UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DPTO. DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL GUÍA DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS I TI Prof. Alexander Hoyo

Transcripción

1 UNIVESIDAD SIMÓN BOLÍVA DPTO. DE TECNOLOGÍA INDUSTIAL GUÍA DE CICUITOS ELECTÓNICOS I TI-2225 Prof. Alexander Hoyo

2 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 2 ÍNDICE GENEAL Pag. DIODOS SEMICONDUCTOES 3 CICUITOS CON DIODOS 3 DIODO ZENE 9 TANSISTO BIPOLA (BJT) 10 TANSISTO DE EFECTO DE CAMPO DE UNIÓN (JFET) 16 AMPLIFICADOES 22 MODELADO AC DE TANSISTOES BIPOLAES (BJT) 24 MODELADO AC DE TANSISTOES DE EFECTO DE CAMPO (JFET) 27 AMPLIFICADOES OPEACIONALES 30

3 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 3 DIODOS SEMICONDUCTOES CICUITOS CON DIODOS 1. Los diodos del siguiente circuito son ideales, calcular el valor de v o. 2. esuelva el problema anterior considerando al diodo D 1 de de Silicio y al diodo D 2 de Arseniuro de Galio. (Utilizar el modelo con tensión de codo para los diodos) 3. Hallar v o, i 1 e i 2, si los diodos son ideales, para los valores dados de v 1 y v 2. a. v 1 =5V y v 2 =0,2V b. v 1 =0,1V y v 2 =0,3V c. v 1 =5,1V y v 2 =5,3V 4. esuelva el problema anterior utilizando el modelo con tensión de codo y suponiendo: a. Los diodos de Silicio (tensión de codo 0,7V) b. Los diodos de Germanio (tensión de codo 0,3V) c. Los diodos de Arseniuro de Galio (tensión de codo 1,2V) d. D 1 de Silicio y D 2 de Arseniuro de Galio e. D 1 ideal y D 2 de Arseniuro de Galio

4 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 4 5. Determinar i 1 e i 2 en el siguiente circuito, considere los diodos ideales. 6. En el siguiente circuito, calcule el voltaje y corriente en cada diodo, considere los diodos ideales. 7. En el siguiente circuito, determine el voltaje y la corriente en los diodos. 8. epita el ejercicio anterior considerando los diodos de Germanio. 9. Considerando al diodo de Silicio, hallar la tensión E para que el diodo empiece a conducir. 10. En el ejercicio anterior, invierta la polaridad del diodo, hallar el valor de E negativo para que el diodo empiece a conducir.

5 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Dibuje la característica de transferencia de los circuitos mostrados (v o / v i ), considere v i (t)=10sen(wt). Considere los diodos ideales. 12. En los casos anteriores, grafique la señal de salida v o. 13. epita el ejercicio anterior considerando los diodos de silicio. 14. Dibuje v o en el circuito siguiente: (Suponer los diodos ideales) v i = 250 cos(wt) V 15. Dibuje la característica de transferencia del circuito anterior. 16. Considere al diodo y al transformador como ideales, dibuje la forma de la señal en la resistencia. v i (t)= 20 sen(126t) V

6 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo En el puente rectificador mostrado a continuación, los diodos son de Silicio, dibuje la onda de salida. 18. Dibuje la característica de transferencia del circuito anterior. 19. El diodo del siguiente circuito tiene una resistencia estática de 136Ω, calcular el valor de si la corriente en el diodo es de 4,9mA y V CC es 6,2V. 20. Para la configuración del diodo de la figura y empleando la característica del diodo: a. Trace la recta de carga del diodo, b. Determine el punto de operación del diodo, c. Voltaje y corriente en la resistencia d. esistencia estática del diodo. e. Utilizando el modelo con tension de codo, suponiendo que el diodo es de Silicio, hallar el voltaje y corriente en la resistencia.

7 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Los diodos del siguiente circuito son de Silicio: a. Que diodo conduce primero, Para que valor de v i conduce, b. Para que valor de v i conduce el otro diodo 22. En el siguiente circuito, grafique la corriente del diodo. Considere al diodo de Silicio.

8 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Dibujar la forma de la señal de salido v o si la señal de entrada v i es la mostrada. Considere los diodos ideales. Dibujar la característica de transferencia. 24. Dibujar la señal de salida en el siguiente circuito. Considere los diodos ideales, la relación del transformador es 1:1 y v i (t)=10sen(wt) 25. Dibuje la señal de salida y la característica de transferencia si el diodo es de Silicio.

