencia cuando Vi= V i(rms) máx

Nota: para los literales a) y b) asuma Vi= 12Vrms

101. En el siguiente circuito, asumiendo condiciones óptimas de

operación, determine:

b) Pin (DC)

c) Eficiencia(η)

d) Potencia disipada en cada transistor

102. En el siguiente circuito, asumiendo Vi=8 Vrms, determine:

b) Pin (DC)

c) Eficiencia(η)

103. En el siguiente circuito, asumiendo Vcc= 40V y Vi= 18 Vrms,

determine:

b) Pin (DC)

c) Eficiencia (η)

105. En el siguiente circuito, determinar:

a) Los puntos de operación (V CE , IC) de los transistores

b) PLmáx

b) Pinmáx

c) V imáx

d) Potencia máxima que podría disipar uno de los transistores de salida

Datos.- hfe1=hfe2=100 y hfe3=hfe4=50

106. En el amplificador, si Q tiene una corriente de colector máxima de

100mA y una potencia de disipación de 600 mW, determinar la

potencia máxima en la carga.

Datos.- hfe3=hfe4=20

107. En el circuito mostrado, si V CE= 18 Voltios, determinar:

a) La caída de voltaje en R2

b) La corriente a través de Q2

c) La impedancia a la entrada del circuito (después de Vi)

d) La ganancia de voltaje (Vo/Vi)

e) La máxima potencia disipada en la carga

Datos.- R1=R4= 120Ω, R2= 5.6Ω, R6=R7=0.68Ω y RL= 8Ω, ß= 50

Problema No 76.

Dado el siguiente circuito clase AB .Determine el valor de V CEQ1 y la corriente de

colector ICQ1

a) b) c)

Problema No 77.

Dado el siguiente circuito, en condiciones de máxima eficiencia, determine la

potencia de entrada Pin y la potencia de salida Po.

a) b) c) d)

Problema No 78.

Dado el siguiente circuito, determine la eficiencia máxima

Problema No 79.

Del siguiente circuito Amplificador clase B, encontrar la expresión (ecuación) en

el análisis AC para la recta de carga.

Nota: asumaR3=R4 y

Vcc1=Vcc2

a) b) c)

Problema No 80.

Del siguiente circuito amplificado clase B, encontrar (Nota: No hace falta

valor de ).

a) 58.90 [W]

b) 54.76 [W]

c) 52.35 [W]

d) 50.68 [W]

e) 56.43 [W]

Problema No 82.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine el Vcc necesario para una

eficiencia de 50% si su potencia de salida es 40[W].

a) 40 [V],

b) 25 [V]

c) 15 [V]

d) 20[V]

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

K 2 VT 1[ V]

Problema No 83.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine la eficiencia del circuito y

la potencia de salida Po para un V1(pico)= 10V

a) 28.6%, 5.54[W]

b) 31.4%, 6.25[W]

c) 50.3%, 7.55[W]

d) 78.5%, 5.54[W]

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

K 2 VT 1[ V]

Problema No 84.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine la potencia máxima de

salida para tener la máxima eficiencia.

a) 54.9[W]

b) 70.7[W]

c) 56.3[W]

d) 55.5[W]

Problema No 85.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine la potencia que entregan

las fuentes de alimentación, cuando Vi=10(V).

23.9 [W]

b) 70.7[W]

c) 23.6[W]

d) 54.9[W]

Problema No 86.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine el máximo valor que

puede tomar Ve(t) cuando (V).

a) 10 Vp

b) -10 Vp

c) -20 Vp

d) -30Vp

Problema No 87.

En el siguiente circuito amplificador clase B, determine la potencia máxima AC

que se desarrolla en R L

a) 57.7 [W]

b) 58.3[W]

c) 61.3 [W]

d) 60 [W]

Problema No 88.

puede tomar Ve(t) (voltaje en emisor), para la máxima eficiencia del circuito.

a) 34[Vpico]

39[Vpico]

c) 29[Vpico]

d) 30[Vpico]

Problema No 89.

puede tomar Ve(t)(voltaje emisor) para V1p=5V y – Vcc1 =Vcc2= -40V

a) 4.95[V]

b) 7.85[V]

c) 6.85[V]

d) 12.95[V]

5. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

Problema No 109.

