23.
Problemas para clase
El transistor del circuito de la figura tieneβtip= 100. Determine la corriente de colector del transistor en los casos siguientes.
1. El interruptor est´a abierto.
2. El interruptor est´a cerrado yRB= 100 k 3. El interruptor est´a cerrado yRB= 10 k.
+10 V
R
B500
24.
Problemas para clase
El circuito de la figura se usa para encender un diodo LED. Estos diodos son electricamente similares a un diodo de silicio ordinario, excepto que tienen una ca´ıda mayor cuando conducen (t´ıpicamente entre1.5− −3.5 V. Esta diferencia es debida al uso de materiales semiconductores diferentes, tales como GaAsP, GaAlAs y GaN. Diodos LED t´ıpicos brillan con unos pocos miliamperios (2–10 mA).
Para encender el LED no podemos aplicar directamente una tensi´on al diodo, dada su caracter´ıstica ten-si´on-corriente abrupta. En la figura queremos encender un LED con una se˜nal digital de 3.3 V. Discuta el funcionamiento del circuito. ¿Es razonable la elecci´on de resistencias en base y en colector?
10 k 330 +3.3V 0 +3.3 V Q
Si queremos que un lado de la carga est´e a tierra debemos usar un transistor PNP. En el circuito de la izquierda necesitamos una tensi´on alta (+15 V) para mantenerQ1 en corte. Si queremos usar una tensi´on de control inferior,+3 Vpor ejemplo, t´ıpica de circuitos digitales, usamos una etapa previa, tal como se muestra en la figura de la derecha.
Discuta el funcionamiento de cada uno de los circuitos. ¿Es razonable la elecci´on de resistencias en base y en colector? 3.3 k 10 k +15V 0 0 +15 V +15 V Q1 Q2 Q3 +3V 3.3 k 1 k carga carga
26.
Problemas para clase
El circuito de la figura se usa para generar un pulso de anchura determinada. Inicialmente la tensi´on de la entrada est´a en nivel bajo.
1. Discuta el funcionamiento del circuito: ¿qu´e ocurre cuando la entrada cambia a+5 V? 2. Determine la anchura del pulso de salida.
10 k 1 k +5V 0 +5 V Q1 Q2 v0 10 k 1 k 10nF
Queremos suministrar la se˜nalvide una fuente de10 kΩy frecuencia≥100Hz a una carga de4.7 kΩ, con una atenuaci´on de se˜nal inferior al10 %. Se propone el esquema de la figura, con acoplamiento capacitivo, y una fuente de alimentaci´on de+15voltios.
1. Especifique las resistencias de entrada y salida del amplificador. 2. Calcule la capacidadC.
3. Si la se˜nal vi es senoidal de 1 voltio de amplitud, y la corriente media suministrada por la fuente de alimentaci´on es1 mA, ¿qu´e rendimiento tiene el circuito?
4. Como la ganancia del amplificador es la unidad, ¿por qu´e no conectamos directamente la fuente a la carga? + − 10 k vi C 4.7 k +15 V A= 1
28.
Problemas para clase
El circuito de la figura es usado para sumar una tensi´on continua y una se˜nal alternavi. Es decir, pretende-mos quev0=vi+VDC
1. ¿Para qu´e margen de frecuencias funciona correctamente este circuito? 2. ¿Qu´e valor tieneVDC?
3. Dibuje la tensi´onv0si la amplitud deviesVm = 5 Vy su frecuencia es 200 Hz.
4. El condensador usado en el circuito es electrol´ıtico. Se suele denominar condensador de bloqueo (bloc-king capacitor). Se˜nale en el circuito la elecci´on de polaridad del condensador.
5. Para especificar el condensador hay que indicar su capacidad y su m´axima tensi´on. ¿Qu´e m´aximo valor de tensi´on debe ser capaz de soportar este condensador? Justifique su respuesta.
+
−
10 k
10 k
1
µF
v
iv
iV
mt
+6 V
v
0Vamos a dise˜nar el circuito seguidor de la figura, para ser usado con se˜nales de frecuencia superior a100 Hz. Fijaremos una corriente de colector de1 mA(¿por qu´e?).
Nota: Use valores comerciales de resistencia con un10 %de tolerancia. 1. ElijaR3para centrar el punto de trabajo del transistor,V0 ≈7 V.
2. Elija las resistenciasR1yR2para: (1) fijar la correspondiente tensi´on en la base del transistor; (2) que la corriente de colector del transistor no dependa deβ; (3) la resistencia de entrada sea lo m´as grande posible.
3. Determine el valor de la capacidadCnecesaria.
4. ¿Qu´e potencia disipa el transistor sin se˜nal? ¿Entiende ahora la elecci´on de la corriente de colector?
R
1C
R
3R
230.
Problemas para clase
El transistor del circuito de la figura tieneβ = 100. La se˜nal de entrada del circuito seguidor de la figura es senoidal, de 8 voltios de amplitud y nivel medio nulo. Dibuje la tensi´on de salidav0.