9 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 9 DIODO ZENE 1. Use el modelo de tres estados del diodo Zener de Silicio para hallar los valores máximos y mínimos para V CC en el siguiente circuito regulador, el Zener es de 5V y tiene una corriente inversa mínima de 10mA y su potencia máxima es de 1W. 2. En el ejercicio anterior, si V CC esta fija en 13,5V, calcular la variación de L para mantener la regulación. 3. En el siguiente circuito regulador con diodo Zener, calcular el valor de z si V CC es 15V y la carga L puede variar de 100Ω a 1kΩ, además el diodo Zener es de 5V, la corriente inversa mínima es de 10mA y su potencia máxima es de 1W. 4. En el circuito anterior, calcular z si el diodo Zener trabaja al 75% de su potencia máxima. 5. Dibuje la característica de transferencia del siguiente circuito, considere al diodo Zener de Silicio con voltaje Zener de 4V y v i (t)=10sen(wt) 6. epita el ejercicio anterior si el diodo posee un voltaje Zener de 8V.

10 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 10 TANSISTO BIPOLA (BJT) 1. En los siguientes circuitos, determinar la corriente de base (I B ), corriente de colector (I E ) y voltaje colector emisor (V CE ) del transistor. a.) b.) c.) 2. En los siguientes circuitos, determinar la corriente de base (I B ), corriente de colector (I C ), corriente de emisor (I E ), voltaje colector (V C ), voltaje emisor (V E ) y voltaje base (V B ) del transistor. a.) b.)

11 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determine el valor de V CC para obtener una corriente de colector de 2 ma. Calcular el voltaje entre el colector y el emisor del transistor. 4. En el siguiente circuito, determine B, C, E, V CE y V B (Tomar como valor de β = 80) 5. Con la información proporcionada, determine: β, V cc y B. (V CE = 7.3 V)

12 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Con la información proporcionada en el circuito siguiente, determine: I C, V E, V B, 1 (Tomar como valor de β = 100) 7. Dado que el voltaje V B en el circuito es V B = 4V, determine: V E, I C, V C, V CE, I B y β. 8. Para el siguiente circuito, determine I B, I C, V CE, V C. (β = 120)

13 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo En los siguientes circuitos, determinar I B, I C, I E, V C, V E y V B. (V CC =15V, B =100kΩ, C = E =1kΩ, β=100) 10. Determinar la corriente de colector de saturación en el siguiente circuito, sabiendo que V CC es 10V. 11. Para el circuito del ejercicio anterior, determine el máximo valor de V BB sin que se sature el transistor (V CC =10V, β = 100). 12. Si se cambia el transistor por otro con β = 400, cual es el valor máximo de V BB antes de saturar al transistor. 13. En el siguiente circuito, especificar el sentido de las corrientes en el transistor, Hallar I B, I C, I E, V C, V B, V E, V CE, V BE, V CB (β=100)

14 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determine la corriente de base (I B ), corriente de colector (I C ), corriente de emisor (I E ), voltaje colector (V C ), voltaje emisor (V E ) y voltaje base (V B ) del transistor. (V CC =12V, B =470Ω, C = E =1kΩ, β=100) 15. epetir el ejercicio anterior para un voltaje del Diodo Zener (Vz) de 7.5V 16. En el siguiente circuito, Determine: I B, I C, I E, V C, V B, V E, V CE, V BE, V CB (β=100) 17. epetir el ejercicio anterior para un beta de 200.

15 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo En el siguiente circuito determine I B, I C, I E, V CE para cada transistor. Asumir el beta de cada transistor como epetir el ejercicio anterior asumiendo el beta de los transistores como 100, en que condición de polarización esta cada transistor.

16 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 16 TANSISTO DE EFECTO DE CAMPO DE UNIÓN (JFET) 1. Sea el circuito mostrado y sabiendo que V DD =16V, V GG =2V, D =2kΩ, G =1MΩ, I DSS =10mA, V p =-8V. Encontrar el Punto de Operación (V GSQ, I DQ ), V DS, V D, V G y V S. 2. epetir el ejercicio anterior utilizando el método gráfico sabiendo que la curva I D vs. V GS del JFET es la que se muestra.

