EBAS Exámenes resueltos

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1 EAS Exámenes resueltos -9

2 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos, n el de coleccones o lbros (exclusos) de problemas, apuntes de clase, fotocopas de transparencas, anotacones en hojas sueltas, etc. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: // Fecha Presta de esón: 5//, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. Suponendo que los dodos de la Fgura son guales e deales salo por tener una tensón umbral gual a,6, ndque su estado (ON/OFF) y el alor de la tensón O para los alores de señalados en la tabla. esarrolle y explque cada caso y escrba los resultados fnales en la tabla. () O () k k 6 O ON ON 5,4 (,9 p.) 5 ON OFF 7,8 (,9 p.) 9,4 OFF OFF (,7 p.) Fgura SOLUÓN EJEO En todos los casos el dodo lmta O 5,4 = Suponemos ON y OFF, por tanto: = (),6; =,47 ma Esa corrente produce una O = 4,7,6 = 5,3 que es mposble. Por tanto, conduce y O =5,4 =5 Suponemos ON y OFF, por tanto: = (),65; =, ma Esa corrente produce una O = 5,,6 = 7,8 que es coherente con las hpótess. =9,4 Suponemos ON y OFF, por tanto: = (),69,4; = ma, lo que supone OFF. Al no pasar corrente, O =, lo que es coherente con la hpótess OFF.

3 SOLUÓN EJEO (ont.) PÁGNA Nº Ejercco. Para el crcuto de la Fgura., se pde: a) Expresar el alor de r / (, p.) b) Expresar la relacón Z = g / d de pequeña señal en funcón de la frecuenca, sendo g e d las ampltudes complejas (fasores) de g e d y sabendo que - E >> kt/e (, p.) c) Expresar y dbujar aproxmadamente en la gráfca de la Fgura. la funcón Z / en la regón en que se cumple << <<, donde = /r (,5 p.) kt e ATOS: r he ; = h fe >> ; r o = h - oe = ; los efectos capactos en el transstor son desprecables log Z Z g Z Fgura. log Fgura.

4 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO a) En contnua: E r kt e kt e E g d b r b b) En alterna: g br b b jr Z jr d b r jr b r jr jr Y tomando el módulo Z b jr j j c) En la regón de nterés / es desprecable frente a y frente a / : Z log Z log log

5 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. Para una determnada aplcacón en que se desea duplcar la capacdad de conduccón de corrente del transstor MOS de canal n, se ha decddo conectar otro transstor smlar en paralelo, como muestra la Fgura 3. En el caso deal en que ambos transstores fueran déntcos, el dsposto conjunto que forman se comportaría como un únco transstor equalente de parámetro gual al doble del de los transstores ndduales, y de la msma tensón umbral. No obstante, se ha detectado que las tensones umbrales de ambos transstores son dferentes, lo que le aparta del funconamento deal ndcado, como pretende lustrar este ejercco. A pesar de ello, el dsposto conjunto se comporta como un MOSFET de canal n en cuanto a que tene T y S,SAT G M M S Fgura 3 SOLUÓN EJEO 3 Obtener razonadamente para el dsposto conjunto: a) Su tensón umbral T (,8 p.) b) La tensón S,SAT para GS = 3 (,8 p.) c) La expresón de la característca = f( GS ) para saturacón (acta), es decr, M y M en saturacón (,9 p.) ATOS: = = ma/, T =, T =, En saturacón = ( GS - T ) a) La tensón umbral T del dsposto conjunto será aquella para la que s GS < T, M y M están en corte. Por tanto, concde con el menor alor de T y T : T T b) La tensón S,SAT del dsposto conjunto será aquella para la que s S > S,SAT, M y M están en acta. Por tanto, concde con el mayor alor de S,SAT ( GS ) y S,SAT ( GS ): 3 T T S, SAT GS T GS T S, SAT S, SAT S, SAT c) ( ( GS GS T ) T ) ( GS T ) ( GS T ) (ma) GS 6 GS 5, ( GS en )

6 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO 3 (ont.) Ejercco 4. La señal alterna, de pequeña ampltud, es amplfcada por el crcuto de la Fgura 4. Los transstores están polarzados en modo acto drecto con la msma corrente contnua de colector, que no necesta calcular. Se pde: a) bujar el crcuto equalente para alterna y pequeña señal (, p) b) ecr en qué confguracón trabaja cada transstor (,3 p) c) alcular la gananca de pequeña señal A = o / (,8 p) d) alcular la mpedanca de entrada al amplfcador, (,4 p) =,4k 8 = =5k o T N E =,5k ATOS Para ambos transstores: r h e,5 k ; r o = h - oe = ; = h fe =. A la frecuenca de la señal los condensadores pueden tratarse como cortocrcutos SOLUÓN EJEO 4 T P - =- Fgura 4 a) El crcuto equalente es el sguente, donde r N = r P r = kt/e / =,5 k. T P T N bn bp E E E P /r bn r N bp o b) T P trabaja en colector común, y T N en base común

7 PÁGNA Nº 6 SOLUÓN EJEO 4 (ont.) c) En los nodos de emsor: () bn = -() bp bn = - bp 9,5 5,5 k 5 k r r r A E bn N E P bp bn o d), k r r A E E o bn bp

8 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos, n el de coleccones o lbros (exclusos) de problemas, apuntes de clase, fotocopas de transparencas, anotacones en hojas sueltas, etc. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: /7/ Fecha Presta de esón: 3/7/, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. En la fgura. se presenta un crcuto recortador utlzado para lmtar el alor de la tensón a la salda, O. Se aproxma el funconamento del dodo con un modelo lneal por tramos con una resstenca en drecta, f =, una tensón umbral, =,5, y una tensón de dsrupcón, Z =. a) alcule y represente la funcón de transferenca O =f( ) en este caso. ( p). b) epresente la señal a la salda O (t) s la señal a la entrada, (t), es la señal trangular de la fgura.. (,5 p). c) S se refna el modelo del dodo consderando el alor de f =, calcule la nuea expresón de la funcón de transferenca O =f( ) ( p). ATOS: =, = k - O 3-3 T/ T t Fgura. Fgura. SOLUÓN EJEO a) uando el dodo está en corte, O = - = -. Esto se cumple para O -, luego la condcón a la entrada es - =,5. Para - =,5 el dodo está en conduccón, y O = - = -,5. epresentándola:

9 PÁGNA Nº O b) O () 3,5 -,5 T/ T t -3 c) En el tramo en que el dodo está en corte ( - ) sgue sendo O = - = -. En el tramo en que el dodo conduce ( - ), el crcuto equalente es ahora el de la fgura f, y tendremos,5,5 O f f., f - O

10 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Ejercco. La fgura muestra un crcuto receptor de comuncacones óptcas que emplea un fotododo como sensor y un amplfcador de corrente realzado con un JFET de canal n. El fotododo, de sensbldad s, equale desde el punto de sta crcutal, a un generador de corrente de alor s p (sendo p la potenca de la pequeña señal lumnosa ncdente) en paralelo con un dodo, como muestra la fgura. a) En ausenca de señal (p = ), calcule S para que L =, comprobando que el dodo opera en OFF y el transstor en saturacón ( p.) b) buje el crcuto equalente de pequeña señal para frecuencas medas (,5 p.) l c) alcule la relacón de pequeña señal y frecuencas medas(,5 p.) p d) Halle el margen dnámco a la salda para la señal l, sabendo que no está lmtado por el dodo n porque el JFET entre en regón de corte o gradual, sno por la falta de aldez del modelo de pequeña señal del transstor. NOTA: onsdere el margen dnámco de la corrente como la máxma ampltud smétrca de l que no produce dstorsón. Suponga que el JFET es un dsposto aproxmadamente lneal s: 5 (,5p.) gs GS T L = L l ATOS: =, = 3 k, G = k, S. Para el fotododo: =,5, Z, s =,5 A/W Para el JFET en saturacón se cumple que: con: = ma/, T = -6, A (tensón Early), GS T Fgura SOLUÓN AL EJEO a) En ausenca de señal, como L =, se tene que = / = 4 ma. Por tanto: Así, ( El dodo opera en OFF ya que GS T ) S GS GS T k 4 odo = G = ( ) = 4 <,5 = El transstor opera en saturacón porque GS > T y S = S = ( 4 ) = 8 > GS T =

11 PÁGNA Nº 4 b) Tenendo en cuenta que el condensador S equale a un cortocrcuto a la frecuenca de trabajo, que el dodo está en OFF y el transstor en saturacón: c) En prmer lugar, g m ( GS T ) 4 ms el análss del crcuto anteror: l g m sp gs gs G l p sg m G A/W GS T d) omo l g m gs l g m gs g m,6 ma 5 Ejercco 3: En el crcuto de la fgura 3 el amplfcador operaconal no está saturado y la tensón a) alcule la tensón de salda O en funcón de suponendo que el MOSFET de acumulacón está trabajando en saturacón. ( p.) b) alcular el rango de alores de O para los que el MOSFET está en conduccón ( p.) c) alcular el rango de alores de O para los que el MOSFET está en saturacón (,5 p.) - O T atos: con el MOSFET en saturacón se cumple: = k ( GS - T ) ma k K Fgura 3 SOLUÓN EJEO 3 a) O k ( GS T ) k( T O T ) ko k ( O y en oltos) b) GS > T T O > T O < c) S sat = GS - T = T O - T = - O e la condcón, S = O - O, la gualdad, que es tambén parte de la condcón de saturacón, se cumple sempre. Por tanto, estará saturado s está en conduccón O <

12 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N EJEO 4: El régmen de conmutacón del crcuto que se le propone en este ejercco está lmtado por el condensador (fgura 4), es decr, puede Ud. no consderar los efectos capactos del dodo y del transstor, ya que tenen una respuesta nstantánea a la exctacón que tenga lugar en sus respectos termnales, es decr, que el transstor y el dodo trabajan en cuas-estátca. En la base del transstor, en el nstante t =, se aplca un escalón de tensón desde a 5, como tambén se lustra en la fgura 4, que satura al transstor. El dodo es un dodo emsor de luz caracterzado por una tensón umbral, =,. Para cada uno de los nstantes o nteralos de tempo que se le ndcan a contnuacón, dga s el dodo se encuentra encenddo o apagado y razone la respuesta: a) t (,5 p.) b) t (,7 p.) c) t (,5 p.) Fgura 4 d) uánto tempo permanece el dodo apagado? (,8 p.). atos: Tensón umbral de conduccón del dodo =,. Para el transstor, E,sat =,. SOLUÓN EJEO 4 aso nstante o nteralo Estado del dodo ( encenddo o apagado?) a t ENENO b t APAGAO c t ENENO a) aso t : rcuto en estado estaconaro. asla etapa del dodo y del transstor, dodo en ON (S estuese OFF, la tensón en sus bornas sería de 5 > ). b) aso t : Para t <, TT cortado, tensón en bornas del condensador A =, 5 = 3,8. En el nstante t =, el TT se satura. omo el condensador no puede cambar nmedatamente la tensón en sus bornas: ( ) 3,8 ( ), ( ) 3,6, por lo que el dodo A se encuentra apagado c) gual que en el caso a)

13 PÁGNA Nº 6 d) Para < t < t ON, donde t ON es el tempo que el dodo se encuentra apagado, el transstor se encuentra saturado y el dodo en aberto. A esta fjada a, (tensón E,sat ). La corrente que crcula a traés de la resstenca carga al condensador según la ecuacón: d E, sat ( ) 3,6 dt cuya solucón es t ( t) ( ) exp de donde t ON ( ) exp ton ln 8 m s ( )