Sugerencia: ¿Qu´e le pasa a la corriente de colector del transistor siv0es muy negativa? Compare esta situaci´on con el caso en quev0es muy positiva.
+
−
+10 V
v
iv
01 k
1 k
−
10 V
Se han dise˜nado dos circuitos seguidores para que funcionen correctamente a frecuencias superiores a 100 Hz. Los transistores tienen100< β <250.
1. ¿Est´an correctamente dise˜nados? Justifique su respuesta.
2. Si no lo est´an, haga las modificaciones que considere oportunas para que funcionen correctamente, sin cambiar las fuentes de alimentaci´on.
+ − +− 330 k 10 k 3.3 k 1 k +10 V +10 V −10 V vi vi 1µF 10µF
32.
Problemas para clase
La figura siguiente muestra una etapa amplificadora b´asica. El transistor bipolar tiene βtip = 100. Los condensadores tienen capacidad muy grande.
+ − Rin Rout +20 V vi 65 k 10 k 5 k 500 500 5 k ∞ 5 k C ∞ v0 Q
Si la se˜nal de entrada es vi(t) = (10 mV) cosωt, donde ω = 2π ×103rad/s (v´ease figura), dibuje la corriente de emisor iE(t) y las tensiones de base vB(t), de colector v0(t), de emisor vE(t) del transistor, as´ı como las tensiones en bornes de los condensadoresvx(t)yvy(t). Use las gr´aficas siguientes para dibujar todas las variables anteriores, indicando la amplitud y el valor medio (l´ınea a trazos de las gr´aficas).
t
t
t
t
t
t
v
B(
t
)
v
E(
t
)
i
E(
t
)
v
0(
t
)
v
x(
t
)
v
y(
t
)
La figura siguiente muestra el circuito del problema anterior con un peque˜no pero importante cambio: hemos cortocircuitado las dos resistencias de emisor con el condensador. (En la pr´actica pondr´ıamos una ´unica resistencia de1 kΩen el emisor del transistor.) El transistor bipolar tieneβtip= 100. Los condensadores tienen capacidad muy grande.
+ − Rin Rout +20 V vi 65 k 10 k 5 k 500 500 5 k ∞ 5 k C ∞ v0 Q
Si la se˜nal de entrada es vi(t) = (10 mV) cosωt, donde ω = 2π ×103rad/s (v´ease figura), dibuje la corriente de emisor iE(t) y las tensiones de base vB(t), de colector v0(t), de emisor vE(t) del transistor, as´ı como las tensiones en bornes de los condensadoresvx(t)yvy(t). Use las gr´aficas siguientes para dibujar todas las variables anteriores, indicando la amplitud y el valor medio (l´ınea a trazos de las gr´aficas).
t
t
t
t
t
t
v
B(
t
)
v
E(
t
)
i
E(
t
)
v
0(
t
)
v
x(
t
)
v
y(
t
)
34.
Problemas para clase
Los transistores del circuito de la figura son iguales y tienenβmuy grande.C1= 1µFyC2 =∞ 1. ¿Para qu´e frecuencias amplifica este circuito?
2. ¿Qu´e ganancia tiene en ese margen de frecuencias?
3. Suponga quevi es la se˜nal triangular de la figura, de amplitudVm y nivel medio cero, cuya frecuencia fundamental es una de las frecuencias para las que este circuito amplifica. ¿Para qu´e margen de valores deVmes el modelo de peque˜na se˜nal del transistor v´alido?
4. Suponga queVm = 1 mV. Dibuje las tensiones de colector y emisor del transistorQ1, yv0.
5. Determine los valores m´aximo y m´ınimo de la tensi´on de salida sin que se produzca recorte de la se˜nal. A este recorte se le denomina clipping en la literatura de habla inglesa.
6. ¿Qu´e cambio apreciable ocurre si quitamosC2?
+ − 10 k 5 k 2.2 k 10 k v0 vi vi +15 V Q1 −15 V Vm t Q2 C1 C2 1 k
La Figura 1 muestra dos circuitos:
CIRCUITO A. Este circuito no tiene realimentaci´on para estabilizar su punto de trabajo. Por ello nece-sitamos un potenci´ometro para fijar su corriente de colector, pues ´esta es muy sensible a cambios en la tensi´onvBE, ya que la caracter´ısticaiC−vBEdel transistor es exponencial.
Suponga que hemos ajustado el potenci´ometro para que la tensi´on de colector seaVC = 5 V¿Qu´e ocurre si aumenta la temperatura del transistor?
CIRCUITOB. El circuito siguiente tiene realimentaci´on para estabilizar el punto de trabajo del transistor. Se ve que hay realimentaci´on porque la salida y la entrada del circuito est´an conectadas.
1. Determine la tensi´on de colector del transistor.
2. ¿Puede dar argumentos sencillos que prueben que la polarizaci´on del circuito es estable? Sugeren-cia: Suponga, por ejemplo, que la tensi´on de colector cambia ligeramente (por cualquier motivo). ¿Qu´e pasa con el resto de variables del circuito?
+15 V 68 k 8.2 k 6.8 k 50 k +15 V 68 k 8.2 k 6.8 k