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

50 a) En cada dodo cae, luego exp T b) Y el crcuto equalente: Luego z r Z rz O O Z 3 PÁGNA Nº r Z Z ' ' Z c) rz Z 3,5,5 (,6%) r Z Ejercco. El crcuto de la fgura. se quere usar para cargar el condensador bajo el control de la señal de la fgura.. Se parte del nstante t = en el que se supone que el condensador está completamente descargado, es decr O =. Suponendo que el TT nunca llega a saturarse: a) buje el crcuto equalente de gran señal en t > para este crcuto, razonando sobre el estado del transstor. (,6 p.). b) alcule las correntes de base, colector y emsor para el nstante t = y t. (,6 p.). c) Obtenga la ecuacón dferencal de O respecto a t a partr de t = (,7 p.). d) Obtenga O (t) a partr de t = resolendo la ecuacón dferencal del apartado c). (,6 p.). ATOS: g = 5 k. = cc = odo base emsor: E,6 = F El transstor responde nmedatamente a la señal de entrada, es decr, las capacdades del transstor son nulas. (t) = g 5 t O Fgura. Fgura.

51 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N SOLUÓN: a) g E O b) E E g max mn o 8,8 ma max mn 8,89 ma E g o 5,6 5k o max mn,88 ma c) t o ( t ) Edt ( E o ) dt erando d dt d dt o o ( g o g ( g E o ) g E ) do o dt ( E ) 6 g s 5 µs

52 d) Solucón general de la ecuacón homogénea t O ( t) Aexp Solucón partcular ( t) ondcón ncal () A ( O ( t) ( o E O E t ) exp E ) A ( E ) PÁGNA Nº 4 o E = 4,4 t = = g Ejercco 3. La fgura 3. muestra un crcuto amplfcador realzado con tres transstores MOSFET de acumulacón de canal n que operan en saturacón. El transstor T, debdo al cortocrcuto que presenta entre puerta y drenador, actúa como un componente de dos termnales. En pequeña señal, este componente de dos termnales se comporta como una resstenca equalente EQU. Se le pde calcular: T a) El alor de L para que L = ma ( p.) b) El alor de EQU (,5 p.) c) El alor de la transconductanca l / g de pequeña señal y frecuencas medas del crcuto ( p.) g - T T 3 L l L ATOS: = 5 Para los transstores MOSFET: en saturacón = ( GS T ) T = para los tres transstores. = =, ma/, 3 = ma/ - - Fgura 3. SOLUÓN: a) ( ) 5 ( ),9 ma GS T omo Así, GS T ( ) 5 G3 GS GS 3 T 3 3 ( 3 L ) L T 3 3 3

53 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N b) T - gs - g m gs - EQU g m g omo g m ( GS m ),6 ms T EQU,67 k c) g - g m g /g m gs3 - g m3 gs3 l L gs3 g 3 s3 l g ( g m3 gs3 )(/ g m g ) l L l g m g m L g donde se ha empleado que g m g m,6 ms y g m3 3( GS 3 4 ms m g m3 T ) ms :

54 PÁGNA Nº 6 Ejercco 4 El amplfcador operaconal de la fgura 4. es deal excepto en su tensón de offset, que es dstnta de cero, y en su gananca, que no es nfnta. omo consecuenca, el oltaje de salda del AO en régmen lneal (no saturado) se puede modelar como = A ( - ) off a) alcular el alor de cuando = (, p.) b) alcular el alor de para el que =. (,3 p.) ATOS: A = 5, off =, = k, = k - O - Fgura 4. SOLUÓN: o e off -A e e A A off A e off A A off off a) Así,m 5 A b) Así off,m 5 A

55 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/3) 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: 3//3 Fecha Presta de esón: 4//3, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes) Ejercco. Polarzando en drecta un dodo de unón pn en el laboratoro, se han obtendo dos puntos sgnfcatos de su cura : A ( ma, 6 m), ( ma, 7 m). Se ha erfcado tambén que en nersa Z > y r Z. Se pde: a) Encontrar los parámetros y f (tensón de codo y resstenca en drecta) del modelo lneal por tramos que se ajusta a los dos puntos meddos (,7 p.) on dos dodos guales que el anteror se construye un crcuto lmtador de como el de la fgura. =5 sen wt () Fgura O b) Escrbr las ecuacones de la funcón de transferenca O =f( ) de este crcuto y representarlas gráfcamente ( p.) c) bujar la forma de la tensón de salda en funcón del tempo, calculando los alores de ampltud (,8 p.) ATOS: k T 3 5 sen t ( olts); 5 ; k e SOLUÓN EJEO : a) A f ( A ) f (6 7) m f ( ) ma 6. 5m A A f

56 PÁGNA Nº b) Para -,5< <,5 nngún dodo conduce y O =. Para >,5 conduce el dodo. Para <,5 conduce. En ambos casos tenemos una recta de pendente f 3 9, 9, con ordenada en el orgen. 495 f f O pendente: 9,9-3 -,5,5 c) pendente: 9, ,5 x 9,9-3 =44,5 m,5 -,5

57 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/3) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N Ejercco. Se pretende comparar dferentes modelos del JT en acta (er nota) en el cálculo del punto de trabajo del crcuto de la fgura. Sn necesdad de comprobar que el JT opera en acta, se le pde: a) alcular E,, E e utlzando el modelo lneal por tramos básco (.5 p.) b) dem a) utlzando el modelo lneal por tramos aanzado ( p.) c) Utlzando el modelo de Ebers-Moll aproxmado para acta, no es posble alcanzar una solucón por resolucón analítca. educr la ecuacón con como únca ncógnta que se obtene con este modelo ( p.) ATOS: 5, 3, e los modelos del JT : E, 7,, r Fgura 5 k, k, A , A, t 5 m NOTA: Modelo lneal por tramos básco en acta E A Modelo de Ebers - E O E Modelo lneal por tramos aanzado en acta E exp t E E r Moll aproxmado en acta SOLUÓN EJEO : a) E E 46 A Por tanto: E,78 46 A,,7, 4,6 ma,,78 E E b) E ( r ) E 44, A r Por tanto: E E A E A 4, 5 ma A, 84 44, A,, 788, 4, 5 ma,, 84 E E

58 c) PÁGNA Nº 4 exp t E E t ln omo E t ln Expresando en amperos 3, 5, 5ln( 3 ) Ejercco 3. En el crcuto de la fgura 3, calcule: a) La corrente de polarzacón (.5 p.) b) La gananca en modo dferencal od / ( p.) c) La gananca en modo común oc / ( p.) o M M ATOS = k; o = ma eq = M (resstenca equalente de la fuente de corrente o en alterna) Los transstores M y M son guales, trabajan en saturacón y los alores de sus parámetros de crcuto equalente en pequeña señal son: g m = ms, /r o = GG O Fgura 3 GG SOLUÓN EJEO 3: a) = o /= ma

59 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA(Enero/3) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N d G S g m gs od b) d = g od od od m gs d g m g g m m c G S g m gs eq oc c) c oc oc oc oc g m gs o c g m eq g m g m eqo c g m,5 g m eq 4 Ejercco 4. Para el crcuto de la fgura 4, en t < el condensador está descargado y =. En t = la señal pasa de aler a aler. ATOS: T O = =,7 ; = = ; Esat = Esat =, = ; = M; =, F T Fgura 4 Suponendo que el modelo para T y T es el lneal por tramos de cuasestátca, calcule: a) o en t <, ndcando el estado en que se encuentran T y T (.8 p.) b) o en t =, ndcando el estado en que se encuentran T y T (.8 p.) c) la eolucón de O para t > (.9 p.)

60 SOLUON AL EJEO 4: PÁGNA Nº 6 a) en t < el condensador está descargado = y = T y T están en corte O = E E b) en t = por contnudad =. Puesto que = =, entonces donde es la corrente a traés de entrante en los emsores T en corte y T en conduccón = T en acta O =,7 E E E c) o ( - ) = ( - ) = ( ) = Hpótess: en t > o ( ) = T está en acta y T en corte. o o ( ) d( o ) dt donde ( ) do o ( ) dt ( ), 7 o O ( t )exp o omprobacón hpótess: E = o > Esat T en acta E = o = - T en corte. t

61 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/3) 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 la consulta de LOS o apuntes ENUAENAOS y el uso de ALULAOAS de bolsllo. NO se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: 4/6/3 Fecha Presta de esón: 7/6/3, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón) Ejercco. El crcuto de la fgura. tene un dodo cuya característca - se muestra en la fgura.. Se le pde calcular: a) El rango de alores de para el que el dodo está en OFF en ausenca de señal (,7p.). b) El punto de trabajo (, ) para = (,8 p.). c) La resstenca equalente del dodo en pequeña señal y frecuencas medas para = 55 m ( p.). - ON OFF - Fg.. Fg.. para (estado OFF) Modelo del dodo: a b para (estado ON) ATOS: = k, = k, =,5, a = ma/, b = ma/ SOLUÓN a) En OFF 5, 5 b) e a) se deduce que el dodo está en ON:

62 PÁGNA Nº // // ) ( ) ( ) ( b a b a // o alternatamente,45,5.,5 b a a b a,43,4 ma,3,3,53,3,5 c) 5 m,5) (,55 ) ( 55 EQ m EQ r b a d d r Ejercco. En el crcuto de la fgura : a) alcule la tensón que se medría entre la base y el colector, con precsón hasta el m, sn hacer nnguna aproxmacón acerca del alor de ES ( p.). b) Sabendo que E =4 ma, calcule ES ( p.).