14 orrente, (A) pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Sep/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos, n el de coleccones o lbros (exclusos) de problemas, apuntes de clase, fotocopas de transparencas, anotacones en hojas sueltas, etc. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 8/9/ Fecha Presta de esón: 3//, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. Un dodo de GaAs (arsenuro de galo) posee una característca - cuya medda expermental se muestra en la fgura. medante rombos. La ecuacón que descrbe el funconamento de dcho dodo es: e exp [] mkt donde m es un parámetro, en general, dstnto de. Se pretende determnar los alores de y m, para lo que es de gran ayuda redbujar la fgura. cambando por log (logartmo en base ), resultando la fgura.. onsderando un rango de tensones sufcentemente alto para poder desprecar el térmno - de la ecuacón [], se han ajustado los puntos expermentales de la fgura. por una línea recta para <,9. Se le pde: a) alcular. Note que al tratarse de un ajuste, la línea recta no pasa por =, =. ( p.) b) alcular el alor de m con la nformacón sumnstrada en la fgura. y sabendo que kt/e = 5 m ( p.) orrente, (A),6,5,4,3,,,,,,4,6,8,,,4 Tensón, () orrente, (A).E.E-.E- -.E-3.E-4-4.E-5.E-6-6.E-7.E-8-8.E-9.E-.E-.E- -., Tensón, () Fgura. Fgura. c) omo se obsera en la fgura., s la línea recta de ajuste se prolonga para tensones mayores que,9, la dferenca con los alores expermentales llega a ser mportante. Esto es debdo a que la ecuacón [] no ncluye todos los fenómenos que ocurren en el dodo real. Uno de ellos es un efecto ressto parásto, caracterzado por una resstenca que se representa medante la letra, se expresa en y que se desea añadr a la ecuacón []. Sabendo que con la nclusón de la resstenca, el crcuto equalente del dodo real queda como un dodo (representado por la ecuacón []) en sere con dcha resstenca, ndque cuál y por qué de las ecuacones sguentes es la correcta (,5 p.).

15 ) e exp ) e exp mkt mkt 3) PÁGNA Nº e exp 4) e exp mkt mkt SOLUÓN EJEO : a) esprecando el en la ecuacón [] y tomando logartmos se obtene: e log log logexp mkt e log log,434lnexp al cambar la base del logartmo mkt e log log,434 mkt onsderando las condcones del ajuste, para = ocurre que = = - A. b) e la ecuacón anteror, el térmno,434 e/mkt es la pendente de la fgura.. alculando la pendente de dcha gráfca se obtene e,434x,6 m,434,8 kt log,5x5 c) La opcón 3 es la únca que dmensonalmente es correcta Ejercco. Los tres transstores bpolares del crcuto de la fgura son déntcos, y para este ejercco se pueden caracterzar por un modelo lneal por tramos. Se sabe que T está en saturacón. a) e los cuatro estados posbles del transstor (acta drecta, saturacón, corte y acta nersa), deduzca en cuál de ellos se encuentra T. (,5 p.) b) alcule el rango de alores de para el que T 3 está en acta. S no resoló el apartado a), suponga el transstor T en corte. ( p.) c) Para = 6 el transstor T 3 está en saturacón y se mde una caída de tensón en sus bornas de,7. alcule los alores de las correntes e 3. ompruebe que T y T 3 están en saturacón. ( p.) A 3 ATOS: =5 A =,7 K =,4 K =6 K E3 T 3 e los transstores: = E = E (ON)=,7 Esat =, T T

16 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Sep/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Fgura SOLUON EJEO : a) E = < E, =- E =-, <.= E.- Esat.=,5. Ambas unones en nersa, luego T está en corte. b) T 3 en acta 3 = 3, E3 =() 3. esolendo: A 3 E3 ( ) 3 E 3 3 E3 ( ) Para que se cumpla T 3 en acta: 3 E 3 Esat E OK E3 A E ( ) Esat Esat ) 3 ( Esat E Esat E Esat Esat 3 A ( ) espejando, >3,9 K ( ) c) E3 3,67 ma E3 E Para comprobar hpótess, calculamos:,9 ma 3 E3 E,7 ma 3 Esat 9,75 ma Y se comprueba: >, <, luego T en saturacón 3 >, 3 < 3, luego T3 en saturacón Ejercco 3. En el crcuto nersor MOS de la fgura 3. los dos MOSFET (M y M ) tenen el msmo alor absoluto de la tensón umbral T = T y la msma constante p = n. Los dos son normalmente off. uando están trabajando en saturacón cumplen las respectas ecuacones que se ndcan en las fguras 3. y 3.3. alcular: a) La regón del plano (, O ) en la que los dos MOSFET trabajan en saturacón. ( p.) b) La expresón de en funcón de O cuando los dos MOSFET están trabajando en saturacón y la corrente =. ( p.) c) buje en el plano (, O ) la regón calculada en a) y la característca de transferenca calculada en b) (,5 p.)

17 PÁGNA Nº 4 S S S - M rcuto de carga G S G M = ( GS T ) = ( SG T ) Fgura 3. Fgura 3. Fgura 3.3 ATOS: = ma/, T =, S =, SOLUÓN EJEO 3: a) La condcón de saturacón para M es S Ssat = GS - T, es decr, O - T Para M la msma condcón es S Ssat = SG - T, es decr, S - O S - - T Ambas desgualdades se combnan en: T O - T, que defne una banda en el plano (, O ). Además T para que M esté en conduccón y S - T para que M esté en conduccón. b) Por la confguracón del crcuto y la condcón = se deduce que la corrente de drenador de los dos MOSFET es gual. Para estar en saturacón hay que estar en conduccón es decr para M se debe cumplr GS T y para M se debe cumplr SG T. Puesto que K p =K n, de las expresones de las correntes de drenador y de las anterores consderacones se deduce que SG - T = GS - T, es decr S - - T = - T de donde se deduce = S /=5, que es la funcón de transferenca buscada c) O S egón de la pregunta a) S - T ura de transferenca de la pregunta b) T T S / S - T

18 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Sep/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N = ma (deal) Ejercco 4. Los dos transstores bpolares del amplfcador dferencal con salda dferencal de la fgura 4 trabajan en acta drecta. Ambos están a la msma temperatura pero no son guales: para Q, S = F ES =,9-4 A, mentras que, para Q, S = F ES =, -4 A. Por tanto el crcuto no es smétrco. - = k Q Q - O - - = k a) Se aplca a las dos entradas la msma tensón = = A. Exprese la tensón de salda O en funcón de A. (,8 p.) b) Se aplca a las dos entradas una (pequeña) señal común (t) = (t) = c (t). A partr del resultado del apartado a), sn resoler nngún crcuto, calcule la gananca ( t) A o c ( t), sendo o(t) la parte alterna de la tensón de salda. (,4 p.) Fgura 4 Por últmo, las entradas se exctan con una (pequeña) señal dferencal (t) = - (t) = d (t)/. c) buje el cto equalente de pequeña señal (,7 p.) o ( t) d) alcule la gananca A (,6 p.) d ( t) kt e ATOS:, r, ro, kt e,5 NOTA: onsdere los efectos capactos de los transstores desprecables. SOLUÓN EJEO 4 a) on ambos transstores en acta drecta, las ecuacones de Ebers-Moll se escrben: ee S exp kt S ee S S exp kt Ya que los dos transstores tenen la msma E. Y la ecuacón en el nodo de emsor: S S S E E S S S S S Y por fn O,, ndependente de A S S b) La tensón de salda es ndependente del oltaje común aplcado a las entradas, de forma que, para entrada común, la señal de salda es nula y A =