En el siguiente circuito amplificador diferencial, el valor de R que permite unarazón de rechazo en modo común de 40dB es:

a) 7.4 KΩ

b) 5.5 KΩ c) 3.4 KΩ

d) 6.5 KΩ

ELEMENTOS

TRANSISTOR

VBE 0.7 V

Problema No 110.

En el siguiente circuito Amplificador Diferencial, Determine la Ganancia

Diferencial

a) -267

b) 267

c) -182

d) 182

ELEMENTOS

VCC 10[V]

RC1 10 KΩ

RC2 17.2

RD 18.6

RE 10 KΩ

VD 0.7[V]

VBE 0.7[V]

hie 5KΩ

hfe 200

Problema No 111.

En el siguiente circuito Amplificador Diferencial, Determine la Ganancia

Diferencial.

a) 442

c) 632

d) 580

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

β 100

VBE 0.7 V

TRANSISTOR Q3

K 0.39

VT 3[V]

rDS 100K

Problema No 112.

En el siguiente circuito Amplificador Diferencial, Determine la Ganancia en Modo

Común.

a) 465

c) 100

d) 332

ELEMENTOS

TRANSISTOR

β 100

VBE 0.7 V

TRANSISTORQ3

K 0.39

VT 3[V]

rDS 100K

Problema No 114.

En el siguiente circuito amplificador diferencial, determine la ganancia diferencial.

a) 331.7

d) 444.2ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

β 100

VBE 0.7 V

TRANSISTOR Q3

β 100

VBE 0.7 V

hoe 10-7 mΩ

Problema No 115.

En el siguiente circuito Amplificador Diferencial, Determine la Ganancia en Modo

Común.

a) 331.7

d) 444.2

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

β 100

VBE 0.7 V

TRANSISTOR Q3β 100

VBE 0.7 V

hoe 10-7 mΩ

Problema No 116.

En el siguiente circuito amplificador diferencial, determine la ganancia diferencial.

d) 300

ELEMENTOS

TRANSISTOR Q1,Q2

VBE 0.7 V

TRANSISTOR Q3β 80

VBE 0.7 V

hoe 5uΩ

Problema No 117.

En el siguiente circuito amplificado diferencial, encontrar los valores de todas las

resistencias.

Problema No 118.

Hallar la corriente de cola (la que pasa a través de la resistencia R2)

a) 0.28 [mA]

b) 0.63 [mA]

c) 0.7[A]

d) 0.56 [mA]

e) 1 [mA]

Dispositivo Valor

Rc1 21k

Rc2 21k

VEB 0.7[V]

Problema No 1119.

Calcule la ganancia A VD y A VMC del sistema

Dispositivo Valor

Rc1 21k

Rc2 21k

VEB 0.7[V]

Problema No 120.

Calcule la relación de rechazo en modo común CMRR:

a) -52.7 [db]

b) 60[db]

c) 0.7[db]

d) 52.68 [db]

e) 1 [db]

Dispositivo Valor

Rc1 21k

Rc2 21k

VEB 0.7[V]

Problema No 121.

Calcule el punto de operación de Q3:

a) b) c)

Dispositivo Valor

Q1,Q2,Q3

VEB 0.7[V]

1/hoe 100k

Problema No 122.

Calcule la ganancia A VD y A VMC del sistema

Dispositivo Valor

Q1,Q2,Q3

VEB 0.7[V]

1/hoe 100k

Problema No 123.

