Electrónica II

Tarea 1

Fecha de Entrega: viernes 6 de Febrero de 2015

1. Varios transistores NMOS y PMOS se miden en operación, como se muestra en la tabla siguiente. Para cada transistor, encuentre el valor del parámetro μCOX(W/L) y Vt que aplican y complete la tabla, donde V en Volts, I en μA. (Valor de cada inciso 1.5 puntos) Caso a) b)

Transistor 1 1 2 2

VS 0 0 5 5

VG 2 3 3 2

VD 5 5 -4.5 -0.5

ID 100 400 50 450

2. Para cada uno de los circuitos de la figura encuentre los voltajes marcados en los nodos. Para todos los transistores k´n (W/L) = 0.5 mA/V2, Vt = 2 V y λ=0. (1 punto por cada acierto)

3. El circuito de la figura tiene VDD = -VSS = 5 V, Rsig= 1 kΩ, RL= 100 kΩ y un MOSFET con k’n(W/L) = 0.8 mA/V2 , Vt = 1 V y VA=40 V. a. Diseñe el circuito de la figura (RS, RD, RG) para establecer una corriente de drenaje ID = 0.1 mA con el valor de RD lo más grande posible que permita un desplazamiento de la señal de la señal en la terminal de drenaje de ± 1 V. La impedancia de entrada debe ser de 10 MΩ ( 2 puntos) b. Determinar la ganancia y la impedancia de salida del amplificador. (2 puntos)

Tipo

Modo

μCOX(W/L)

Vt

Tarea 2

Fecha de Entrega: viernes 27 de Febrero de 2015

1.- Un amplificador de una etapa emisor común, tiene la siguiente función de transferencia de voltaje, para toda la banda de frecuencia

Convierta ésta expresión a la forma conveniente para dibujar diagramas de Bode (es decir todos los factores en la forma Determinar las frecuencias de corte bajo y alto: a) A partir del diagrama de Bode (2 puntos) (magnitud y fase) b) Por polo dominante ( 0.5 punto) c) Por fórmula aproximada (0.5 punto) 2.- Para el circuito de la figura 1, determinar la: a) La Ganancia a frecuencias medias (Vo/Vs) (1 punto). b) la impedancia de entrada y la constante de tiempo Ci (1 punto) . c) la impedancia de salida y la constante de tiempo Co (1 punto). d) Las constantes de tiempo de alta frecuencia Cgs (1 punto). e) Las constantes de tiempo de alta frecuencia Cgd (1 punto). f) Las constantes de tiempo de baja frecuencia G (1.5 punto). g) la frecuencia de corte bajo, la función de transferencia de baja frecuencia, la frecuencia de corte alto y la función de transferencia de alta frecuencia (0.5 punto).

Tarea 3

Fecha de Entrega: viernes 13 de Marzo de 2015

1. Para la configuración de amplificador retroalimentado de la figura, determinar la ganancia Af = Xo/Xs. (1 punto)

2. Para el circuito mostrado en la figura: a. Determinar el tipo de retroalimentación presente. (0.2 punto) b. Determinar el factor de retroalimentación β, R11 y R22. (1.4 punto) c. Suponiendo que Aβ >> 1,¿Cuál es la ganancia y de qué tipo?(0.2 punto) ¿la impedancia de entrada y la impedancia de salida, aumentan o disminuyen con la retro ?(0.2 punto)

3. Para el amplificador de la figura, colocar la red de retroalimentación en suma corriente – mide corriente, determinar para el amplificador retroalimentado: a. R11, R22 y β. (2.5 puntos) b. La ganancia considerando los efectos de la retro (A*) (2.5 puntos) c. La ganancia con retro (AF) y AVF= Vo/Vsig. (0.5 punto) d. La impedancia de entrada RINF , vista desde Rsig . (0.75 punto). e. La impedancia de salida ROUTF , vista desde la conexión de la retroalimentación y vista desde RL. (0.75 punto)

Tarea 4

Fecha de Entrega: viernes 27 de Marzo de 2015

1.- El amplificador clase “A” seguidor emisor de la figura 1 está alimentado con Vcc=-Vcc=24 V, y tiene una carga RL= 200 Ω . Los parámetros de los transistores son β = 50, VBE(on) = 0.7 V, VCE SAT = 0.2 V . El voltaje de salida varía entre +20 V y -20 V. Si la mínima corriente que puede circular por el emisor del transistor 1 (Q1) es iE1= 20 mA. Encontrar: a) El mínimo valor requerido de la corriente IQ y la resistencia R. (1 punto) b) Encontrar la potencia disipada en todos los transistores (Q1, Q2, Q3) y en la resistencia R cuando vo = 0 (el punto de reposo) (1 punto) c) La eficiencia en la conversión de potencia para un voltaje de salida que es una onda senoidal simétrica con un voltaje pico de 20 V. (0.5 punto) 2.- Considere la etapa de salida clase B de la figura 2. El amplificador “suministra” a una carga de 24 Ω una potencia promedio de 50 W para una señal de entrada senoidal simétrica. Asuma que las fuentes de alimentación son de ± n Volts, donde n es un número entero. Determinar: a) La potencia suministrada por las fuentes, que tienen al menos 3 volts más que el voltaje máximo de salida, y la eficiencia en la conversión de potencia. ( 1 punto) b) La corriente promedio y la corriente pico de cada transistor. (0.5 punto) c) La potencia disipada por los transistores, si trabajan a la mitad del voltaje máximo de salida. (1 punto) 3.- La etapa de salida clase AB de la figura 3, utiliza diodos que tienen la mitad del área de unión de los transistores de salida. Para Vcc =10 V; IBIAS = 0.5 mA; RL = 100 Ω; βN = 50; VCESAT = 0 V. Determinar a) Determinar la corriente de reposo. (0.5 punto) b) El voltaje máximo de salida positivo y negativo.(0.5 punto) c) Para lograr un nivel de voltaje pico positivo igual al nivel de voltaje pico negativo ¿Qué valor de βN es necesario si IBIAS no cambia? (0.5 punto) d) ¿Qué valor de IBIAS es necesario si βN se mantiene en 50? ¿En qué se convierte ICQ ? (1 punto)

Figura 1

Figura 2

Figura 3

4.- Un transistor de potencia con especificaciones: Tjmáx = 150 °C, disipa 50 W a una temperatura de encapsulado Tco = 50°C. Se conecta a un disipador de calor por medio de una rondana aislante cuya resistencia térmica es de 0.6 °C/W. a) ¿Para una potencia de 30 W, qué temperatura del disipador de calor es necesaria para garantizar una operación segura? (0.75 punto) b) Para una temperatura ambiente de 39 °C. ¿Qué resistencia térmica se requiere que tenga el disipador de calor? (0.75 punto) c) Si para cierto disipador de calor con aletas de aluminio troqueladas la resistencia térmica en aire sin corrientes es de 4.5 °C/W por centímetro de longitud. ¿Qué largo debe tener el disipador? (1 punto)