19 PÁGNA Nº 6 c) El crcuto equalente de pequeña señal no puede smplfcarse pues no es smétrco d) En el nodo de emsor t t t t b b b b = b b, Además: S S S S b b b d d b b d e kt t e kt e kt t r r t t t t r t r t Y a la salda: 8 9, S S S S b b b o e kt A t t t t - r d / b r - d / b b b o

20 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos, n el de coleccones o lbros (exclusos) de problemas, apuntes de clase, fotocopas de transparencas, anotacones en hojas sueltas, etc. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 5// Fecha Presta de esón: 9//, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. Para una determnada aplcacón se desea utlzar como generador de energía eléctrca la célula solar que muestra la fgura.a. Para certas condcones de temperatura y radacón solar (que se estma que serán smlares a las de operacón real) la célula puede modelarse como un generador de corrente en paralelo con un dodo aproxmado por un modelo lneal por tramos, tal y como muestra la fgura.b. La característca - como componente de dos termnales de la célula tene el aspecto de la fgura.c. Para las condcones menconadas, se le pde calcular de forma razonada: a) La corrente en el punto A de la fgura.c, que es la que produce la célula cuando se cortocrcutan sus termnales ( = ). ndque el estado en que opera el dodo en dcho punto A. (,6 p.) b) La tensón en el punto de la fgura.c, que es la que aparece en bornas de la célula cuando se deja en crcuto aberto ( = ). ndque el estado en que opera el dodo en dcho punto. (,8 p.) c) La potenca máxma que puede generar la célula, que se obtene cuando trabaja en el punto de la fgura.c. (,6 p.) d) La resstenca de carga que habría que poner en los termnales de la célula para operase en el punto de la fgura.c. (,5 p.) Fgura.a Fgura.b Fgura.c ATOS: L = A. Modelo lneal por tramos del dodo: =,5 ; r f =,. L A

21 PÁGNA Nº SOLUÓN EJEO : a) Para = =, el dodo está en OFF, e =. Por tanto = - L = - A. b) uando =, la corrente por el dodo es = L = A >, por lo que está en ON. Así, su tensón en bornas es: = = r f =,5,,7 c) En el punto el dodo está en el umbral entre OFF y ON por lo que = y = =. Así la potenca dspada es P ds = = - A,5 = - W, por lo que la potenca generada es P gen = -P ds = W. d) La resstenca de carga necesara ene dada por:,5, A 5

22 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Ejercco. El crcuto de la fgura, formado por las resstencas de alor y los dos transstores, se excta con una pequeña señal y ataca una resstenca de carga. ~ EE T T O = O o O = O o a) alcule, en contnua, los alores de corrente de colector de T y T, e, y la corrente que atraesa la resstenca de carga. ( p.) o b) alcule la gananca de tensón de pequeña señal. ( p.) c) uál es el margen dnámco a la salda, sabendo que ene lmtado por la saturacón de los transstores? (,5 p.) - EE Fgura T ATOS: T,5 ; EE 5 ; 4,3 K; r ; 43, 5 T ;, ;,7 T ; Esat Esat SOLUÓN EJEO :, ; E E,7 EE E EE E a) En polarzacón ma b) ma ~ o b b r b b o r o r T r 5 b b r o r c) En reposo, =. S T se satura, a la salda la señal es =4,8. S es T, =-4,8. Por tanto, el margen dnámco es 4,8.

23 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. En el crcuto amplfcador de la fgura 3: a) alcule el punto de trabajo del JFET y demuestre que está en saturacón. ( p.) b) buje el crcuto equalente en pequeña señal y a frecuencas medas. (,5 p.) c) alcule la transconductanca, g m. (,3 p.) d) alcule la gananca en tensón, o /. (,7 p.) ealce las smplfcacones que consdere oportunas, explcándolas. ATOS el crcuto: = k = M S =,3 k = k L = k = ;. S L o el JFET: t = 4, k=,65 ma/, Ec. de saturacón: k GS t Fgura 3 SOLUÓN EJEO 3: a) Es un JFET de canal n, por tanto, t = -4. Suponendo que el JFET está en saturacón, se obtene: k k k k k k GS t S t S e las dos solucones, la álda es =4,4 ma, pues es la que hace GS S, 3 > t esolendo la malla de salda se obtene: 4, S 8 S S está en saturacón se ha de cumplr que, 68, lo que, efectamente, se cumple. S t Ssat GS S t S t t

24 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Feb/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N b) G gs g m gs o L S d d c) g k 3,35 ms d) m o GS g m Q gs gs GS // L t g m gs gs 3,35 Ejercco 4. El crcuto de la Fgura 4 es un amplfcador dferencal en que los dos transstores son déntcos y trabajan a la msma temperatura. a) alcule el punto de trabajo en contnua (, E ) de ambos transstores y demuestre que no depende del alor de E n de L. (,9 p.) Para una exctacón dferencal de pequeña señal como la mostrada en la fgura: b) buje el crcuto equalente de pequeña señal, utlzando las propedades de smetría del crcuto y la exctacón. (,8 p.) c) alcule el margen de alores posbles de la gananca A = / d s E se puede arar entre (cortocrcuto) e (crcuto aberto) (,8 p.) d / O - L Q Q E - d / ATOS: = 9 ; = k; L = k; =,5 ma Las fuentes de corrente contnua son deales. E,6, T =,5, =, r = T /, r o - Fgura 4