Para el circuito calcule el valor del CMMR

a. -52.7 ]

c. 6.59

d. 130.5

7.2) En el siguiente circuito mostrado, determine:

Dispositivo Valor

Q1,Q2,Q3

VEB 0.7[V]

1/hoe 100k

En el siguiente circuito, determinar:

a) hie (Q3) y gm (Q1 y Q2)

b) Ganancia diferencial Ad

Ganancia modo común Ac

d) CMRR (dB)

Datos: Vz=5.6[V]; Vd=0.7[V]; Rd=0[Ω]

Q1,Q2: K=42 [mA/V2 ]; VT=-1.4[V]

Dado el siguiente circuito amplificador diferencial:

a) Calcular el CMRR

b) Graficar Vo(t)

Datos: hfe=100, hoe=10-7 ohm, Vbe=0.7

|| ; ||

6.2. Calcular:

a) Vo/Vs.

b) Si se quitan los resistores de 1k y 3k dejando R=∞ en lugar de 1k y

3k, calcular Vo.

Problema No 124.

Dado el siguiente circuito, determine:

a) Vx, Vy e en términos de Vi

b) El intervalo de Vi para el cual son válidas las expresiones anteriores

Datos.- β=200, |VBE|= 0.7[V]; OPAMs ideales

Suponemos que Q1 esta operando en Zona Lineal.

Dado que el OPAM opera con +15V y -15V tomamos el valor de +15V, este valor

se vera reflejado en la salida del amplificador ya que tomando este valor

tendremos una caída de voltaje positiva en nuestro transistor y por consiguiente

una Ib mayor a cero.

Vo = Voltaje de salida en el transistor

Vo = 15V

Si Vo=15

Vi – Vo + 0.7 > 0

Vi > 14.3

Opam 1: Comparador

0≤Vi≤7.6 V

Opam 2: Asumiéndolo en Zona Lineal

Problema No 125.

Obtener Vx y Vz en función de Vi. Asuma que Vi=Sen (260t).

Datos.- R1=R3=R4=R5=R6=R8=R9; R2=2R1; R7=2R1

Problema No 126.

Diseñe un OPAMP que cumpla con: R12=2 R11, Gráfico es la respuesta.

Problema No 127.

Obtener Vo en función de Vi.

Datos.- R2=R4=R7=10R1; R6=R5=2R1; R3=R8

a) Vo= Vi

b) Vo= Vi

c) Vo= Vi

d) Vo= Vi

Problema No 128.

En el siguiente circuito con amplificadores operacionales, determine la

expresión de V1(t).

b) ∫

c) ∫

Circuito Integrador = =

- ; V1 =- V1(t) = -

∫ ; V1(t) = - ∫

V1(t) = - ∫

Problema No 129.

En el siguiente circuito con amplificadores operacionales, determine la

expresión de V2(t).

V1 =- Expresión del ejercicio 5

+ SC2 V1 ; V1 = V2 = Vi Vi2

V2 = Vi Vi2

V2 = -1.5 Vi – 0.5 Vi2

Problema No 130.

En el siguiente circuito con amplificadores operacionales, determine el

mínimo valor que toma Vo(t), dado las Vi1 y Vi2.

a) -15[V]

b) -6[V]

c) -10[V]

d) -9[V]

Valor mínimo: observando las gráficas dadas (valores picos) tomamos el valor de

Vi2 (por ser negativo) y el máximo de Vi1 (por ser positivo)

Vo = (2.5)(6) + 0.5 (-12) = 15-6

Vo =9V

Problema No 131.

En el siguiente circuito, determine la expresión que relaciona a Vi con I.

c) d) -

Problema No132.

En el siguiente circuito, determine la salida Vo en términos de Vi.

Diodo ideal

20uF +6v

R2 50k

Problema No 134.

En el siguiente circuito, determine el mínimo valor que toma Va(t).

Considere Vcc=15V

a) -15[V]

b) -4[V]

c) -0[V]

d) -8[V]

Va = -8 V

Problema No 135.

Diodo ideal

20uF +6v

R2 50k

mínimo valor que toma Vo(t). Considere Vcc=15V

a) 4[V]

b) 2[V]

c) 0[V]

d) -2[V]

50k R4

10k R5 2k

5k R9 10k

R10 1k

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Etapa 4

Problema No 137.

