1. Electrónica Para Ingenieros-transistores Bjts y Fets en Dc 10.0
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 1
TRANSISTORES BJT YFET: ANLISIS DC
ELECTRNICA PARA INGENIEROS
Este documento tiene como objetivo guiar al estudiante de electrnicaen ciencias de ingeniera, en el tpico de polarizacin de los transistoresBJT y FETs. El texto cuenta con la teora requerida para comprender losconceptos y con ejercicios tanto resueltos como propuestos, paraaplicarlos..
2014
Borrador 10.0Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL
20/10/2014
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 2
TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC
Problema 1:
Halle el punto de operacin de Q1, Q2 y Q3
Datos:
{
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 3
Solucin:
Observando el circuito podemos analizar que:
Tambin al analizar el circuito e igualando ecuaciones se obtiene que:
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 4
|| || || || || ||
Los transistores no estn saturados, puesto que sus respectivos VDS son mayores a los VDS
codo. Adems no estn en corte, debido a que sus respectivos V GSson mayores a sus voltajes
de ruptura.
-
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Problema 2:
a. Determine el valor de Vdd(Asuma que todos los transistores estn en regin activa
y que )b. Calcule los puntos de Operacin para Q1, Q2 y Q3.
Datos:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 6
Solucin:
Analizando el circuito e igualando ecuaciones se obtiene:
Al obtener el valor de VG2se puede obtener el valor de VDD:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 7
Problema 3:
Calcular el punto de operacin del transistor Q3.
Datos:
{
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 8
Solucin:
Analizando el circuito se obtiene las siguientes ecuaciones:
|| ||
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 9
Problema 4:
Determine los puntos de operacin de los transistores Q1 y Q2.
Datos:
Solucin:
Analizando el circuito se obtiene las siguientes ecuaciones:
( )
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 10
Reemplazando el valor hallado en la ecuacin anterior se obtiene que:
Problema 5:
En el siguiente circuito determine los puntos de operacin de Q1(ID,VDS), Q2(IC, VCE).
Datos:
Solucin:
Con el capacitor C1 en circuito abierto y calculando el voltaje VGS para el MOSFET:
-
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Ya que la relacin de las corrientes es:
Se tiene la siguiente ecuacin: Aplicando la ecuacin para el transistor mosfet:
)
Resolviendo se tiene:
Sumando voltajes se tiene:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 12
Problema 6:
Para el siguiente circuito calcular Vo y Vx.
Datos: Solucin:
Como se observa en el circuito .Reemplazando en la ecuacin para Q2:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 13
Asumiendo despreciable con respecto a se tiene que:
Resolviendo la ecuacin: Por lo tanto ya que el valor de -6 es menor a Sumando voltajes se tiene que:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 14
Problema 7:
En el siguiente circuito, encontrar los puntos de operacin de los transistores.
Solucin:
El circuito equivalente quedara as
IG=0 ID=Is e ID=IB
V1
C1
R1
Q1
Q2
R2C2
R3
Vcc
R110M
Q3
Q42N1711
R250
R31k
20V
20V
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 15
Ahora igualando ecuaciones y resolviendo la ecuacin cuadrtica se obtiene que:
Reemplazando el valor obtenido, se obtiene que:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 16
Por mallas:
Por malla:
Entonces: ||
|| ||
Entonces el MOSFET estar en zona activa
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 17
Problema 8:
En el siguiente circuito:
a) Calcule VDS, ID, VCEy Ic.
b)
Si VCEsat=0, calcule Rbmnima para saturar al transistor.
Datos:
{
V1
C1
R1
Q1
R2
R3
R5
R6
Q2
C3
R4
Vcc
Vcc
C4
Vo
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 18
Solucin:
El circuito queda as:
FET BJT
Literal a:
Trabajando con el circuito del FET, analizando el circuito se obtiene las siguientes
ecuaciones:
Igualando ecuaciones, se llega una ecuacin cuadrtica:
R1
Q5
R2
R3
Vcc
R5
R6
Q6
R4
Vcc
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 19
Por malla:
Entonces: ||
|
| |
|
Entonces el FET estar en zona activa El punto de operacin del FET ser:
PQ: (ID =1.6mA, VDS=11.68 V)
Trabajando con el circuito del BJT
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 20
Por malla: Literal b:
Pero:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 21
Problema 9:
En el circuito mostrado a continuacin, calcular los puntos de operacin tanto del BJT
como del FET
Datos:
{
C1
R1 R3
Q7
R2
R4
C2
Q8
R5
R6
Vi
Vcc
Vcc
Vcc
Vo
C3
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 22
Solucin:
En anlisis DC se abren los capacitores y redibujando el circuito se obtiene lo siguiente:
Aplicando Thevenin obtenemos lo siguiente:
=1,4809V
Redibujamos y obtenemos lo siguiente:
R1
R3
Q1
R4
Q2
R5
R6
Vc
c
Vc
c
R2
Vcc
RTH
R3
Q1
Q2
R5
R6
Vcc
Vcc
R2
VTH
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 23
Aplicando mallas:
Aplicando shotky:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 24
Igualando las ecuaciones se obtiene lo siguiente:
Resolviendo la ecuacin general se obtiene:
Por lo tanto
ID= 0.3785mA
Reemplazando IDtenemos:
Por mallas:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 25
Se debe recordar que el voltaje VCEes negativo debido a que es una configuracin
PNP. Por malla:
Entonces: ||
|| || Entonces el FET estar en zona activa
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 26
Problema 10:
En el circuito mostrado a continuacin, calcular los puntos de operacin tanto para el
BJT como para el FET.