25 PÁGNA Nº 6 SOLUÓN EJEO 4: a) Se supone que los transstores funconan en acta drecta. Por la smetría del crcuto, no crcula corrente contnua n por L n por E, por tanto:,5 ma E E Tambén las tensones colector - emsor son guales: ( ) E E E E 9 5,6 4,6 e estos resultados se desprende que el punto de polarzacón no depende de E o L y que, en efecto, los transstores trabajan en la regón acta drecta. b) En los puntos medos de las resstencas E y L no hay señal dferencal, y, por ejemplo, la mtad zquerda del crcuto queda: d / r b E E / b o / ( L /) on r =,5/,5 = 5 k c) A o d o d L E r ( ) ( E ),5 9,5 ( 5 E )

26 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos, No se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas: apuntes, fotocopas de transparencas, etc., n de coleccones (exclusas) de problemas, estén o no edtadas en forma de lbro. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 6/6/ Fecha Presta de esón: 3/7/, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. El crcuto señalzador de la fgura. consta de un dodo emsor de luz naranja y otro nfrarrojo. chos dodos se pueden modelar lnealmente por tramos en régmen cuas-estátco medante los parámetros ndcados en los datos al fnal del enuncado. Por la entrada (t) se ntroduce un escalón de tensón de -4 a 4 como ndca la fgura.. esprecando los efectos capactos de los dodos y suponendo que conmutan nstantáneamente, rellene la tabla adjunta ndcando s los dodos se lumnan o no y calcule la tensón o (t) con el sentdo ndcado en la fgura. cuando la tensón de entrada ale: a) - 4 (,7 ptos) b) 4 (,7 ptos) Suponga ahora que ambos dodos emsores de luz tenen una capacdad en drecta (ON) de nf y una capacdad en nersa (OFF) de pf, por lo que la conmutacón ya no es nstantánea. S en t= se produce la conmutacón de 4 a 4 : c) buje el crcuto que goberna el transtoro justo después de t=. (,6 ptos). d) omo consecuenca de este transtoro, qué dodo camba antes su estado (de encenddo a apagado o ceersa): el naranja o el nfrarrojo? (,5 ptos). azone su respuesta sn resoler ecuacones dferencales. atos: odo nfrarrojo:,7, s ( t) crcuto aberto f odo naranja: =,5, 5 s ( t) crcuto aberto n fn n n o 4 (en ) nfrarrojo Naranja t -4 Fgura. Fgura.

27 SOLUÓN EJEO : PÁGNA Nº (t) () O (t) () odo nfrarrojo (sí/no) odo naranja (sí/no) -4 - no sí 4 sí no a) Hpótess: odo nfrarrojo no conduce y el naranja sí: = (4- n )/( fn )= ma ; o (t) = - n - fn = -, lo que confrma la hpótess b) Hpótess: odo nfrarrojo conduce y el naranja no: = (4- )/( f )= 3 ma ; o (t) = f =, lo que confrma la hpótess c) 4 OFF,n ON f,n d) El dodo naranja, ya que partendo de la tensón ncal del transtoro (- ) se llega antes a,5 (tensón umbral del naranja) que a (,7 ) tensón umbral del nfrarrojo.

28 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Ejercco. El conjunto de tres transstores bpolares T, T y T3 acoplados según muestra la fgura. funcona como el transstor npn equalente representado en la fgura.. Se le pde calcular: a) El parámetro del transstor equalente, defndo como el cocente / de las correntes ndcadas en la fgura. cuando T, T y T3 operan en acta (,9 p) b) La mínma tensón E en el transstor equalente para la que T, T y T3 operan en acta con >. onsdere para este apartado el modelo lneal por tramos para los transstores (,7 p) c) El alor de E E cuando T, T y T3 operan en acta. onsdere para este apartado el modelo de Ebers-Moll para los transstores en acta, y exprese el resultado con tres cfras sgnfcatas (,9 p) T3 T T E E Fgura. Fgura. E ATOS: t = 5 m Para todos los JT: =, A o Modelo lneal por tramos: E,7, E,sat, o Modelo de Ebers-Moll para acta: =, = exp ( E / t ) SOLUÓN EJEO : a) omo = 3 y = 3 : b) E3 3 ( ) 3 E3 ( 3 ) equalente E E E E3 E, sat E E E, sat E E, sat E E E,mn E, sat E,9 c) exp t exp E E t exp E t E E E t Ln 5 m

29 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. El crcuto de la fgura 3 representa un amplfcador segudor de fuente realzado con JFETs, en el que Q actúa como fuente de corrente. onsderando que ambos transstores son déntcos y trabajan en saturacón, se pde: a) alor de contnua de la corrente de drenador y de la tensón puerta-fuente GS para cada uno de los transstores (,5 p). onsdere para este apartado A b) En pequeña señal, resstenca equalente de la fuente de corrente Q sta desde su drenador (,5 p). c) Gananca de tensón en pequeña señal o / ( p). d) esstenca de salda en pequeña señal out (,5 p). ATOS: k= ma/, t =, Tensón de Early A =5. A ro G G S S Q Q o out - SS Fgura 3 SOLUÓN EJEO 3: a) GS = ; =k( GS - t ) = k t = ma Además, = luego GS = A b) Los parámetros de pequeña señal de ambos transstores son gm k ms; r 5 k Al ser gs =, la resstenca equalente de pequeña señal de Q es r c) En pequeña señal: r g m ( - o ) r o o g m o g m( r // r ) ( o )( r // r ),98 g ( r // r ) m d) Para calcular la resstenca de salda, hacemos = en el crcuto anteror, con lo cual la fuente de corrente dependente está controlada por su propa tensón, y por tanto es una resstenca de alor. g m

30 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Jun/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N Luego out = r // r // g m 49 Ejercco 4. Para el amplfcador dferencal de la fgura, se pde: a) alcular el nel de contnua a la salda y comprobar que los transstores están saturados (,5 p) b) alcular la gananca en modo común (A c = o / c, con = = c ), sendo o el oltaje de pequeña señal a la salda (, p) c) alcular la gananca en modo dferencal (A d = o / d, con = - = d /) (, p) Q Q O = 5 ; = 7 k; = ma Transstores guales: k = ma - ; T = ; A Las fuentes de corrente contnua son deales - Fgura 4