Dadas las gráficas de Va, Vb y Vc, grafique Vo1 y Vo2.

50k R4

10k R5 2k

5k R9 10k

R10 1k

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Etapa 4

Problema No 136.

intervalo de tiempo en que la etapa 2 se satura.

a) t>8b) t>6

c) t>10

d) t>12

Dado que en la etapa 2 no hay retroalimentación en el OPAM, este no funcionará

en zona lineal, por lo tanto siempre estará saturado

50k R4

10k R5 2k

5k R9 10k

R10 1k

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Etapa 4

Problema No 137.

intervalo de tiempo en que la etapa 4 se satura.

a) 0<t<2 y

b) 0<t<1 y

c) 0<t<6 y 7<t<12

d) 0<t<3 y 5<t<6

Etapa 1

Etapa II

∫ ∫ Etapa III

3) Grafique Vo(t), especificando magnitudes de voltajes. Dado Vs(t).

t(sg)0

1 2 2,5 4 5 5,5 7

4) Hallar las formas de onda en A, B, C, y D, dados V1 y V2

Grafique V1, V2, y V3 indicando las magnitudes en V y t, para la señalde entrada Vi dada

0 3 4 5 8 10 12

V 1 ( t )

0 2 4 6 8 10 12 14

V 2 ( t )

0 1 2 3 4 5 6 7

V i ( t )

6) Grafique V1, V2, y V3 indicando las magnitudes en V y t, para la

señal de entrada Vi dada.

0 2 4 6 8 10 12 14

V 1 ( t )

0 2 4 6 8 10 12 14

V 1 ( t )

7) Dado el circuito, determinar lo siguiente:

a) Una expresión para Zin y su valor nominal

b) Si Vi= 10 sen 2000 πt (mv), grafique las señales Vx, Vy, Vz.

c) Si Vi= 8 sen 1000 πt (mv), grafique Vx

8) En el siguiente circuito:

a) Encuentre una expresión para Vo

b) Sea R= 10k, C= 0.01uF, si Vi = 6sen 500 πt (v) grafique Vo.

9) Encuentre una expresión para Vo.

10) Demostrar que:

11) Demostrar que:

12) Encuentre las expresiones para Vo y para la corriente a través

6.2. APLICACIONES CON OPAMPs

1.- El circuito mostrado es un medidor de presion constituido esencialmente por

el circuito integrado MPX100AP del fabricante Motorola, que mide entre 0 y

100KPa.

a) Determine la ganancia de voltaje desde el sensor hasta V1.

b) Exprese V2 como una dfuncion de V1 y Vref.

c) Determine el rango de ganacia de Vo1/V2 (Ganancia minima y ganancia

maxima).

d) Determine la ganancia de voltaje Vo2/Vo1.

e) Ajuste los potenciometros P1 y P2 para que 0 ≤ Vo1 ≤ 5 Vdc, para presiones

en el rango de 0 a 100KPa respectivamente (considere una temperatura de

trabajo de 25°C).

Para empezar se divide el circuito en 2 partes, empezando con la mostrada a

continuación:

Como se puede observar los OPAMPS U9, U10, U11 tienen retroalimentaciónnegativa, por lo que se asume que el Voltaje diferencial es 0 y por tanto:

Para U9: ; donde es la salida de U9.

Para U10: ; donde es la salida de U10.

U12: opera como un restador, por lo tanto:

Dado que y son iguales la expresión final para V1 seria:

Para expresar el voltaje V2 en función de V1 y Vref se necesita conocer la ganancia

del Opamp U11, y para ello, se puede expresar el voltaje en el pin (+) y el pin ( –

) como , las respectivas corrientes en cada ramal de interés como e y,

puesto que

Para establecer el rango de ganancia máxima y mínima de V 01 /V2, se define la

salida del opamp U14 como

Para calcular la ganancia de voltaje V02 /V01, tenemos:

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Ing. Jorge Bladimir Rubio Peñaherrera. M.Sc jbladimirrp@hotmail.com.