63 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/3) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N c) Suponga ahora, que donde antes se mdó la tensón se coloca ahora un generador de tensón contnua de 65 m con el posto en el termnal de base del transstor. alcule la corrente de colector, con precsón hasta el ma, e ndque su sentdo (,5 p.). E Fg. ATOS: =,65 ; =,88; S = - A; t = kt/q=,5 SOLUÓN: a) t S F ln exp ES t F ES exp 5 t ln S exp exp 5,6 E t b) c) E ES ES exp 5 S S exp 6 4 exp 6 exp 5 S F exp ES 3 t exp 4 8,64 E t 3 S A 3 exp 6 S exp 5,36 A con sentdo salente del colector

64 PÁGNA Nº 4 Ejercco 3. Para el crcuto de la fgura 3.: a) alcule la corrente O en funcón de las señales de entrada y. Suponga que todos los FET están en saturacón. (,9 p.). Para el crcuto de la fgura 3.: b) alcule la relacón O / suponendo que los FET están en saturacón (,7 p.). c) Sabendo que los FET no entran en regón gradual, en qué rango de alores de O los FET operan en saturacón? (,9 p.). ATOS: NOTA: k Ambos FET son NOMAL-ON (de deplexón), con ma/ ; No se necesta el alor de para resoler el ejercco. T T O T O T O - T O SOLUÓN: a) O Fg. 3. Fg. 3. GS T SG T o o T O T T T O O - T - b) O O O O,8 T T O ( ma) 4 5 () O T c) anal n: GS ( n),5 4T 4 O O O T O,8,5 anal p: ( p) ( n),5 4 SG Así 4 O GS O T O

65 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/3) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N Ejercco 4. El crcuto de la fgura 4., utlzado para desplazar el nel de contnua de la señal de entrada, se excta con el pulso dbujado en la fgura 4.. a) alcule el alor de la tensón en bornas de la capacdad y la tensón de salda O para el estado estaconaro en el nteralo t < (,5 p.). b) En t = se produce la transcón y pasa a aler -5. ndque el alor de la tensón de salda O y el estado del dodo en el nstante t = (,5 p.). c) Obtenga la ecuacón dferencal que rge la eolucón de en el nteralo < t < T, y calcule la expresón de O (t) en ese caso ( p.). d) En t=t la tensón a la entrada uele a cambar al alor F. S T = ms, ndque el alor de la tensón de salda O y el estado del dodo en el nstante t = T (,5 p.) F - T t Fgura 4. Fgura 4. ATOS: = F; = : F = 7 ; = 5 Para el dodo: Modelo con tensón de codo =,5 y resstenca en drecta r F =. Efectos capactos nternos desprecables SOLUÓN: a) En estado estaconaro, con = F, no hay flujo de corrente, el condensador está cargado y = F =7 y =.

66 PÁGNA Nº 6 b) El alor de tensón en bornas del condensador no puede cambar bruscamente, por lo que (t= ) = (t= - ) = F =7. Por tanto, O = - = - - F = -. Al estar polarzado negatamente, el dodo está en nersa. c) El crcuto equalente en este nteralo es d d - dt dt t esolendo, ( t) Aexp e la condcón de contorno (t= - ) = (t= ) = F deducmos A = F, y podemos calcular t t( ms) O ( t) ( t) F exp exp d) La tensón en bornas del condensador no camba, ( ) ( T t T t T ) F exp 5,86 La tensón de salda en este nstante es ( t T ) F ( t),4,5 El dodo está polarzado en drecta. NOTA. S calculamos la eolucón del oltaje de salda para el nteralo t>t, podemos representar la respuesta completa al pulso de entrada: 6 t(ms) O ()

67 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/3) 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 la consulta de LOS o apuntes ENUAENAOS y el uso de ALULAOAS de bolsllo. NO se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: 3/9/3 Fecha Presta de esón: //3, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón)

68 PÁGNA Nº Ejercco. Se desea polarzar un dodo emsor de luz (LE) tal como se ndca en la fgura.. El LE tene una cura característca - de estátca como la ndcada en la fgura., donde depende de la temperatura (T J ) de la unón del LE. Esta dependenca es de la forma T ) a( T T ). La temperatura de la unón T J ( J amb J amb depende la temperatura ambente (T amb ), de la potenca eléctrca consumda por el LE (P) y de la resstenca térmca entre la unón y el ambente ( J-amb ). La relacón entre estas arables es T T P.. NOTA: en esta J amb J amb expresón se ha supuesto que la potenca de luz emtda es desprecable frente a la potenca eléctrca consumda. Se desea dseñar un crcuto de forma que la temperatura de la unón en operacón T J sea 5º superor a la T amb. a) alcule la potenca eléctrca consumda por el LE en ese caso (,8 p.). b) alcule la corrente del LE (,9 p.). c) alcule el alor de la resstenca del crcuto para lograr el funconamento ctado (,8 p.). atos: m a ; amb º º Q J amb ; A 5 W A Fg.. Fg.. SOLUÓN EJEO : a) T Tamb T 5º ; T 5º P W,5W Jamb º b) ( T amb T ) P.. ; amb P at,5,5,5w,5 333mA A 5,5 3.5 c).5 A,33A 3

69 PÁGNA Nº 4 Ejercco. Se pretende utlzar un JT real para una aplcacón en la que operará con altas correntes. omo consecuenca de ello, el efecto de la resstenca parásta asocada a la regón semconductora del colector (que es la regón menos dopada) no es desprecable. Este efecto puede estudarse con el crcuto equalente de la fgura, en la que se muestra un JT conenconal con una resstenca en el termnal de colector. A este conjunto (JT conenconal resstenca de colector) se le denomnará JT de alta corrente. omo se puede er el JT de alta corrente es un dsposto de 3 termnales. a) Exprese la ecuacón característca = (, E ) de estátca del JT de alta corrente cuando el JT conenconal está funconando en acta. Exprese esta ecuacón característca en funcón de los parámetros S, y A (,9 p.). b) En el plano, E de las curas característcas de salda del JT de alta corrente, represente la regón en la que el JT conenconal opera en acta (,8 p.). c) alcule el parámetro de pequeña señal r = ( / E ) - del JT de alta corrente en el punto de trabajo = ma suponendo que el JT conenconal está en acta. (,8 p.). S 'E E Fgura - ATOS: S = Para el JT conenconal la ecuacón en acta y estátca tenendo en cuenta el efecto Early es = ; A= 6 ; E,sat =, SOLUÓN EJEO : a) Llamando E a la tensón colector emsor del JT conenconal: E b) S E E S A E A A A E S E A Frontera con corte: E E, sat Frontera con saturacón: () E E S (A), E S E, sat

70 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/3) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N ONTNUAÓN SOLUÓN EJEO : (A) E =, ATA = E (), c) r A S E Q 3 3

71 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. El crcuto de la fgura 3 presenta un amplfcador con dos etapas en cascada, la prmera en colector común y la segunda en emsor común, separadas en el dbujo por la raya dscontnua. Un análss aproxmado del crcuto de polarzacón ha dado los sguentes alores de contnua: E = ma; E = ma; E =5,7 ; E =,4. Se pretende realzar un análss parcal del crcuto de pequeña señal, abordando el problema etapa por etapa. a) bujar el crcuto equalente de pequeña señal de la segunda etapa, dando el alor de los parámetros del crcuto equalente de pequeña señal del JT (,5 p). b) alcular, para la segunda etapa, la resstenca de entrada n y la gananca de tensón o / o (,5 p). c) ndcar el margen dnámco a la salda asocado al transstor T (,5 p). d) bujar el crcuto equalente de pequeña señal de la prmera etapa, susttuyendo la segunda por su n y dando el alor de los parámetros de pequeña señal (,5 p). e) alcular la gananca de tensón de la prmera etapa o / y la gananca de tensón total o / (,5 p). T o E T E o L ATOS = = k E =4,3 k E =3,6 k = L =4 k = Para ambos transstores T =,5 E =,7 Esat =, = r o Fgura 3 SOLUÓN EJEO 3: a) o b r b o // L r T,5 k o // L b) n r, 5k ; 8 o r c)el margen dnámco asocado a T endrá dado por lo que antes ocurra, el corte o la saturacón: -Margen al corte ( c ( o )>) // o L -Margen a saturacón ( E ce ( o )> ESAT ) o ESAT E, Lmta la saturacón, luego el margen dnámco a la salda asocado a T es,. NOTA: La máxma excursón de la señal a la entrada de la segunda etapa, o, puede ser, o o,5 podría comprobar que dcho alor está muy por debajo del margen dnámco asocado a T, luego es la segunda etapa la que lmta el margen dnámco del crcuto total.. Se

72 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/3) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N ONTNUAÓN SOLUÓN EJEO 3: d) r o T b r,5 k // E // n b E // n // o e),98 r E n o o o La gananca total será el producto de las dos 78, 4 o

73 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. En el crcuto de la fgura 4 los transstores Q y Q son MOST de acumulacón en tanto que el Q3 es de deplexón. Se supone que todos operan en la regón de saturacón. e estos transstores se conoce además que: - Q y Q son guales y su ecuacón de transferenca es = ( GS -4), donde se expresa en ma y GS en oltos. - Q3 responde a la ecuacón de transferenca = ( GS ), donde se expresa en ma. y GS en oltos. Se pde: a) El alor de S ( p.). b) El alor de ( p.). c) ompruebe s el transstor Q3 esta realmente en saturacón. (,5 p.) 8 Q 3 Q Q SOLUÓN EJEO 4: Fgura 4 a) omo Q y Q son guales y sus GS son guales mplca que sus son guales. Además, del crcuto se desprende que las de los transstores Q y Q3 son guales. Por tanto, = = 3 Susttuyendo las expresones de las correntes del enuncado se obtene: GS3 = GS - 4 y, por tanto, GS = 6 = S b) Ya que = y susttuyendo el alor de GS = 6 se obtene = (6-4) = 4 ma c) e la expresón = ( GS3 ) deducmos que T =-, por tanto podemos escrbr: SAT3 = GS3 - T = =. el apartado b) GS3 = = SAT3. El transstor Q 3 está en la frontera entre regones gradual y saturacón, sendo álda la expresón utlzada.

74 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/4) 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 la consulta de LOS o apuntes ENUAENAOS y el uso de ALULAOAS de bolsllo. NO se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: 9//4 Fecha Presta de esón: 3//4, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón)

75 PÁGNA Nº Ejercco. El crcuto de la fgura. consta de un fotododo y un condensador. El fotododo puede modelarse con una fuente de corrente dependente lnealmente de la potenca lumnosa ncdente p L (t) en paralelo con un dodo, tal y como muestra la fgura.. La constante de proporconaldad de la fuente de corrente es la sensbldad S del fotododo. Sabendo que la señal lumnosa p L (t) aría con el tempo como muestra la fgura.3, se le pde calcular: a) (t < ) y (t < ) (,7 p.) b) (t = ) y (t = ) (,8 p.) c) El tempo que tarda (t) en alcanzar el alor t ( p.). p L (t) p L S p L P t Fgura. Fgura. Fgura.3 ATOS: t = 5 m, = F, S =,5 A/W, S = - A, P = mw ( t) Modelo del dodo: ( t) S exp, capacdades nternas desprecables t SOLUÓN EJEO : a) omo para t <, p L = P, se parte de un estado estaconaro ncal en el que las señales no arían con el tempo y por tanto: d S P ma dt S P Ln t 58 m exp S S t b) La tensón en el condensador no puede arar nstantáneamente, por lo que: ( t ) ( t ) 58 m omo Sexp ( t ) ( t ) t c) Para t >, p L = : d S exp t dt dt S exp t y por tanto ( t ) S P ma d t t exp A S t S P La condcón de contorno ncal es ( ) Ln t t S t ( t ) t A exp t t S t S P S Así, el alor = t se alcanza en el nstante: e te tfnal t,3 sg S S P S 58 m, por lo que: exp t S P