31 SOLUÓN EJEO 4: PÁGNA Nº 6 para ambos transstores. a) ma Ambos están saturados con g k m ; r m - o GS T k O ; 4 S S G GS GS T b) g A m gs o c c G g m gs o S c) d gm o gmgs gm Ad 7 - d / G S g m gs o

32 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Septembre/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS E TEOÍA. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos. No se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas: apuntes, fotocopas de transparencas, etc., n de coleccones (exclusas) de problemas, estén o no edtadas en forma de lbro. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: /9/ Fecha Presta de esón: 6/9/, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta las 7:3 h. del 5/9/) Ejercco. Se desea dseñar un crcuto electrónco que realce la funcón =. Para ello, se plantea el crcuto de la fgura., cuya cura de transferenca está formada por tres tramos lneales que aproxman dcha funcón, tal y como ndca la fgura.. Para que el crcuto funcone correctamente, los dodos y han de estar en corte en el tramo ( < ), ha de conducr y estar en corte en el tramo (< <4) y ambos dodos han de conducr en el tramo 3 (4< <9). Se pde: a) alores de y que aseguran que los estados de los dodos son los arrba señalados. (,5 p) b) alor de para que la funcón de transferenca del crcuto sea la del tramo para < <4. ( p) c) alor de para que la funcón de transferenca del crcuto sea la del tramo 3 para 4< <9. ( p) ATOS: = kω. Para ambos dodos, = para <,7 y =,7 para > A. O 4 3 O o() () Fgura. Fgura.

33 PÁGNA Nº SOLUÓN EJEO : a) Los dodos entrarán en conduccón cuando la tensón en sus bornas sea gual a la tensón de codo, O -, = γ. entra en conduccón para =, O =, luego =,3 entra en conduccón para =4, O =, luego =,3 b) En el tramo, conduce y está cortado. Para que O = con =4, la corrente por ha de ser ma. Esta corrente debe proocar una caída de tensón en de, luego =,5 kω. c) En el tramo 3, ambos dodos conducen. Para que O =3 con =9, la corrente por ha de ser 6 ma;e ellos 4 ma an por la rama de y ma atraesan, luego =,5 kω. Ejercco. A la entrada del crcuto de la Fgura. se aplca un escalón de oltaje entre 5 y como ndca la Fgura., que tambén muestra la aracón con el tempo del oltaje de salda O en los termnales del condensador. a) En los nstantes t y t señalados en la gráfca, el crcuto está en estado estaconaro. ellene la tabla adjunta, ndcando el estado del transstor (acta drecta, acta nersa, corte o saturacón) y justfcando breemente las respuestas (, p) urante el nteralo de tempo T, el oltaje O eolucona lnealmente desde hasta, aproxmadamente,,7. b) ga en qué estado se halla el transstor y cuánto ale la corrente de colector durante este nteralo de tempo T (, p) c) S T =,7 ms, calcule la capacdad (,5 p) (S no calculó la corrente de colector en el apartado anteror, suponga constante e gual a ma.) ATOS: =,3 kω; EE = 5. Transstor: β = 5; en acta drecta y saturacón E = E(ON) =,7 ; en saturacón E = E(sat) ; el efecto de las capacdades parástas es desprecable.

34 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Septembre/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N 5 EE t O O,7 t T t Fgura. Fgura. t SOLUÓN EJEO : (ma) (ma) E () ESTAO t 5 OTE t SATUAÓN a) La corrente de colector es la que atraesa el condensador, que es nula en los estados estaconaros en que se encuentra el crcuto en ambos casos. En t = t, = E E, luego el transstor está cortado con =. e la gráfca E = EE - E E - O = EE = 5 En t = t, EE = E E. El transstor conduce con E = ( EE - - E(ON) )/ = ma =, ya que la corrente de colector es nula. S la unón E está en drecta pero la corrente de colector es cero el transstor debe estar saturado E = E(sat), lo que se confrma en la gráfca E = EE - E E - O = b) En este tramo la polarzacón de la unón base emsor es como antes e E = ma. Además, = > =, ya que de la gráfca O <,7 en este tramo, y el transstor trabaja en acta E EE E E O E( sat) drecta con = E /(β) µa; = β E = ma c)la corrente carga el condensador de a,7 : (on = ma se obtendría = µf) T do dt T T = ; O ( T ) O () = = = ìf dt O ( T) O ()

35 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. En el crcuto de la fgura 3. consdere que ambos transstores MOSFET de acumulacón están trabajando en saturacón y en régmen cuas-estátco. T es de canal n y T es de canal p. ) emuestre que o es proporconal a y calcule la constante de proporconaldad entre o y (es decr, calcule O / ) en funcón de, K y T. ( p.) ) S la salda se conecta a la entrada con la resstenca, tal como se ndca en la fgura 3., calcule la relacón = / para gran señal. (,5 p.) T o T T T - - Fg. 3. Fg. 3. ATOS: K =,5 ma/ T = = = 3 Ω = K( GS T ) = K ( SG T ) SOLUON EJEO 3: ) = K ( T ) = K ( T ) O = = K ( T ) (- ) = - 4 K ( T ) O / = -4 K ( T ) = - ma/ 3) = - O / = Ω

36 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Septembre/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N Ejercco 4. La fgura 4. muestra un crcuto receptor de comuncacones óptcas, que utlza un amplfcador operaconal (AO) para amplfcar la fotocorrente generada por un fotododo en nersa, que aparece representado como un generador de corrente G. El margen dnámco de la tensón de salda del AO está lmtado por las tensones de almentacón, como se ndca en la fgura 4.. onsderando que las demás característcas del AO son deales, se le pde: a) Expresar O en funcón de G cuando el AO opera en régmen lneal (el tramo ertcal de la fgura 4.) (, p.) b) alcular el alor de G para el que el AO se satura con alor (,6 p.) c) Expresar O en funcón de G cuando el AO opera en régmen saturado con alor (,9 p.) O O G O Fgura 4. Fgura 4. ATOS: =, = kω. el fotododo: Ζ =5 SOLUON AL EJEO 4: a) omo la corrente =, se deduce que toda la corrente G crcula por la resstenca. Además, en régmen lneal el AO mpone el cortocrcuto rtual = (éase la Fg. 4.), y por tanto: O G = O O = G O b) G = = =,5 ma O = G G = 3 G c) e nueo la corrente =, por lo que gualmente toda la corrente G crcula por la resstenca. Al estar saturado el AO no mpone el cortocrcuto rtual (éase la Fg. 4.), sno que O =, y por tanto: O = G O ( ma) = G (ma)

