TIEMPO: 1:30 h. PROBLEMA 1 Q pf. v s Q 2. A v = f H = R en =

Transcripción

1 TIEMPO: 1:30 h. PROBLEMA 1 Para el circuito de la figura calcular la ganancia del centro de la banda (A V ), la resistencia de entrada (R en ) y el polo dominante de alta frecuencia (f H ) empleando el método de las constantes de tiempo. Ambos transistores (NPN) presentan una β=150, una V A =100V, una C µ =0.3pF y una f T =1GHz. [f T =g m /(2π(C µ + C π )), V BE =0.7V]. Al realizar el análisis DC puede despreciar las corrientes de base I B. 200µA v s KΩ v 0 Q 1 Q pf R en 200µA A v = R en = f H =

2 TIEMPO: 1.15 h. PROBLEMA El circuito que se muestra en la figura presenta una retroalimentación SERIE-PARALELO suministrada por las resistencias R E y R F. a) Demuestre que si el producto A * β es grande, entonces la ganancia A f del amplificador retroalimentado está dada aproximadamente por: V 0 R F +R E A f = ~ V S b) Si el transistor Q 1 está polarizado a 1mA, Q 2 a 3 ma y Q 3 a 5 ma encuentre el valor de R C1 y R C2 para que la etapa del amplificador A * (Amplificador A al que se le añaden las impedancias R 11 y R 22 de la red de retroalimentación) formada por el transistor Q 1 presente una ganancia en tensión de 10V/V y la etapa formada por el transistor Q 2 una ganancia de 50V/V. c) Hallar la ganancia en tensión del amplificador A * y la ganancia A f del amplificador retroalimentado. d) Calcular la impedancia de entrada R en y la de salida R out del amplificador retroalimentado. Suponga que los transistores BJT tienen β=100 y el transistor MOS kw/l=800ma/v 2. R E R C2 R C1 Q 3 Q 2 v s Q 1 v 0 R F =1,2 KΩ R en R E =50 Ω R C1 = A*= A f = R C2 = R en = R sal = R sal

3 TIEMPO: 1:15 h PROBLEMA 3 Se quiere diseñar un sensor de distancia por ultrasonidos capaz de detectar objetos y calcular la distancia a la que se encuentra en un rango de 3 a 300 cm. Para ello es necesario amplificar la señal proveniente del sensor, antes de convertirla a valores digitales y procesarla. El sensor de ultrasonidos suministra a su salida una señal con un nivel DC de 2V y una amplitud de +25mV. La impedancia de salida es de 2kΩ. Para poder convertir correctamente dicha señal a valores digitales, ésta debe superar los +500mV. El convertidor analógico-digital se ha diseñado de tal forma que presente una impedancia de entrada de 10kΩ. Se pide: 1. Diseñar un amplificador polarizado mediante fuente ideal de corriente, de forma que aporte la mínima ganancia necesaria. Para ello se dispone de transistores MOS con L>0.8µm, V t =0.8V, V A =50V y k N =130µA/V 2. El sensor dispone de una batería de +5V y se nos exige un consumo máximo de P=V DD.I=10mW. Debido a la creciente escasez de suministradores de componentes pasivos, se nos exige implementar el amplificador empleando tan sólo una resistencia. Es importante comprobar que la frecuencia del polo dominante (ω p ) a alta frecuencia es superior a los 40KHz. (C gs =2/3WLC ox +WL ov C ox, C gd =WL ov C ox > L ov =0.03µm C ox =100.0fF/µm 2 ) 2. Diseñar mediante transistores BJT (β, V CEsat =0.3V, V BE =0.7V y r 0 >>) la fuente de corriente requerida en el apartado anterior. Dicha fuente de corriente deberá diseñarse mediante una configuración Beta Helper. Se dispone de la misma fuente de alimentación de +5V. Se recomienda comprobar que V outmin de la fuente de corriente es inferior al nivel DC de la fuente de los transistores del circuito de amplificación diseñado. Sensor Ultrasonidos R 0 5V Amplificador ADC

4 Esquema del amplificador Valores de los componentes del esquema Esquema de la fuente de corriente Valores de los componentes del esquema Valores de los componentes del esquema

5 TIEMPO: 45 MIN. TEORÍA 1.- Hallar la ganancia A v, la resistencia de entrada R in y la resistencia de salida R 0 del amplificador de fuente común con resistencia de degeneración R F. Suponga que r 0 >>. VDD R D v 0 R S v s + - R F R in R 0 -VDD R in = R 0 = A v =

6 2.- En la figura se muestra el esquema del amplificador de vídeo 733C de Philips Semiconductor. Se pide identificar las partes conocidas que lo componen indicando la función que realizan dentro del amplificador, calcular la corriente DC impuesta por cada una de las fuentes de corriente y la resistencia de carga ( ) mínima que se podría conectar a cada una de las salidas para que no haya distorsión por recorte de la señal de salida. (V CE =0.2V V CC =+ 8V, V BE =0.7V y β>>) [BORRADOR]

7 2.- En la figura se muestra el esquema del amplificador de vídeo 733C de Philips Semiconductor. Se pide identificar las partes conocidas que lo componen indicando la función que realizan dentro del amplificador, calcular la corriente DC impuesta por cada una de las fuentes de corriente y la resistencia de carga ( ) mínima que se podría conectar a una de las salidas para que no haya distorsión por recorte de la señal de salida. (V CE =0.2V, V BE =0.7V, V CC =+ 8V, V BE =0.7V y β>>).