76 PÁGNA Nº 4 Ejercco. a) En el crcuto de la fgura, es un fotododo que recbe luz del LE de tal forma que genera una fotocorrente. alcular la corrente suponendo que el FET está en saturacón. (.5 p.) b) erfque las hpótess que haya usado en el apartado a) respecto al estado de funconamento de los dodos y. (.5 p.) c) Para qué alores de el FET está en saturacón? (.5 p.) Fgura ATOS: FET: FET de acumulacón de canal n ; T = ; k = ma/ ; = ; = M : Suponga que el modelo del fotododo cuando no está lumnado es lneal por tramos con =,5. La corrente fotogenerada f es proporconal a la potenca lumnosa P l emtda por de acuerdo con f = SP l (S=,A/W). : Suponga que el modelo del LE es lneal por tramos con =. La potenca lumnosa generada P l es proporconal a la corrente que crcula por el LE ( ) de acuerdo con P l = (=,W/A). SOLUÓN EJEO : a) omo podremos comprobar posterormente, está en nersa y en drecta k( ) GS f f f GS l. ; en A en GS GS f GS SP S GS GS 6,46 ma T f SK 4 9 GS ; GS GS GS T GS f en µa 3,54, solucón álda T GS 9,54 solucón no álda, 54 6,46 ma, luego está en drecta GS en 5 b) Fotododo : G GS c) LE : S GS T ;,54 ; 4, 54, luego está en nersa

77 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. En el crcuto amplfcador de la fgura 3, en el que los dos transstores son guales y están en acta, calcule: a) e (,8 p.) b) O (,5 p.) c) La gananca en pequeña señal y frecuencas medas o / (, p.) Q Q O = o O E E EE - Fgura 3 ATOS: = >> ; E = E =,7 ; t =,5 Parámetros de pequeña señal a frecuencas medas de los transstores: r = t /, r o = 5 k E = 5 EE = 7, k = 8 k = 5 SOLUÓN EJEO 3: a) Las dos correntes de base son guales, a pesar de que el crcuto no es smétrco por las mallas de colector de los transstores. En la malla de base y en contnua se cumple que: 4,3 E 4, ma b) ma O 7 c) E EE en ma b o b r b b r E E EE

78 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/4) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N ONTNUAÓN SOLUÓN EJEO 3: e acuerdo con el dbujo, se tene: o b r E EE,56 Para ello se ha tendo en cuenta que: b r b r b,5 k b E EE

79 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. El crcuto de la fgura 4 tene un amplfcador operaconal deal que está almentado a = y - =-. Se pde: a) alcular el alor de la componente contnua de la tensón de salda, O. ( p) b) alcular el alor de la componente alterna de la tensón de salda o (t). (.5 p) c) Tenendo en cuenta las tensones de almentacón del amplfcador operaconal, representar la forma de la tensón a la salda del crcuto O (t)= O o (t). (.5 p) d) alcular el margen dnámco de la señal de entrada en alterna g (t) para que el amplfcador operaconal no entre en saturacón a. (.5 p) f ATOS: = = k; g =5 k; f = k; g =3 cos(t) ; G =. g g - - O = O o G Fgura 4 SOLUÓN EJEO 4: a) Analzando el crcuto para G, anulando el generador g (t), se obtenen las sguentes ecuacones: g f G g f espejando se obtene: Susttuyendo: 4. G f f g b) Anulando el generador G y analzando para g (t) se obtene: f o ( t) g ( t) donde susttuyendo alores se obtene: o ( t) cos( t) f g

80 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/4) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N ONTNUAÓN SOLUÓN EJEO 4: c) (t) 5 4 t d) La ampltud máxma de o (t) es de 6 oltos. Por tanto: a o ( t) g ( t) máx,5cos( t) 4

81 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/4) 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 la consulta de LOS o apuntes ENUAENAOS y el uso de ALULAOAS de bolsllo. NO se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: 5/7/4 Fecha Presta de esón: 9/7/4, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón)

82 PÁGNA Nº EJEO : El dodo túnel (tambén llamado dodo Esak), cuyo símbolo crcutal se muestra en la fgura., es un dodo que se caracterza porque el fenómeno de dsrupcón de la unón p-n se produce para tensones de polarzacón drecta ( >). omo consecuenca, la cura característca - de un dodo túnel tene una regón de pendente negata. El modelado de este dodo para > puede hacerse en buena aproxmacón por la sguente ecuacón: k E ( E ) S exp E t S exp E t donde k E, E e S son los parámetros modelo. La representacón gráfca de esta ecuacón es la cura característca que se muestra en la fgura.. Para el crcuto de la fgura.3, que contene un generador de pequeña señal g se le pde calcular: a) El alor del cocente O / G de polarzacón (,8 p.) b) La resstenca equalente del dodo túnel para la pequeña señal (,9 p.) c) El alor del cocente o / g de pequeña señal (,8 p.) 7 6 (ma) g G g O o _ G () Fgura. Fgura. Fgura.3 ATOS: t = 5 m, =7,5 G = 35 m el dodo: S = pa, k E = A/ 3, E = 55 m SOLUÓN a) G O ma omo G G 35 m <55 m E keg( E G) S exp t 4 ma. ma 4 ma Tenemos que ma 4 ma = 34 ma Así: O G G O ma,59 34 ma

83 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/4) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N b) d S G ke( E G) keg( E G) exp r d EQ t t G c) Es un dsor de corrente: ms.35 ms ms r r o EQ o g( req // ).33 r 7.5 g EQ EQ

84 EJEO : PÁGNA Nº 4 S T T p L Para el crcuto de la fgura: a) emuestre que T y T no pueden estar a la ez en su regón gradual de funconamento. ( p.). b) Exste un únco alor de para el que ambos transstores están a la ez en saturacón. alcule ese alor. ( p.). c) Sabendo que la potenca lumnosa p L emtda por el dodo LE es proporconal a la corrente que crcula por él (p L = ), calcule el alor máxmo de p L, así como el alor de para el que se obtene ese máxmo. (,5 p.). ATOS: T = T = T =,5 ; k = k = k = ma/ ; SS = ; LE: = W,3 A SOLUÓN: a) T en regón gradual S GS - T T en regón gradual S SG - T Sumando ambas: S S GS SG - T - T SS - SS - T T Pero = < T = 3, que es ncompatble con lo anteror. b) T en saturacón = k(gs-t) = k(-t) T en saturacón = k(sg-t) = k(ss--t) omo = = k(-t) = k(ss--t) = SS/ =,5 (Ambos saturados S GS - T y S SG - T S S GS SG - T - T SS - SS - T T, que efectamente se cumple) c) p L T saturado T saturado p L SS /4 T saturado T gradual p L ( - T ) T gradual T saturado p L ( SS - - T ) p L máxma se obtene para T cortado T gradual p L = SS ; 5 T SS / SS k T,5 ma p L max 3, 675 mw T gradual T cortado p L = SS - T SS

85 Ejercco 3. (t) - L O (t) La tensón en la base del transstor del crcuto es (t) = (t), donde (t) es una señal alterna y = -3 una componente contnua no deseada. La msón del crcuto es elmnar esta componente contnua. a) alcule para que el nel de contnua en la carga sea O = Para ese alor de, y suponendo el T en acta, calcule además el punto de trabajo (, E ) del transstor ( p.) b) La gananca de tensón A = o / de pequeña señal (,5 p.) c) El alor de o para que el T se corte (,5 p.). d) El alor de o para que el T se sature (,5 p.). ATOS = ; L = k; = ma (fuente de corrente contnua deal); t =,5 JT: = ; E =,7 ; Esat, ; A PÁGNA Nº 6 SOLUÓN: a) omo O =, por L no crcula corrente contnua, luego: O = = E = -( E )/ =,3 k Además, en contnua: = /() = ma; E = E = 9,7 (referenca para la corrente de colector: posta s sale del colector) b) r = t / t / =.5 k; r o o = () L b ; =(r ()( L )) b A = () L /(r ()( L )) =,8 xb r E o b L c) d) (t) c (t) = - x (t) = -/() o (t)/ L - o (t)/ L o (t) L = E (t) Esat E ec (t) = Et e (t) = E (/ L ) o (t) Esat o (t) -( E - Esat )/(/ L ) = -8

86 Ejercco 4. El crcuto de la fgura se utlza para conmutar un dodo emsor de luz (LE). En el nstante t = se cerra el nterruptor. Se pde: PÁGNA Nº 8 a) alcular la tensón E para t <. ga en qué estado se encuentra el LE. (,9 p.). b) Para t >>, calcular el alor de E. ga en qué estado se encuentra el LE. (,6 p.). c) alcular la eolucón de la tensón, E (t) para t >. bujar la forma de la señal E (t). ( p.). ATOS: = ; = 75 ; = k; E = ; = nf N = 5 LE: =, JT: = ; Esat =, E =,7. N t = E E (t) - Fg. SOLUÓN: a) En t< en JT está en saturacón E E, Esat E E Esat ma El LE está encenddo Hay que comprobar que < n n E E 3, ma ma. 3, ma. Está en saturacón b) t >> el JT está en corte. ; ; El LE está apagado E E c) en t > : el condensador en t = tene una tensón de E =, E E = E (t) - El condensador se descarga a traés de E. La ecuacón dferencal queda: de e. dt d dt e e E E t E ( ) ( ). ( ),. t E t t k e E E t e () condcón ncal : E ( ), k

87 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Jun/4) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N E (t), = E =,µs t

88 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/4) 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 la consulta de LOS o apuntes ENUAENAOS y el uso de ALULAOAS de bolsllo. NO se permte la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: 3/9/4 Fecha Presta de esón: 8/9/4, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón)

89 EJEO : PÁGNA Nº En el crcuto de la fgura, los cuatro dodos tenen una corrente nersa de saturacón, s = A, y su funconamento se corresponde con la ecuacón de Shockley: q s exp kt para tensones mayores que la de dsrupcón (- Z ). Suponendo desprecable cualquer efecto capacto en el crcuto, se pde: a) alcule el alor límte de la resstenca para que el Zener Z no entre en dsrupcón s el conmutador está en la poscón. (, p.). b) El anteror alor de, es el máxmo o el mínmo? Explque la respuesta. (,5 p.). c) alcule el alor de la resstenca para que la corrente que atraesa el dodo Z alga 5 A cuando el conmutador pasa a la poscón (, p.). Z Z 3 atos: kt/q =,5 ; cc =, Z (Z,Z ) = ; Z ( 3, 4 ) ; = k 4 Fgura SOLUÓN a) En el límte, µa µa µa, M b) Es un alor máxmo, porque s aumenta, su caída de tensón tambén lo hace y el dodo Z entraría en dsrupcón. qz kt Z c) exp ln Z S Z,5 ln,5, kt q S, Z k 5A