37 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Puede utlzar su ALULAOA y, para consulta, sus LOS. Pero NO SE PEMTE el uso compartdo de medos. Tampoco se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas: apuntes, fotocopas de transparencas, etc. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 6// Fecha Presta de esón: //, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes) Ejercco. El fotododo del crcuto de la fgura. se puede modelar medante el crcuto equalente de la fgura.. En oscurdad desde mucho tempo atrás, recbe a partr de t = una lumnacón tal que produce una corrente fotogenerada constante L = A como muestra la fgura.3. Se pde: a) alcular la tensón de salda en estado estaconaro en oscurdad (t < ) y en lumnacón (t ) (, p.) b) Expresar la aracón de la tensón de salda en funcón del tempo t para t > (, p.) c) alcular el tempo de conmutacón t LH que se defne como el que tarda la tensón de salda en alcanzar el 9 % de su alor fnal desde que se establece la lumnacón (,5 p.) ATOS: = 5 ; = k; ln(),3; el dodo en nersa ( =,7 ) en régmen transtoro equale a una capacdad de alor J = pf y en estado estaconaro a un crcuto aberto, sempre en paralelo con la fuente de corrente proporconal a la lumnacón. L =µa L =µa L (t) O (t) L (t) t Fgura. Fgura. Fgura.3

38 PÁGNA Nº SOLUÓN EJEO : a) En estado estaconaro sn lumnacón el dodo está en nersa, luego la corrente por el dodo es cero: O = (t < ) Se puede comprobar que =- < on lumnacón el dodo sgue en nersa y la corrente es la del generador: O = L = (t ) Nueamente, comprobamos que =- < b) En estado transtoro por el dodo crcula, además de la corrente del generador, una componente que carga la capacdad J, según muestra la fgura sguente: on d O do J J dt dt do O L L J dt L J O (t) Esta ecuacón dferencal, con la condcón ncal O (t) =, conduce a: t J O ( t) L e c) En t = t LH : O t LH J t,9 e, t ln,3 s LH L LH J

39 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Ejercco. En los crcutos de las fguras. y. la estmacón de la corrente L no puede realzarse medante modelos aproxmados lneales por tramos. Por ello se le pde que calcule, utlzando el modelo de Ebers-Moll: a) La expresón de L en funcón de G para el crcuto de la fgura. cuando el JT opera en acta (,6 p) b) El alor de G (con tres cfras sgnfcatas) para el que el transstor se satura (,7 p) c) Ídem a) para el crcuto de la fgura. (, p) Fgura. Fgura. ATOS: = ma. Para el dodo: S exp ( / t ) Para los JT: =, t = 5 m, = pa, E,SAT =. En acta:, exp ( E / t ) SOLUÓN EJEO : a) el nudo a la salda, tenendo en cuenta que G = E : ) / exp( t G L b) Para E = E,sat =, L = E / L =, por lo que, de la ecuacón anteror: 58 m n l t G c) omo G = E : t G S L t G S t G S t S t G exp exp exp exp exp L _ G L L _ G L

40 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. El componente de dos termnales de la fgura 3. está formado por MOST de canal n de acumulacón. La característca de este componente es gual a la que tene el componente de la fgura 3. s sus parámetros son ajustados adecuadamente. a) alcular la expresón de k 3 y T3 en funcón de k, k, T y T para que las característcas - de los componentes de las fguras 3. y 3. sean déntcas ( p.) b) uánto ale s = T T? (,5 p.). ATOS: En saturacón = k ( GS T ), T, =,, 3 Fgura 3. Fgura 3. SOLUÓN EJEO 3: En los MOST de la fgura 3. S = GS sat = GS T están en saturacón s no están cortadas. Sea = S y = S a) T GS T T T T porque raíces posto de las Sgno k k k k k k T T T T _ T T _ T 3 _ T 3 _

41 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N k 3 k k k k T T T 3 T T b) T T ambos MOST en corte Ejercco 4. S en el amplfcador de la fgura los dos transstores T y T son déntcos: a) alcule h e =r (,5 p.) b) buje el crcuto de pequeña señal en modo común y en modo dferencal ( p.) c) alcule o / ( p.) ATOS:=, t =,5, = k =, k A (tensón Early) o T T 5A - EE 5A

42 PÁGNA Nº 6 SOLUON AL EJEO 4: a) Las correntes de colector de T y T son guales por smetría: = =,5 ma Luego r =h e = t / = k b) El crcuto es smétrco para cada transstor. En modo común no hay corrente por y c = / c b oc r b En modo dferencal el punto medo de la resstenca se puede llear a terra por smetría y d = d / b od r b / c) o = oc od oc = ya que al no crcular corrente por oblga a que b = b por lo que b = od d =() b r b y od =- b, con lo que r Fnalmente, o r, d 4,44

43 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Se permte el uso de ALULAOA y, para consulta, LOS o cualquer documentacón ENUAENAA (apuntes, fotocopas de transparencas, coleccones de problemas, etc.). NO se permte el uso compartdo de medos. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 8/7/ Fecha Presta de esón: /7/, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. El dodo Zener del crcuto de la fgura. tene una característca - cuya aproxmacón lneal por tramos se muestra en la fgura.. En ella se ndca que cuando el Zener desea utlzarse como regulador de tensón en nersa, su corrente ha de estar entre zmn e zmax. alcule: a) Los alores máxmo y mínmo de para que el Zener regule tensón s = ( p.) Se fja ahora el alor de =,3 ky se camba la tensón de almentacón a =7. alcule: b) La corrente que crcula por el dodo,. (,7 p.) c) La tensón que cae en el dodo Zener, (,8 p.) ATOS: = ma. En la fgura. se consdera tensón posta la que cae de ánodo () a cátodo (-) y corrente posta la que a de ánodo a cátodo (éase la fgura.3). (ma) zmn -6,5 - () átodo (-) zmax - Ánodo () SOLUÓN Fgura. Fgura. Fgura.3 a) uando el Zener regula tensón, =6 e por tanto, para la zmax : 6 mn, k z max