17 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Sea el circuito mostrado y sabiendo que V DD =20V, D =3.3kΩ, G =1MΩ, S =1kΩ, I DSS =8mA, V p =-6V. Encontrar el Punto de Operación: (V GSQ, I DQ ), V DS, V S, V G, V D 4. Sea el circuito mostrado y sabiendo que V DD =16V, D =2.4kΩ, 1 =1MΩ, 2 =270kΩ, S =1.5kΩ, I DSS =8mA, V p =-4V. Encontrar el Punto de Operación: (V GSQ, I DQ ), V DS, V S, V G, V D

18 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Para la configuración de polarización fija mostrada: (I DSS =8mA y V P =-4V), Determine el punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S 6. Para la configuración de polarización fija, determine: Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S (I DSS =10mA y V P =-4.5V) 7. Para la configuración de polarización mostrada, determine: Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S. (I DSS =5mA y V P =-5V)

19 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Para la configuración de polarización mostrada, determine el Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S Datos: I DSS =10mA y V P =-4V 9. Para la configuración de polarización mostrada, determine: Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S Datos: I DSS =4.5mA y V P =-5V 10. Para la configuración de polarización por divisor de tensión, determine: Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S Datos: I DSS =10mA y V P =-3.5V

20 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo epita el ejercicio anterior con s=510ω y con s=250ω 12. Para la configuración de polarización por divisor de tensión, determine: Punto de operación (I DQ y V GSQ ), V DS, V G, V D y V S Datos: I DSS =6mA y V P =-6V 13. En el siguiente circuito determine: V DS, V CE, I B, I C, I E, I D 14. epetir el ejercicio anterior considerando un transistor con beta de epetir el ejercicio 13 considerando un JFET con I DSS =9mA, V p =-6V

21 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determine el valor de D en el siguiente circuito, sabiendo que V GG =2V, I DSS =10mA, V p =-8V, V DD =10V y V DS =5V.

22 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 22 AMPLIFICADOES 1. Para la siguiente configuración, determine la impedancia de entrada del amplificador si la corriente I i = 20 µa. 2. Para el ejercicio anterior determine V i si la fuente aplicada se cambia por una de 12 mv con resistencia interna de 0.4 kω. 3. Para el siguiente amplificador, determine la impedancia de salida (Z o ) si V = 600 mv e I o = 10 µa. 4. Para el amplificador de la figura, determine: V i, Z i, A v y A vs si la corriente I i = 10 µa. 5. Para el siguiente amplificador, determine: I i, Z i, V o, I o, A i, si V i = 4mV y V s = 12 mv. 6. epita el ejercicio anterior para V i = 11mV y V s = 12 mv.

23 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determinar el valor de V o en el siguiente circuito, además, determinar la ganancia de voltaje total A v =V o /V i y la ganancia de voltaje desde la fuente A vs =V o /V s 8. En el ejercicio anterior determine la ganancia de corriente total. 9. Dado el siguiente circuito, determine la ganancia de voltaje del segundo amplificador. 10. En el ejercicio anterior determine la ganancia de corriente total.

24 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 24 MODELADO AC DE TANSISTOES BIPOLAES (BJT) 1. Determine el valor de V cc para obtener una ganancia de voltaje de A v =-160 en el circuito: 2. Para el circuito anterior, determina ganancia de corriente, impedancia de entrada y de salida. 3. Determine los valores de E y B para que obtener una ganancia de voltaje A v = -10 y r e = 3.8 Ω. 4. Determine la impedancia de entrada, impedancia de salida y ganancia de corriente en el ejercicio anterior.

25 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Para la siguiente configuración en emisor común, determine la expresión para la impedancia de entrada (Z i ), impedancia de salida (Z o ), ganancia de voltaje (A v ) y ganancia de corriente (A i ). 6. epetir el ejercicio anterior quitando el condensador en paralelo a E2. 7. Para el siguiente circuito, determine I B, I C, V CE, V C. (Tomar como valor de β = 120) 8. Para el ejercicio anterior, determinar la impedancia de entrada (Z i ), impedancia de salida (Z o ), ganancia de voltaje (A v ) y ganancia de corriente (A i ).

26 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determinar la impedancia de entrada (Z i ), impedancia de salida (Z o ), ganancia de voltaje (A v ) y ganancia de corriente (A i ). (Tomar como valor de β = 130) 10. epetir el ejercicio anterior pero con un condensador de desvió en la resistencia del emisor.