90 PÁGNA Nº 4 EJEO : Para el crcuto amplfcador en fuente común de la fgura: a) alcule el alor de que hace que el nel de contnua a la salda sea nulo, O =. ompruebe que el transstor en estas condcones está saturado (, p.) b) alcule la gananca de oltaje en pequeña señal, o / (, p.) c) alcule la resstenca de entrada al amplfcador en pequeña señal, (,5 p.) ( t ) L O ( t ) ATOS = 5 ; = k; L = k MOSFET T =,5 ; k =,8 ma - En saturacón = k. ( GS - T ) NOTA: onsdere desprecables los efectos capactos de los transstores. - Fgura SOLUÓN a) S el transstor está saturado, k k 5 ma GS T. En contnua, la ecuacón del nudo de salda: O O O O L Se erfca la saturacón del transstor: 5,5 S O T k b) El crcuto equalente de pequeña señal es el de la fgura, en el que - crcuto gs = (t), por lo que: GS T g m T k 4 ma GS T. En este ( t ) g m gs o (t) L c) t t t o o t t t o L g m A t A o t t 33,3 k g g m L m L

91 Ejercco 3. PÁGNA Nº 6 Para el crcuto amplfcador con JT s de la fgura 3 se le pde calcular: a) La corrente de polarzacón L. Suponga que los dos transstores operan en acta (,8 p.) b) El alor de la resstenca L para el que L =. ompruebe la hpótess sobre el estado de los transstores (,7 p.) l c) La gananca de corrente de pequeña señal, A ( p.) g g T T L L l L l - Fgura 3 ATOS: t = 5 m, = 5, = 475 k, = 7 Para T (npn): =,, E =,5, Esat =, Para T (pnp): = 5,, E =,7, Esat =, NOTA: onsdere desprecables los efectos capactos de los transstores. SOLUÓN: a) E E L L L -

92 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Sept/4) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N E E ma ma L A ma 5 ma b) L L ( ) L omprobacón acta: T : A; ( ) ( ) 9,3 >, E E Esat T : ma; 5 >, c) E L Esat b be b be l g r b r b L r r t, 5 k t 5 b g r l b b A 4.85 r g r r l b

93 Ejercco 4. PÁGNA Nº 8 El amplfcador dferencal de la Fgura 4. utlza un fotododo lumnado (F) como fuente de corrente. El fotododo, que está lumnado por una fuente de luz constante, se puede caracterzar como un dodo en oscurdad en paralelo con una fuente deal de corrente de alor F tal como se ndca en la Fgura 4.. A su ez, el dodo en oscurdad se puede caracterzar como una fuente deal de tensón de alor cuando está en ON y como un crcuto aberto cuando está en OFF. F F F - Fgura 4. Fgura 4. Suponendo que el amplfcador dferencal está en modo común, es decr, =, calcule el rango de alores de la señal de entrada para el que: a) El fotododo se comporta como una fuente deal de corrente (,75 p.) b) Los transstores no están saturados (,75 p.) c) Los transstores no están en corte ( p.) ATOS: =, =,8 k Transstores guales: E =,6 ; = ; Esat =, Fotododo: =,6 ; F = ma NOTA: onsdere desprecables los efectos capactos de los transstores. SOLUÓN: a) Para que el fotododo se comporte como fuente deal de corrente, la tensón en sus bornas (lado p respecto de lado n) debe ser menor que, N <. Puesto que la tensón en los emsores E = E resulta que: > E =. b) En modo común la corrente por los colectores de los transstores es la msma, = F /=.5 ma. En el límte saturacón-acta = F / Esat E =, es decr para que los transstores no estén en saturacón, <. c) En modo común y con los transstores en corte y las correntes de los emsores de los transstores son ambas guales a. Por tanto la corrente por el fotododo debe ser nula. Para que eso ocurra, la tensón en bornas del fotododo (lado p menos lado n) debe ser gual a N =, es decr, en los emsores E =.6. En el límte entre corte y acta sguen sendo áldas las ecuacones de acta y por tanto E = E de donde se deduce =. Por tanto los transstores no estarán corte s >

94 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/6) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: de Febrero de 6 Fecha Presta de esón: 4 febrero, a las a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes de la resón)

95 PÁGNA Nº Ejercco. El crcuto de la fgura. es un regulador de tensón con dodo zener. La funcón del dodo es mantener una tensón constante en la resstenca de carga L con ndependenca de las aracones en L y en. En el dseño del regulador debe asegurarse que la corrente en el dodo zener se mantene dentro de los límtes - Zmn y - Zmáx. Utlzando el modelo lneal por tramos de la fgura. para el dodo zener, se pde: a) Para =5, calcular los alores máxmo y mínmo de L en el crcuto regulador. (,3 puntos) b) Para L =5, calcular los alores máxmo y mínmo de en el crcuto regulador. (, puntos) ATOS: Z =5; Zmín =ma; P Zmáx =W; =48,7 ; - Zmn Zmax - L - Z - Zmí n,7 - Zmáx Fgura. Fgura.

96 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/6) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO : a) Zmín Lmáx Z Z - Z - ; ma Z La potenca dspada en el dodo debe cumplr P Z < W; Z Z < W; Z < ma Por tanto: ma ma Z La corrente por ale: Para Zmín se cumple: Z Zmín 6 e donde : Lmín 5, Lmín L 5 ma Z Para Zmáx se cumple: Zmáx Lmín Z Zmáx 936 e donde : Lmáx Lmáx b) En este caso debe cumplrse gualmente que: ma ma Para Zmín se cumple: Z ( Zmín ) ( Zmín ) 5,97 L Para Zmáx se cumple: Z ( Zmáx ) ( Zmáx ) 5,3 L L L Z

97 PÁGNA Nº 4 Ejercco. El crcuto de la fgura es un espejo de corrente dseñado para que e sean aproxmadamente guales. Sn embargo, la rotura de una psta ha dejado el colector de T en crcuto aberto de forma que = aunque =, ma. Se sabe que T está en modo acto drecto de funconamento. Se pde: =, ma =. ecr en qué modo de funconamento está el transstor T (,5 puntos). Expresar la corrente E en funcón de E, de los parámetros del modelo de Ebers-Moll F,, S y del oltaje térmco t (, puntos) 3. Expresar la corrente E en funcón de E, de los parámetros del modelo de Ebers-Moll F,, S y del oltaje térmco t (,5 puntos) 4. alcular la tensón en el colector del transstor T, E (,5 puntos) T E T E E Fgura ATOS: T y T son déntcos y están a la msma temperatura; sus parámetros para el modelo de Ebers-Moll son F =,99; =,33; S = -5 A, t =,5 S F ES S

98 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/6) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO :. T está en acta drecta por lo que la unón base-emsor está en drecta, así que T ha de estar a su ez en acta drecta o saturado, y sólo esto últmo es compatble con la condcón =. E S E exp, puesto que = F t 3. S la corrente de colector se anula, la ecuacón de Ebers-Moll correspondente permte establecer una relacón entre E y E E exp exp t t ntroducda en la otra, se obtene: F E exp E S F t 4. F E exp ln F,68 EE S E t F t S F F ln,6545 t S F,77 E E omo en saturacón los s son desprecables frente a las exponencales, se podría haber puesto drectamente: E exp exp t t t ln E ln,77 E t

99 Ejercco 3. En el crcuto de la fgura suponendo que ambos transstores están trabajando en la regón de saturacón: ) alcular los alores de las tensones de polarzacón GS, GS. ( punto) ) alcular el parámetro de pequeña señal g m para el punto de polarzacón (,5 puntos) 3) alcular la mpedanca de entrada en pequeña señal Z ( punto) PÁGNA Nº 6 o Fgura 3 atos: Para ambos transstores: k - GS r ; ; k ma ; = 5 T = 5 = k

100 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/6) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO 3: ) Por smetría => =, GS = GS = GS ; - = GS => K( GS - T ) = GS tenendo en cuenta que GS > T => GS = 3 ) g m = k ( GS T ) = 4 ma/ 3) g m o g m _ o Z g m m // g : m // g // g m g m // g m

101 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. Para el amplfcador dferencal de la fgura se pde: a) Tensón contnua a la salda O, comprobando que los transstores están saturados. onsdere para este apartado desprecable el efecto de modulacón del canal de los transstores (efecto Early). (,8 puntos) b) En frecuencas medas y pequeña señal, T 3 y T 4 se comportan como resstencas. alcule su alor. (,7 puntos) c) alcule la gananca de tensón en modo dferencal od o A d d. ado el bajo alor que se obtene, qué parámetro de los transstores T3 y T4 se podría manpular fáclmente para aumentarla? ( punto) ATOS: T 3 T 4 O = O o =, = ma (deal) Transstores de acumulacón de canal n y canal p de la msma tecnología con k =,5 ma/, T =, A =5 T T - Fgura 4

102 pto. de Electrónca Físca Examen de: ELETÓNA ÁSA (Ene/6) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N SOLUÓN EJEO 4: a) En contnua, el crcuto es smétrco por lo que se reparte equtatamente por ambas ramas: 43 4 SG4 T T 8 k T 3 y T 4 conducen ( SG3,4 = - > T ), y al tener G y cortocrcutados, están sempre en saturacón ( S3,4 = SG3,4 > SG3,4 - T ) Por otro lado, GS T TS k, y se comprueba que S, = O - S, > GS, - T = - S, - T b) Los parámetros de pequeña señal son déntcos para los cuatro transstores: g m k ms, r A k El crcuto de pequeña señal para T 3 o T 4 : gs - g m gs r /g m r de donde EQ 3 rr 4 // EQ r k g m g m c) rcuto equalente de pequeña señal en modo dferencal: d / gs - g m gs r r EQ3 o= - od A d od d m EQ rrg 5, // 3 Una forma senclla de aumentar la gananca en modo dferencal es aumentar la r EQ de los transstores de carga, para lo cual podemos jugar con el parámetro relacón de aspecto, ensanchando el dsposto (Z) y acortándolo (L)

103 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/6) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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: /9/6 Fecha presta esón: 5/9/6, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes)