44 y para la zmn max z mn Por tanto,,5>>, (k) 6,5 k PÁGNA Nº b) Se supone que el Zener regula tensón y =6. Por tanto, 7 6 3,33 ma,3 que es menor que. En consecuenca, el Zener no regula tensón y <6, lo que sgnfca que está en nersa sn conducr, por lo que =. c) S el Zener no conduce se cumple que = = ma y 7,3 4 Ejercco. a) alcule la corrente A suponendo que T está en saturacón, T en acta y que A = ( p.) b) S A T, cuál es el estado de T? (,5 p.) c) Exste algún alor de A que hace que T entre en saturacón, y en ese caso cuál es? (Suponga T en la regón lneal, en la que se comporta como una resstenca controlada por la tensón puertafuente) ( p.) EE ATOS: ma T : k T : EE E T ; en saturacón ( ON) E,7 k( Esat GS - T, ) T T A Fgura A

45 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N SOLUÓN: ma a) A ( ) k( GS T ) ma b) T en corte GS T T en corte c) S T en saturacón, y T en zona lneal, el crcuto se puede representar como : EE E E sat A ( GS ) on Esat E, y E, la corrente no es compatble con la hpótess de T en ) Esat 7 ( GS sat no exste nngún alor A para el que T está en saturacón.

46 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. Para el amplfcador segudor de emsor de la fgura: a) alcule el punto de polarzacón ( E, ), comprobando que el transstor está en acta. (,5 p.) b) buje el crcuto equalente para la pequeña señal. onsdere que en pequeña señal la fuente de corrente se comporta como una resstenca de alor eq = k. (,5 p.) c) alcule la gananca de tensón de pequeña señal / (,5 p.) d) Halle el margen dnámco a la salda, que ene dado por la máxma ampltud de la señal snusodal o a partr de la cual el transstor deja de funconar en acta. ( p.) o ATOS: =5, = 46 k = ma, L = k =, E = E =,7, ESAT =,, T = kt/e =,5 L - Fgura 3 SOLUÓN a) En polarzacón, las capacdades se comportan como crcutos abertos, luego E ma E E 3 El transstor está en acta pues >, b) El crcuto equalente de pequeña señal es b E ESAT. r b eq // L - o con r T T 5k. esolendo, // // eq r b L b // eq eq L L r L r L.976 c) El margen dnámco endrá dado por lo que antes ocurra, que el transstor se corte o se sature. Para que se corte, c // ( ) L Para que se sature, E ce ESAT eq E L ESAT,8 El margen dnámco es la menor de las ampltudes (en alor absoluto) M out =

47 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N Ejercco 4. El crcuto de la fgura 4 muestra una fuente de corrente compuesta por cuatro transstores pnp. Sabendo que todos los transstores operan en acta, calcule: a) La corrente EF suponendo E E4,6 (,7 p.) b) El alor de la resstenca para que la corrente sea 5 eces menor que EF. esprece las correntes de base respecto a las demás del crcuto. ( p.) c) Las tensones E, E, E3 y E4 con tres cfras sgnfcatas, consderando que para todos los transstores E S exp. (,8 p.) T ATOS: = 4,4 k T =,5 EE = S = 7,5. -4 A EE Q Q 3 EE Q Q 4 o o EF

48 PÁGNA Nº 6 SOLUÓN: a) ma 4,7,6,6 4 k E E EE EF b),6 ln ln ln ln EF T EF T S T E S EF T E E E c),56 ln 3 S T E E,6 ln 4 S EF T E E

49 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N ALFAÓN ANTES E EMPEZA lea atentamente estas NSTUONES Mantenga en lugar SLE durante todo el examen un documento de ENTFAÓN Escrba, ESE ESTE MOMENTO, sus datos personales (apelldos, nombre y N) EN TOAS LAS HOJAS, tanto de enuncados como para borradores, de que dsponga. Las solucones, en forma concsa pero completa, deben escrbrse EN ESTAS MSMAS HOJAS de enuncados y SÓLO deben ocupar el ESPAO correspondente (entre el fn de cada enuncado y el comenzo del sguente). La ENTEGA E TOAS las hojas de enuncados es OLGATOA aunque no haya escrto nada en alguna de ellas. Utlce para borradores SÓLO las hojas en blanco sumnstradas y SÓLO una ez dentfcadas con sus datos personales. Pero, al fnal, NO ENTEGUE hojas adconales n borradores. En nngún caso serían tendas en cuenta. Se permte el uso de ALULAOA y, para consulta, LOS o cualquer documentacón ENUAENAA (apuntes, fotocopas de transparencas, coleccones de problemas, etc.). NO se permte el uso compartdo de medos. spone de un tempo máxmo de 3 HOAS para la realzacón de este examen. ada ejercco ale,5 PUNTOS (para un total de ) y en cada apartado se especfca su puntuacón parcal. Fecha Presta Publcacón de alfcacones: 3/9/ Fecha Presta de esón: 3//, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. El crcuto de la fgura. es un crcuto regulador de tensón. Los cnco dodos son déntcos y se pueden modelar con la ecuacón de Shockley. a) alcule el alor de para que la tensón a la salda sea de 3 cuando =5. (,9 p) Se quere mejorar el crcuto regulador susttuyendo los dodos por un dodo especal para este tpo de aplcacones, un dodo zéner que modelamos con el modelo lneal por tramos de la fgura.. b) buje el nueo crcuto, colocando adecuadamente el zéner, y compruebe que la tensón =3 para =5. (,8p) c) alcule para este crcuto la aracón de la tensón de salda respecto a su alor nomnal cuando la tensón de entrada aumenta,5 sobre el alor nomnal de 5. (,8 p) NOTA: é los alores de resstenca con precsón de ohmo y los de tensón con precsón de m cuando sea necesaro. O - ATOS: - Z Modelo de Shockley = - A; t =,5 = (exp / t -) odo zéner =,7 ; r = Z =,98 ; r Z =,75 Fgura. Fgura. SOLUÓN