27 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 27 MODELADO AC DE TANSISTOES DE EFECTO DE CAMPO (JFET) 1. Para la configuración de auto polarización mostrada, determine la expresión para la impedancia de entrada, impedancia de salida y la ganancia de voltaje. 2. epita el ejercicio anterior quitando el condensador C s. 3. Para el siguiente circuito, determine la expresión para la ganancia de voltaje, impedancia de entrada y de salida. 4. epita el ejercicio anterior quitando el condensador C s.

28 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Para el siguiente circuito, determine la expresión para la ganancia de voltaje, impedancia de entrada y de salida. 6. Para el circuito, si la entrada esta acoplada a través de un condensador a la compuerta y a la salida acoplada al drenaje. Determine: Transconductancia (g m ) Impedancia de Entrada (Z i ) Impedancia de Salida (Z o ) Ganancia de Voltaje (A v ) Datos: y os =50µS=50x10-6 S 7. Para el siguiente circuito, si la entrada esta acoplada a través de un condensador a la compuerta y a la salida acoplada al drenaje. Además agregar un condensador de desvió a la resistencia s. Determine: Transconductancia (g m ) Impedancia de Entrada (Z i ) Impedancia de Salida (Z o ) Ganancia de Voltaje (A v )

29 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 29 Datos: y os =25µS=50x10-6 S 8. epita el ejercicio anterior sin colocar el condensador en la resistencia s. 9. Dado el siguiente circuito, si la entrada esta acoplada a través de un condensador a la compuerta y la salida acoplada al drenaje. Además agregar un condensador de desvió a la resistencia s. Determine: Transconductancia (g m ) Impedancia de Entrada (Z i ) Impedancia de Salida (Z o ) Ganancia de Voltaje (A v ) Datos: y os =35uS=50x10-6 S 10. epita el ejercicio anterior sin colocar el condensador en la resistencia s.

30 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo 30 AMPLIFICADOES OPEACIONALES 1. Cuál es el voltaje de salida y la ganancia de voltaje en el siguiente circuito? espuesta: V o =-11.25V, A v = Cuál es el intervalo de ajuste de la ganancia e voltaje en el circuito siguiente? espuesta: 25 A v Qué entrada debe aplicarse a la entrada del siguiente circuito para obtener una salida de -2.8V? 4. Calcular el voltaje de salida V o del circuito siguiente. espuesta: V i =-90.32mV espuesta: V o =-3.4V

31 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Calcule el voltaje de salida V o en el circuito que se muestra a continuación: espuesta: V o =-13.5V 6. Calcular los voltajes de salidas V 2 y V 3 en el circuito, sabiendo que el voltaje de entrada V 1 es 0.2V. 7. Calcule el voltaje de salida V o en el siguiente circuito. espuesta: V 2 =-2V, V 3 =4.2V espuesta: V o =-11.5V

32 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Calcule el voltaje de salida V o en el siguiente circuito. espuesta: V o =6.4V 9. Calcular el valor de resistencia ( 2 ) para un amplificador inversor (ver ejercicio 1) de ganancia A v =-150 si la resistencia 1 es de 12kΩ. espuesta: 2 =1.8MΩ 10. Para el amplificador del ejercicio 3, determinar el valor de la ganancia de voltaje (A v ) y el voltaje de salida V o si la entrada es 25uV. espuesta: A v =31, V o =0.775mV 11. Determinar la ganancia de voltaje total (A v =V o /V i ) para el siguiente circuito. espuesta: A v V = V o i 24 = En el ejercicio anterior, si 2 = 4 = 6 =10 1 =10 3 =10 6 =, calcular la ganancia de voltaje (A v =V o /V i ). espuesta: A v =-1000

33 Guía de Circuitos Electrónicos I Prof. Alexander Hoyo Determinar la ganancia de voltaje total (A v =V o /V i ) para el siguiente circuito. espuesta: ( ) V V A i o v + = = 14. En el ejercicio anterior, si 2 = 4 = 6 =470kΩ, 1 =4.3kΩ, 3 = 6 =33kΩ, calcular la ganancia de voltaje (A v =V o /V i ). Además, calcular el voltaje de salida V o si el voltaje de entrada es 80uV. espuesta: A v =22.2x10 3, V o =1.78V 15. Determinar la expresión de V o en el siguiente circuito. espuesta: V V V o + + = 16. En el ejercicio anterior, determinar la expresión de V o si 3 = 1 y 4 = 2. espuesta: ( ) V V V o =