104 PÁGNA Nº Ejercco. El crcuto de la Fgura ncorpora un dodo y un dodo emsor de luz L. Los dos dodos tenen la cura - de la Fgura. El dodo L tene una tensón umbral en drecta = y el dodo tene una =,5. L está encenddo s L > y está apagado en caso contraro. Las transcones aparecen como consecuenca de la aracón de la tensón en el generador que sgue la cura de la Fgura 3. Se pde: a) alcular L y L (con el crtero de sgnos ndcado en la Fgura ) y dga s L está apagado para t< (, pto). b) Para t calcular L (con el crtero de sgnos ndcado en la Fgura ) y dga s L está apagado (,5 pto). c) alcular el tempo a partr de que el generador conmuta (t=) para que la corrente L alga. ma (, pto) ATOS: Z = ; = F; =3 k Suponga desprecables las capacdades nternas de los dodos. L _ L _ L Fgura () 5 - Z t Fgura Fgura 3 SOLUÓN EJEO a) Suponemos que y L están en drecta L 5 L.66 ma lo que confrma las hpótess anterores. L > por lo que L está encenddo. L = b) omo ahora =, L = y L está apagado. c) En t= se nca la transcón de L desde estar encenddo a apagado. cha transcón es debda a que el condensador no se descarga nstantáneamente. t t t 4. 5 d t t L dt t d t dt t t exp 3.5 dc t t L exp. ma dt

105 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/6) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N t ln( ) 7.4 ms. ma

106 PÁGNA Nº 4 Ejercco. El crcuto de la Fgura 4 se dseña para sumnstrar una corrente contnua constante L a la carga L. Para estudar el comportamento de los transstores emplee el modelo lneal por tramos. a) Suponendo que ambos transstores Q y Q están en acta, y desprecando las correntes de base frente a las otras correntes del crcuto, calcule para cada uno de ellos el alor de la corrente de colector, e = L. ( p) b) Justfque la pertnenca de haber desprecado las correntes de base, tomando como crtero que su alor no supere el 5% de la corrente de cualquer colector. (,7 p) c) ompruebe que el transstor Q no está saturado, y especfque el alor máxmo que puede tener la tensón en la carga L para que Q no se sature y permta por tanto que el crcuto funcone como fuente de corrente. (,8 p) Q Q L L L - ATOS = ; = k; =6 Transstores pnp déntcos Modelo lneal por tramos: E E =.7 ; ESAT =. ; = Fgura 4 SOLUÓN EJEO a) Llamando a la corrente que atraesa, e a la que atraesa :.86 ma E E E.9 ma E E b) Puesto que =, <.5 e <.5 9 A.5.69 ma; 3 A.5 9 A c) Q no está saturado porque E E.4 Esat Para que Q no se sature 9. E E L Esat L

107 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. El transstor compuesto de la Fgura 5 combna las rtudes de los MOSFETs y los bpolares: como aquéllos, tene corrente de puerta nula, como éstos, presenta una transconductanca muy eleada. onsderado como transstor untaro con la asgnacón de termnales que se e en la fgura, sus relacones corrente-tensón son formalmente déntcas a las de un MOSFET de canal n. Se suponen conocdos los parámetros de los transstores elementales (k y T para el MOSFET y, y E(sat) para el bpolar). a) emuestre que, cuando los transstores que lo forman están en acta, el transstor compuesto de la fgura cumple la ley = k ( GS - T ), donde el subíndce hace referenca a los parámetros del transstor compuesto. alcule la expresón de k y de T en funcón de k, T,, y (,5 p) b) S el JT se satura, o el MOSFET entra en regón gradual, el transstor compuesto tambén sale de su regón acta de funconamento. ga cuál es la mínma tensón de drenador a fuente S para la que el transstor está en regón acta s T =, E(sat) =,, =,6 y GS = (estos datos son para utlzar exclusamente en esta pregunta) (, p) G S Fgura 5 SOLUÓN EJEO 3 a),, E, corresponden al transstor bpolar, GS,, k, T al MOSFET, y GS,, k, T al transstor compuesto: ; GS GS E ; k k T T S E S E GS T GS T k k b) Las dos condcones sguentes expresan que n el MOSFET n el JT salen de su regón acta de funconamento: S E GS E T S E GS E sat S Esat, La más restrcta es la prmera: el transstor está en acta drecta s S T S GS T

108 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. En el amplfcador dferencal de la Fgura 6, a) calcule el alor mínmo de la señal de entrada para que la caída de tensón en la fuente de corrente G (defnda tal como aparece en la fgura) sea menor de (,3 p.) b) calcule el alor máxmo de la señal de entrada para que los transstores no estén saturados (, p.) ATOS: =, =,8 k; G = ma Transstores guales: E =.6 ; = ; Esat =. G - G Fgura 6 SOLUÓN EJEO 4 a) S la tensón en la fuente de corrente G debe ser menor que, G = E <. La tensón en los emsores es E = E resulta que: > E =,4. - b) En modo común la corrente por los colectores de los transstores es la msma, = G /=.5 ma. En el límte saturacón-acta la tensón E = Esat y por tanto = G / Esat E =, es decr para que los transstores no estén en saturacón, <.

109 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/7) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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//7 Fecha presta esón: /3/7, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes)

110 PÁGNA Nº Ejercco. En el crcuto de la fgura los cuatro dodos,,, 3 y 4 son guales. El generador G es de tensón contnua. a) Para G =, dga, razonando la respuesta, en qué estado se encuentra cada uno de los dodos. alcule la corrente por las resstencas, y L. ( p) b) Para G = 7 demuestre que los dodos y 4 están en OFF. alcule el alor de la tensón de salda, y la corrente por la resstenca L. ( p) c) Para G = -7 explque cuál será el estado de cada uno de los dodos. (,5 p) ATOS: =; = = L = k. Para los dodos utlce un modelo lneal por tramos con =.7. G 3 4 L - Fgura SOLUÓN EJEO a) Suponemos que los cuatro dodos están en ON, por lo que la tensón en cada uno de ellos ale. En ese caso, sendo G =, la tensón de salda será: = G - =, y por tanto L =. =( - )/ =,93 ma =(- )/ =,93 ma omo el crcuto es smétrco: = =,465 ma Por otro lado: 3 = =,465 ma G 3 4 L L 4 = =,465 ma La corrente de cada dodo es posta, como corresponde a la hpótess de estado ON. b) Suponemos que los dodos y 4 están en OFF, como dce el enuncado, y que los dodos y 3 están en ON. Por tanto, las correntes por los dodos y 4 serán = 4 =. - En ese caso:

111 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N =( G - ) / = 3 =,63 ma = L L = = L = ( - )/( L )=,465 ma = L L =4,65 La tensón en el dodo 4 será: 4 = - ( G - )=-,65. Por tanto el dodo 4 está en OFF. La tensón en el dodo será: = - G =-,65. Por tanto el dodo 3 está en OFF. c) En este caso, por la smetría del crcuto los dodos y 4 estarían en ON y los dodos y 3 en OFF.

112 PÁGNA Nº 4 Ejercco. El crcuto de la Fgura representa un amplfcador MOS. Los dos transstores M y M son normal OFF. Se pde: a) alcular, y (en contnua) y los parámetros del crcuto equalente en pequeña señal, g m y r, para cada transstor. ompruebe que ambos transstores trabajan en acta. Para el análss de polarzacón tome A, pero no use esta aproxmacón para nngún otro cálculo. (p) b) bujar el crcuto equalente en pequeña señal y calcular la gananca de tensón, A = o /. (,5 p) M o ATOS =5 ; =,5; =3,5 k M k = k = k =,8-4 A/ ; T = T = T =,5 ; A =; Fgura SOLUÓN EJEO a) Analzando el crcuto se obtene: = k( SG - T ) = k( - - T ) =3, -4 A = k( GS - T ) = k( - T ) =3, -4 A omo =, entonces = = g m = k( SG - T )= k( T )= 3, -4 mhos g m = k( GS - T )= k ( T )=3, -4 mhos r = A / = 3,5k r = A / = 3,5k omprobacón de estado de los transstores: Para M se obtene que: SG = - =,5 > T =,5; y además S = - =,5> S,sat = SG - T =; por tanto está en acta. Para M se obtene que: GS = =,5 > T =,5; y además S = =,5> S,sat = GS - T =; por tanto está en acta. b) sg _ g m sg r r gs g m gs _ Analzando por nudos se obtene: ( ) m sg m gg gs rr sg = - gs = e donde se obtene: gg mm = - 66,6 rr

113 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. El crcuto conertdor tensón-corrente de la Fgura está formado por un par dferencal con dos transstores déntcos que trabajan en acta. Se pde: a) alcular las correntes de los colectores e en contnua y los parámetros r y r del modelo equalente para pequeña señal de los transstores T y T respectamente. (,5p) b) bujar el crcuto equalente en pequeña señal del crcuto completo (no utlce el teorema de artlett). (p) c) Sobre el crcuto anteror, calcular la resstenca de entrada del crcuto en modo dferencal, r n = d / = ( - )/, es decr cuando la señal alterna en modo común c =. (p) T T E E ATOS: =; =ma; E =5k Transstor: =; t =5m - Fgura SOLUÓN EJEO 3 a) Sendo un amplfcador dferencal smétrco, = = /=,5 ma Por tanto: r = r = t / = 5k b) b b r b b E E r

114 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N c) Analzando el crcuto (modo dferencal) se obtene: b = - b = = r b E b () r b espejando: n = d /= ( - )/= r E () r M

115 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. El crcuto de la Fgura se utlza para aplcacones de comuncacones óptcas. El transstor trabaja conmutando y con ello se modula el dodo emsor de luz ( LE ) en ON (encenddo) OFF (apagado). La señal que se aplca al crcuto es la de la fgura. Se pde: a) Para t<, dga el estado en el que se encuentran los dodos y LE y el transstor. alcule la corrente de colector del transstor,, la corrente a traés del dodo, LE, y la tensón en bornas del condensador. (,9p) b) Para t, dga el estado en el que se encuentran los dodos y LE y el transstor. alcule la corrente de colector del transstor,, la corrente a traés del dodo, LE, y la tensón en bornas del condensador. (,9p) c) alcule la aracón de la tensón en el condensador para t>, (t). (,7p) ATOS: = 5; =k; =5 ; =,8k; =nf LE LE Fgura 5 Fgura t OO : Modelo lneal por tramos con =,7 OO LE: Modelo lneal por tramos con LE =, TANSSTO POLA: E =,7; E,sat =,; = SOLUÓN EJEO 4 a) Para t<, =. Por tanto E =. El transstor está en corte. Entonces = = y el dodo está en OFF, ya que por él no crcula corrente. Hpótess: el dodo LE está en ON. Analzando la rama del LE y tenendo en cuenta que el condensador se comporta como un crcuto aberto, se obtene: =( ) LE LE, de donde se obtene: LE = LE =ma>, lo que confrma la hpótess. La tensón en bornas del condensador será: = = LE =,8. b) Para t>, = 5. Hpótess: el transstor está en saturacón, el dodo está en ON y el LE en OFF. E =,7; E = E,sat =,; = =,7 Analzando la rama del colector del transstor se obtene: = E,sat, de donde se obtene: = =,5mA>, lo que confrma la hpótess de en ON Por otro lado: = E, de donde se obtene: = =8,6mA Se comprueba la hpótess de transstor en saturacón, ya que < S el LE está en OFF, LE =. Por tanto: LE LE.= E LE = LE =,,7=,9< LE, lo que confrma la hpótess de LE en OFF. La tensón en bornas del condensador será: = LE =.

116 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N c) Para t>, la corrente por el LE es cero. El condensador, que en t= está a,8, se descargará a traés de la resstenca.. = ; por tanto. d /dt = esolendo esta ecuacón dferencal se obtene: (t)=a e t/ Aplcando la condcón ncal de (t=)=,8 se obtene: A=,8. Por tanto: (t)=,8 e -t/

117 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/8) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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 esón: 8//7, a las : a.m. (Admsón de solctudes hasta una hora antes)

118 PÁGNA Nº Ejercco. En el crcuto de la fgura. los dos dodos, y, tenen la msma cura - (representada en la fgura.). alcule la expresón de L en funcón de, para, en los sguentes casos: a) uando sea álda la hpótess de que los dos dodos están cortados. (,7 p) b) uando sea álda la hpótess de que un dodo conduce y el otro no. (,7 p) c) uando sea álda la hpótess de que ambos dodos conducen. (,7 p) d) buje la funcón de transferenca L en funcón de. (,4 p) ATOS: = 4 k = k; G = 6 k G L,6 Fgura. Fgura. SOLUÓN EJEO a) Hpótess: y cortados. No crcula corrente por los dodos. El crcuto equalente es: _ G L _ L G 6 Esta relacón es álda sólo cuando <,6 y <,6. Es decr: = = /( G ) <,6 <,8 = = /( G ) <,6 < 3,6 Por tanto y están cortados para < <,8 b) uando =,8, =,6 y =,3. Por tanto el dodo empezará a conducr antes que. Hpótess: conduce y cortado. El crcuto equalente mentras conduce y permanece cortado es: _ G - L _ 6,,8. 6, )( L 4 La hpótess se cumple cuando <,6 < 3. Por tanto, la hpótess de conducendo y cortado es álda para,8 < 3 G

119 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N c) Hpótess: y conducen. Para que empece a conducr, según el apartado anteror, debe cumplrse que 3. En este caso el crcuto equalente es: - =,6 = = L =,6 G _ L _ d) La funcón de transferenca del crcuto es: / 6 para <,8 ( y cortados) L = ( -,6)/4 para,8 < 3 ( conduce y cortado),6 para 3 ( y conducen) L (),6,3,8 3 ()

120 PÁGNA Nº 4 Ejercco. El crcuto de la fgura. representa un amplfcador. Los dos transstores T y T trabajan en acta. Se le pde calcular: a) Los alores de contnua,, E y E. Para este análss de polarzacón puede desprecar las correntes de base de los transstores frente al resto de correntes del crcuto. (,7 p) b) Los parámetros del crcuto equalente en pequeña señal para cada transstor, r y r y dbujar el crcuto equalente en pequeña señal. (,8 p) c) La gananca de tensón, A = l /. ( p) T L L ATOS = ; = 4 k; = k; E = 3,3 k; G = k; L = k ;. - G E T T y T: = ; E =,7 ; t = 5 m; E,sat =, Fgura. SOLUÓN EJEO a) En contnua el crcuto a analzar es el sguente: esprecando las correntes de base frente al resto de correntes del crcuto, resulta que la corrente a traés de las tres resstencas es la msma, y por tanto la tensón en cada una de ellas es de = /3 = 4. T E = - E E = 4 -,7,7 = 4 La tensón en E será E = - E = 4 -,7 = 3,3 La corrente de emsor de T será: E = E / E = ma. Y por tanto: = = E = ma. E = ( - )-( E E ) = (-) (3,34) =,7 T E

121 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N b) El crcuto equalente en pequeña señal es: G b b r r - b b l L onde: r = t / =,5 k r = t / =,5 k c) Analzando el crcuto anteror se obtene: l l b ( () ( // ) Lb b b // // Lb ) ( // ) ( // // r ) ( // ) r G L l ( G // // ( // ) 4,3 // r ) ( // ) r L

122 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. El crcuto de la fgura 3. es un amplfcador dferencal realzado con dos MOSFET de acumulacón de canal p que trabajan en saturacón. Se pde: a) alcular el alor de la tensón contnua en el nudo de salda, L, SG y SG cuando el amplfcador funcona correctamente. Para este apartado no tenga en cuenta el efecto de modulacón de la longtud de canal. (,5p) b) bujar el crcuto equalente en pequeña señal completo, y calcular el alor de los parámetros del crcuto equalente en pequeña señal, g m, g m, r y r. (p) c) Aplcando el Teorema de artlett, calcular la gananca de tensón en modo dferencal: A d = l /( - ). (p) M M L - - G ATOS: =; =k; fuente de corrente deal, G =ma. Transstores: A =5; =,5 ma/ ; T = - Fgura 3. SOLUÓN EJEO 3 a) Sendo un amplfcador dferencal smétrco, S = S = G /=,5 ma. Por tanto: L =- S =-5. = S = ( SG - T ) SG = 3 = SG b) El crcuto equalente en pequeña señal es: sg - g m sg r r g m sg sg - - l - onde r = r A / S = A / S =k y g m =g m =( SG - T )= ( SG - T ) =,5-3 -.

123 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Feb/) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N c) Aplcando el teorema de artlett con entrada dferencal se debe analzar el sguente crcuto: sg - g m sg r Analzando el crcuto se obtene: =g m sg (r // )= -g m (r // ) d / l = =- d / - Por tanto: A d = l / d = g m (r // )/,5

124 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. El crcuto de la fgura 4. está formado por un transstor pnp. El generador de entrada sumnstra una señal como la mostrada en la fgura 4.. Se pde: a) Para t < s, dga el estado en el que se encuentra el transstor. alcule el alor de la tensón a la salda, L (t). (,9p) b) Para t, dga el estado en el que se encuentra el transstor y calcule el alor de la tensón a la salda, L (t). (,9p) c) alcule la aracón de la tensón en el condensador para t >, L (t). (,7p) E ATOS: = 5; =,8k; =3 k; E=k; =nf N () TANSSTO POLA: E =,7; E,sat =,; = N L 5 Fgura 4. SOLUÓN EJEO 4 Fgura 4. t (s) a) Para t<, =. El condensador se comporta como un crcuto aberto. Hpótess: transstor en saturacón. Entonces E = E,sat =,. Las ecuacones de las mallas que pasan por E y E son: = E E E = E ( ) E = E ( ) E,sat esolendo, se obtene =,95 ma, =,96 ma. Se comprueba la saturacón ya que >, < L (t) =,7. b) Para t, N = 5. El condensador se comporta como un aberto. Hpótess: transstor en corte. Entonces = = E =. Por tanto E = = 5 y = = 5 E = < E, = -5, lo que confrma la hpótess de corte. En este caso L (t)= =. c) Para t s el transstor está en corte y =. El crcuto que se debe analzar para calcular L (t) es: L L. L = L ; por tanto. d L /dt L = esolendo esta ecuacón dferencal se obtene: L (t) = A exp(-(t - )/ ) Aplcando la condcón ncal de L (t =) =,8 se obtene A =,8. Por tanto: L (t)=,8 exp(-(t - )/ ); con t en s y L (t) en.

125 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Jun/8) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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 Prosonales: 3/6/8 Fnalzacón del Plazo de Solctud de esones: 7/6/8 Fecha esón de Examen: 3/6/8, a las : a.m.

126 Ejercco. Fgura. Fgura. PÁGNA Nº ebdo a la dspersón nherente al proceso de fabrcacón, la corrente de saturacón de los dos dodos de la Fgura. puede ser dferente hasta en un factor dez. Se supone aquí que ése es el caso, de manera que S = S = -4 A. Ambos dodos obedecen la ley deal de Shockley y están a la msma temperatura. a) alcule las correntes que pasan por los dodos y las tensones en sus termnales cuando están conectados como en la Fgura.. (,8 p.) Para determnada aplcacón, la dferenca de correntes resulta naceptable y se pretende corregrla ntroducendo resstencas en sere como se e en la Fgura.. b) alcule las tensones en ambos dodos para que la dferenca entre las correntes sea sólo del %, es decr, / =, (,5 p.) c) alcule el alor de la resstenca que hay que ntroducr para consegur la relacón anteror. (,4 p.) Los dodos son LEs que emten una potenca lumnosa proporconal a la corrente drecta que crcula por ellos, sendo la constante de proporconaldad =, mw/ma. Potenca lumnosa emtda d) alcule la efcenca energétca de la emsón de luz ( ) en los dos Potenca eléctrca consumda crcutos. (,8 p.) ATOS: = ma; t =,5 SOLUÓN EJEO a) SS,9 ma,,9 ma ma ln t,63 SS b),,54 ma,,476 ma ma ln,67 ; ln t t,67 S S c),5 k d) La potenca eléctrca consumda es la corrente por la tensón a la que se entrega, es decr, para el crcuto de la Fgura. e ( ) para el de la Fgura.. La potenca lumnosa emtda es en ambos casos. Entonces:, Fgura,58,63 Fgura,,8,

127 PÁGNA Nº 4 Ejercco. En el crcuto de la Fgura, cada uno de los transstores puede estar en tres estados (corte, acta o saturacón) y se pueden modelar medante el modelo lneal por tramos. Fgura a) Puesto que hay dos transstores, exsten 9 combnacones de estados de los dos transstores. ndque de forma razonada cuales de estas nuee combnacones NO se pueden dar en este crcuto, y escrba NO en la caslla correspondente (,5 p.) pnp corte pnp acta pnp sat. npn corte npn acta npn satur. b) Sólo para alores de G >: calcule la expresón de la funcón de transferenca O = f( G ) y represéntela en un plano O - G. Para este cálculo no consdere la posbldad de que ambos transstores estén en corte. (,5 p.) c) Sabendo que O = f( G ) es tal que f(- G )=-f( G ) (smetría respecto al orgen), dbuje la funcón de transferenca completa e ndque en cada tramo de esta funcón el estado de cada uno de los dos JT (corte, acta o saturacón) (,5 p.) ATOS: = k; =. Transstores E =,7 ; =99; Esat = Esat =, SOLUÓN EJEO (a) Las bases y los emsores de ambos transstores están conectadas entre sí de manera que no es posble que las unones emsor-base de ambos transstores estén smultáneamente en drecta. Por tanto no es posble que ambos transstores estén en acta o ben uno de ellos en acta y otro en saturacón. Por tanto sólo hay 5 stuacones posbles: () npn en acta y pnp en corte, () ambos en corte, () npn en corte y pnp en acta, () npn en saturacón y pnp en corte y () npn en corte y pnp en saturacón. pnp cor. pnp act. pnp sat. npn cor. npn act. NO NO npn sat. NO NO (b) Según dce el enuncado, sólo se deben consderar las combnacones (), (), (), y (). La () y la () exgen que la corrente G <, por lo que no se consderan. () Hpótess: npn en acta y pnp en corte. En ese caso el crcuto queda uya solucón es O = () G Esta solucón es álda s se cumplen las condcones de la hpótess es decr s ) >, (para el npn) ) E > Esat (para el npn) 3) E < E (para el pnp). Estas condcones mplcan: ) G > ) - O > Esat 3) - E < E. Esta últma condcón sempre se cumple

128 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Jun/8) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N () Hpótess: npn en saturacón y pnp en corte. Por tanto O = - Esat Esta solucón es álda s se cumplen las condcones de la hpótess es decr s ) >, (para el npn) ) >, (para el npn) 3) E < E (para el pnp). Estas condcones mplcan: ) G > ) G > O - G, es decr O < () G 3) - E < E. Esta últma condcón sempre se cumple Por tanto la gráfca queda: (c)

129 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. En la fgura 3 el transstor Q forma parte de un amplfcador de tensón con carga acta, formada por los transstores Q y Q3, que se pueden consderar déntcos y a la msma temperatura. Sabendo que el crcuto trabajará en frecuencas medas, se pde: a) Para el espejo de corrente formado por los transstores Q y Q3, calcule el alor de para que = ma. En este apartado desprece el efecto Early en los transstores (,4 p.) b) Para el transstor Q, calcule los alores de contnua y GS. Suponga en este apartado que el espejo de corrente colocado entre los puntos A y funcona como una fuente de corrente deal (eq) de alor = ma (,5 p.) c) buje el crcuto equalente en pequeña señal de todo el crcuto (Q, Q y Q3) y demuestre, razonadamente, que la mpedanca equalente del espejo de corrente sta desde el drenador de Q (punto A) es el parámetro de pequeña señal r del transstor Q (,8 p.) d) alcule la gananca en tensón A = o / f para f = y f = (,8 p.) f f S Q G Q A O o o Q3 _ ATOS: Q: NMOS de acumulacón (normalmente OFF) T = ; = ma/ ; A G = 5 M; S = k; = ; Fgura 3 Q, Q3: PMOS de acumulacón (normalmente OFF) T = 4 ; = ma/ ; A = 5 r A / SOLUÓN EJEO 3 a) omo queremos que la corrente que sale del drenador de Q sea ma, podemos calcular la tensón resolendo la ecuacón: GS T. La solucón álda (para la cual Q está en saturacón) es GS omo Q y Q3 son déntcos y tenen, la corrente en el drenador de Q es la msma que la corrente en la GS GS 3 GS resstenca y ale GS ref. ntroducendo el alor obtendo para GS obtenemos que 3, k. GS b) El crcuto de polarzacón queda: G omo por la puerta no crcula corrente Para calcular GS resolemos: saturacón) es GS, 4 GS T ma y GS S, la solucón álda (para que Q esté en S

130 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Jun/8) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N c) rcuto equalente en pequeña señal: f g m(q) gs() S 3 G 3 = G f S G r (Q) g m(q) gs() g m(q3) gs(3) r (Q3) G S S 3 omo la fuente de corrente asocada al transstor Q3 depende de la tensón en s msma tenemos que gs. gs 3 e forma que el crcuto se smplfca de la sguente forma: f g m(q) gs() S f S G r (Q) G S el crcuto se puede er que la resstenca equalente en pequeña señal del espejo de corrente sto desde el drenador de Q () es r Q )( d) Hacendo la suposcón de r (Q) << G sobre el crcuto anteror, podemos plantear el sguente sstema de 3 ecuacones con 4 ncógntas, dónde f es la corrente en la resstenca f. gs f S rg m m Q gs Q )( gs f f g gs) f ( e este sstema podemos sacar la relacón entre y f. A f rg Qm )( rg )( g g fm S Qm Sf fm Para f = obtenemos A = 7 Para f = obtenemos A = 54,7

131 Ejercco 4. En el amplfcador dferencal de la fgura 4 se ha ajustado el alor de la corrente de polarzacón PP para consegur que la gananca en modo común sea nula. En esa stuacón y en ausenca de señal ( = =) se ha meddo la tensón contnua entre la base y el emsor E = 63 m. Se pde que calcule: a) La corrente de drenador del transstor MOST en contnua (ausenca de señal) (,5 p.) b) La corrente PP ajustada, es decr, la que hace que la tensón de pequeña señal de salda o sea nula cuando = = c (modo común) ( p.) c) El cocente m / d para = = d / (modo dferencal), sendo m la tensón de pequeña señal del nodo M ( p.) - PP O o - ATOS: t = kt/e = 5 m La fuente de corrente PP es deal - PP PP > y es lo sufcentemente grande para que ambos transstores operen sempre en acta. Fgura 4 e los transstores: MOST: ( GS T = ma/ ; T =,37 (es decr, MOST de deplexón) JT: = NOTA: Los alores numércos de y PP no son necesaros para contestar las preguntas formuladas. M PP PÁGNA Nº 8 - SOLUÓN EJEO 4 a) ( GS T) ( E T) ma/ (,63 (,37 )) ma b) omo el crcuto no es smétrco, no se aplca el Teorema de artlett, sno que se trabaja con el crcuto completo. o - c - gs - g m be g m gs M r be - - c EQ o gmgs gm be. omo en modo común gs c m b e, se deduce que para el crcuto anteror PP debe haberse ajustado para que: gm gm omo:

132 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Jun/8) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N gm ( GS T) 4 ms E g t m,5 4 ms =, ma E gm r t t Por lo que: PP E, A c) omo el crcuto no es smétrco, no se aplca el Teorema de artlett, sno que se trabaja con el crcuto completo. o - d / - gs - g m gs M g m be d / b r - be - EQ el nudo M, consderando que EQ : gm gs gmbe b be r b d d omo gm gm gm y en modo dferencal gs m y be m tenemos que: be d m gm( gs be) m r gmm, 5 r r g d m

133 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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 Prosonales: Septembre 8 Fnalzacón del Plazo de Solctud de esones: 3 Septembre 8 Fecha esón de Examen: 5 Septembre 8

134 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o APELLOS NOME N o N Ejercco. El componente de dos termnales de la Fgura. contene dos fotododos déntcos conectados en sere y en oposcón. ada uno de los fotododos puede caracterzarse tal como se ndca en la Fgura., es decr, por un dodo deal en oscurdad en paralelo con una fuente de corrente L cuyo alor es proporconal a la potenca lumnosa recbda por el fotododo. El objeto de dcho componente es lmtar el alor absoluto de la corrente que crcula por la rama en la que esté ntercalado. Su ecuacón característca =f() (er Fgura. para las defncones de y ) puede expresarse como = A tanh[g()] donde A es una constante y tanh es la funcón tangente hperbólca. Se pde que calcule: a) A (, pto). b) La expresón de la funcón g() (,5 pto). ATOS: L = A, s = A, t =,5 La característca de dodo deal en oscurdad es la ecuacón de Shockley, es decr, = s [exp( / t )-] La funcón tangente hperbólca se puede poner como tanh(x)= [exp(x)-exp(-x)]/[exp(x) exp(-x)] Fgura. Fgura. SOLUÓN EJEO a) La funcón tangente hperbólca está lmtada a los alores y -. Por tanto A es el alor absoluto de la corrente máxma que crcula por el componente de la Fgura.. ado que la tensón en un fotododo es una funcón crecente con la corrente se concluye que esa corrente máxma del componente de la Fgura. se alcanza cuando tende a. En esa stuacón el fotododo está con una tensón nersa que tende a - y por tanto la corrente que crcula por él es la corrente nersa del dodo en oscurdad s más la corrente de lumnacón L. En consecuenca A = s L = A b) Substtuyendo los fotododos por sus crcutos equalentes con un dodo en oscurdad más una fuente de corrente, el componente de termnales de la Fgura. queda: S y son las tensones en el fotododos (con el coneno habtual de sgnos, es decr, tensón del ánodo respecto del cátodo) se tene que. La corrente que crcula por los fotododos es. Por tanto: s exp L s exp L t t L L e donde se obtene que ln y ln, lo que combnado con la prmera expresón da t s t s L L ln ln. espejando se obtene L stanh, por tanto la funcón g() es: t s s t

135 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 3 APELLOS NOME N o N g( ) ( en m) 5 t

136 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 4 APELLOS NOME N o N Ejercco. En el crcuto de la Fgura haga las aproxmacones e hpótess que consdere oportunas, comprobándolas posterormente, y calcule: a) La corrente de emsor en contnua, E, ndcando su sentdo (,7 pto); obtenga el modo de funconamento (o regón de polarzacón) en que se encuentra el transstor (,4 pto). b) La mpedanca de entrada Z e en pequeña señal y frecuencas medas (,9 pto). c) La gananca de tensón o / s en pequeña señal y frecuencas medas (,5 pto). S Z e s E A P L o - Fgura atos: s =5 ; A = k; = k; E =9,3 k; =4 k; L =75 ; P =5 ; t =,5 ; el transstor: E =,7 ; = ; Esat =, ; A SOLUÓN EJEO a) Hpótess: pequeña frente a la corrente que crcula por y transstor en acta. P ; E E,7 9,3 ; A E E ma (salente del transstor) E omprobacón: S el transstor está en acta: E P,mA mentras que 5 ma A Luego se cumple que es pequeña frente a la corrente que crcula por, sempre que el transstor esté en acta. Para erfcar esto, calculamos: E ma P E E 9,3,7 Esat Por tanto el transstor está en acta e es sufcentemente pequeña, por lo que el resultado hallado para E es áldo. b) El crcuto de pequeña señal y frecuencas medas es: S E Z e E b s s E b r L o -

137 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N Sendo k,5 t r, r o = A /. Para calcular Z e se nyecta test y se mde test : 5 r Z test test e c) S E b b s E b s b e E e b s S s e s r r r r b L o // Por lo que 8,3 // S E L s o r r 3) r b b test - L test

138 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 6 APELLOS NOME N o N Ejercco 3. El crcuto de la Fgura 3. utlza un transstor JFET de canal n de deplexón (normal-on) en estátca. Para altas tensones S, la unón pn entre puerta y drenador de dcho transstor T entra en dsrupcón. La Fgura 3. muestra la cura característca de salda en fuente común de T para GS = GG, en la que se obsera que presenta un nueo tramo ertcal cuando S = S,max. omo consecuenca, en el crcuto de la Fgura 3. el transstor T puede operar en un nueo estado (dsrupcón) dependendo del alor de. Este efecto puede modelarse utlzando como crcuto equalente de T el mostrado en la Fgura 3.3, que consta de un transstor T deal (es decr, sn dsrupcón) y un dodo Zener. Se le pde que calcule: a) La tensón S,max que se muestra en la Fgura 3. (,5 p). b) La corrente G para = 5 k sabendo que T NO opera en gradual ( p). c) La corrente G para = k sabendo que T NO opera en gradual ( p). ATOS: = 4, GG = Tensón de dsrupcón del dodo Zener: Z = e T : = ma/, T = 4 GS = GG G G G S GG T S S,max G S T Fgura 3. Fgura 3. Fgura 3.3 SOLUÓN EJEO 3 a) S GS G GG G GG Z = 8 = S,max b) En prmer lugar, ndependentemente del alor de : (ya que ) G ZENE G ZENE S G Hpótess: T en saturacón (esto es, T saturacón y Zener en OFF) = G ZENE omprobacón de la hpótess: ZENE GS T GG T 4 ma S 4 < 8 = S,max c) Hpótess: T en dsrupcón (esto es, T saturacón y Zener en dsrupcón) S S S,max 8 = =6 ma

139 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N S GS T 4 ma 4 ma 6 ma = ma G S omprobacón de la hpótess: = ma ZENE G

140 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 8 APELLOS NOME N o N Ejercco 4. El crcuto dferencal de la Fgura 4 maneja grandes señales y se usa como conmutador en aplcacones dgtales. Los transstores son déntcos, la fuente de corrente es deal y se consderan desprecables los efectos capactos. Se pde: a) Suponendo ambos transstores en acta, calcule las expresones E =f( ) e E =f( ). Para este apartado, use para los transstores el modelo de Ebers-Moll con los parámetros e ES (,8 p). Para el análss de los próxmos apartados use el modelo lneal por tramos para los transstores, con E =,7, Esat =, y >>. b) Para >>- ndque el alor máxmo de que asegura que los transstores no entran en saturacón (,5 p). c) Para = -,7, calcule el alor de la tensón de salda O (,6 p). d) Para = -,7, calcule el alor de la tensón de salda O (,6 p). O T T E E ATOS: =,3 ; =,5 k; = 4 ma t =,5 NOTA: Los alores numércos de, ES y EE no son necesaros para contestar las preguntas formuladas - EE Fgura 4 SOLUÓN EJEO 4 a) Sendo E la tensón en el emsor de los transstores E E E E ES exp e E ES exp exp t t E Además, E E, luego E ; E exp exp t t b) Para >> - tenemos E, E, es decr T conduce y T está cortado. T segurá en acta mentras,5 E E Esat E Esat c) Al ser >> -, T conduce y T está cortado, y nos queda el crcuto de la fgura: t

141 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA (Sep/8) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N,7 T O onde O - EE d) En este caso, <<-, T está cortado y T conduce: O T onde O - EE

142 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Feb/9) 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. NO SE PEMTE el uso compartdo de medos (calculadora, lbros, etc). NO SE PEMTE la consulta de escrtos en hojas sueltas. 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 Prosonales: Febrero 9 Fnalzacón del Plazo de Solctud de esones: 3 Febrero 9 Fecha esón de Examen: 5 Febrero 9

143 PÁGNA Nº Ejercco. El crcuto detector de mpulsos de la fgura. produce una ndcacón sble de los pulsos de corrente postos y negatos. El crcuto está formado por un dsor de resstencas conectado a un crcuto rectfcador compuesto por los dodos, y, y los LEs 3 y 4. El J-FET de canal n, en saturacón, fja la corrente drecta de los LEs a un alor constante. Esto hace que la potenca lumnosa emtda por los LEs sea la msma para un rango de alores de la entrada de mpulsos de corrente. a) Explque cualtatamente y de manera razonada el estado de los 4 dodos cuando la señal de entrada sea la mostrada en la fgura.. (,5 p) b) alcule el alor de la corrente drecta de los LEs cuando están en ON. (,5 p) c) alcule el mínmo alor de necesaro para que el crcuto funcone con el J-FET en saturacón. (,5 p) ATOS: = = = ma odos: Modelo lneal por tramos con =,7 J-FET: ma ; T = 4 N 3 N t 4 Fgura. SOLUÓN EJEO - Fgura. a) Para N =, no hay corrente en nngún elemento del crcuto. Para N =, los dodos 3 y están en ON y los dodos y 4 están en OFF, ya que la corrente no puede crcular por ellos al encontrarse conectados en nersa. Por tanto el LE 3 se encende con el mpulso posto de N. Para N = -, los dodos 4 y están en ON y los dodos y 3 están en OFF, ya que la corrente no puede crcular por ellos al encontrarse conectados en nersa. Por tanto el LE 4 se encende con el mpulso negato de N. b) omo GS =, = ( GS - T ) = T = ma. Para N =, 3 = = = ma. Para N = -, 4 = = = ma. c) Para que el crcuto funcone correctamente, el J-FET debe estar en saturacón. Para ello se debe cumplr que: GS T, que se cumple sempre, ya que es un J-FET con GS =, y S S,sat = GS - T =4 Para alores de N postos, con los dodos 3 y en ON, se deberá cumplr: =( - ) = S 4; de donde se obtene 64mA. Para alores de N negatos, con los dodos y 4 en ON se obtene que: =-(- ) = S 4; de donde se obtene - 64mA, por tanto -64mA Por tanto, el alor mínmo de necesaro para que el crcuto funcone con el J-FET en saturacón es 64mA.

144 Ejercco. El crcuto de la fgura. representa un amplfcador en base común. Se le pde calcular: PÁGNA Nº 4 a) El punto de trabajo del transstor (,, E y E ). (,8 p) b) Los parámetros del crcuto equalente en pequeña señal del transstor y dbujar el crcuto equalente en pequeña señal. (,7 p) c) La gananca de tensón, A = / g. ( p) L ATOS = 5 ; = k; E = ; = 5 k; L = k ; t = 5 m ; E JT: = ; E =,7 ; E,sat =, ; A g Fgura. SOLUÓN EJEO a) En contnua el crcuto a analzar es el sguente: Suponemos que el transstor está en acta, por tanto E =,7 = ( ) E E E Sabendo que: = ; E = Se obtene: =,65-4 A ; Por tanto: = =,65 ma E = ( - () )- E () =,535 E,sat E E b) El crcuto equalente en pequeña señal es:

145 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Feb/9) PÁGNA N o 5 APELLOS NOME N o N E e b g r b L onde r = t / =,5 k c) Analzando el crcuto anteror por nudos se obtenen las sguentes ecuacones : (/ / / L )= - b = e /r e (/ E / r )- g / E = b = - e /r e donde se despeja : r ( )( g E E 7,5 ) r L

146 PÁGNA Nº 6 Ejercco 3. La fgura 3. representa un par de transstores acoplados en contnua que se utlza en el crcuto de la fgura 3.. Los transstores trabajan en acta. Se pde: a) alcular el alor de del transstor equalente al par de la fgura 3.. El transstor equalente se comporta como npn o pnp? Qué condcones deben cumplrse para que el par funcone correctamente (con los transstores en acta)? ( p) b) alcular la expresón de la resstenca de entrada y de la gananca en corrente en pequeña señal del crcuto de la fgura 3. en funcón de los parámetros de los transstores en pequeña señal (,, r y r ) y de los componentes del crcuto. (,5 p) T T Fgura 3. T T L g E ATOS: Para T : E =,7; E,sat =, ; =; r ; A Para T : E =,7; E,sat =, ; =; r ; A Fgura 3. SOLUÓN EJEO 3 a) Analzando el crcuto se obtene: Por tanto el transstor equalente se comporta como un npn, en el que: ( ) =( ) T T Por tanto el transstor equalente tendrá una = = 4 Para que nnguno de los transstores se salga de acta debe ocurrr que: ( ) ( ) ; y Además: E Esat E = E E Esat Eeq = E = E E Esat E =,9. T entraría antes en saturacón, luego se debe cumplr E Esat

147 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Feb/9) PÁGNA N o 7 APELLOS NOME N o N b) El crcuto equalente en pequeña señal es: r b b g r b b L Analzando este crcuto se obtene: ent = // // r A l g ( // ) ( )(( // ) r ) L

148 PÁGNA Nº 8 Ejercco 4. El crcuto de la fgura 4. está formado por un generador de corrente, un transstor npn y un condensador. El generador de entrada sumnstra una señal como la mostrada en la fgura 4.. a) Para t <, dga el estado en el que se encuentra el transstor. alcule el alor de la tensón en el condensador, (t). (,5p) b) Para t, dga el estado en el que se encuentra el transstor y calcule el alor de la tensón en el condensador, (t). (,5p) c) alcule la tensón y la corrente en el condensador para t >, (t) e (t) y la corrente de colector del transstor, (t) para t >. epresente gráfcamente estas tres arables. (,5p) ATOS: = 5; =pf; = µa G (t) G (t) TANSSTO POLA: E =,7; E,sat =,; = onsdere desprecables los efectos capactos del transstor - t Fgura 4. Fgura 4. SOLUÓN EJEO 4 a) Para t<, G (t) = A. No hay corrente en el condensador n en la base de transstor. El transstor está en corte. La tensón en el condensador es : (t)=, para t<. b) Para t, G (t) = µa. El condensador se comporta como un aberto, por tanto (t) = G (t)= µa. El transstor está en acta, ya que > y E (t)= - =5 Esat Por tanto = = ma y = E = E =,7 c) En t = el condensador mantene su tensón: (t= ) = (t= - ) =. El transstor está en corte, ya que E (t= ) = (t= ) =. La corrente del generador G atraesa el condensador y se cumple: (t) = d (t)/dt= por tanto, (t) = t/ (t= ) = t/ Esta stuacón se mantendrá hasta que (t) = E =,7; es decr, hasta t = E / =,7 s. A partr del momento en que (t) = E =,7, la tensón del condensador permanece constante a ese alor (alcanza su alor fnal) y su corrente (t) = d (t)/dt =. El transstor empeza a conducr en acta, ya que = G > y E (t)= - =5 Esat. Por tanto (t) = = ma para t,7 s. para t para t para t <,7 s (t) = t/ para < t,7s (t) = para < t,7s (t) = E para t,7 s para t >,7 s para t,7 s

149 pto. de Electrónca Físca ELETÓNA ÁSA(Feb/9) PÁGNA N o 9 APELLOS NOME N o N G (t) (t) t (t),7 µs t E (t),7 µs t,7 µs t