Datos:
{
Solucin:
Al realizar el anlisis DC se abren los capacitores, por lo que al aplicar Thevenin y
redibujar el circuito, se obtiene:
R1
Q2
R2
Q1
R3
R4
R5
Vcc
Vcc
Vi
C5
R1
Q2
R2
Q1
R3
C6 R4
R5
Vcc
Vcc
Vi
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 27
A partir del circuito podemos obtener: Igualando ecuaciones, se obtiene la siguiente expresin:
Por malla:
( )
Entonces: || || || || Entonces el FET estar en zona activa
Por malla: Entonces:
, recordando que es una configuracin PNP.
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 28
Problema 11:
Para el siguiente circuito calcule el punto de operacin de cada transistor,
indicando en que zona se encuentran operando.
Datos:
|| Solucin:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 29
}
Con []el mosfet se encuentra en zona de corte.Con []tenemos que:
[] Con lo que nos podemos dar cuenta que por lo que el transistor est en zona decorte.
Analizando el nuevo circuito:
El voltaje es negativo debido a que se trata de una unin PNP. El transistor est operandoen zona lineal.
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 30
Problema 12:
Datos:
{
Encontrar el valor de IEen Q2
a) 0.35mA
b) 0.07mA
c) 1.9mA
d) 2.09mA
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 31
Solucin:
Redibujando el circuito en DC:
Reemplazando VGSen la ecuacin 1
El JFET (Q1) es de canal tipo n => VP = - 4[V]
Reemplazando valores:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 32
Resolviendo la ecuacin cuadrtica: [] [] [] []
Calculando el valor de la corriente de emisor:
[]
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 33
Problema 13:
Encontrar en Q2a) 0.35mA
b) 0.07ma
c) 1.9mA
d) 2.09mA
Datos:
{
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 34
Analizando el circuito se obtiene las siguientes ecuaciones:
= -==- (+)=-
Resolviendo la ecuacin cuadrtica se obtiene:
= (1mA)(1 - 1.1+ 302.5)0 = 1m2.1+ 302.5
= 6.43mA
= 0.514mA
= - (++)=24-6.1166=17.8834V- - - - = 0
= = = 2.11mA
-
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Problema 14:
Datos:
Determine el voltaje
en
a)
2.1Vb) 5.34V
c)
6.0V
d) 4.6V
Analizando el circuito se obtiene
las siguientes ecuaciones:
=
= (2.09mA)(2.2k)
= 4.598V
-
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Problema 15:
Datos:
{
Determinar en :a) 17.9 V
b)
11.3 V
c)
4.7 V
d) 23.3 V
-
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Solucin:
= - (++)
=24-6.1166
=17.8834V=-=-1.1308= ||
= 41.1308
= 2.869V < 2.869 < 17.88
-
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Problema 16:
Datos:
Determinar en el transistor de el voltaje :a) 23.3 V
b) 11.3 V
c)
19.4 V
d) 17.9 V
Solucin: = 0 = 0
2.2K)(2.09m)
= 19.402V
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 39
C
Q1
R2
R3
R4
R1
R5
Q2
C
C
Problema 17:
Datos:
Determine la corriente IDen (DC) del transistor Q1
a) 6.49mA
b) 2.02mA
c) 0.51mA
d) 2.24Ma
-
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Problema 18:
Determine el valor de VDS
Datos:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 41
Solucin:
Analizando el circuito e igualando las ecuaciones, se obtiene la siguiente expresin:
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 42
Problema 19:
Determine el valor de ID
Datos:
{
Solucin:
Analizando el circuito se obtiene las siguientes relaciones, donde se las iguala para
obtener un valor:
( )
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 43
Q1
R2
R3
R4
R1
R5
Q2
Solucin:
Como vamos a trabajar en DC, los capacitores desaparecen, y tambin como la resistencia R1
es muy grande podemos simplificar dicha impedancia. Por lo tanto nos queda el circuito
reducido.
V
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 44
[] V []
Incorrecto Correcto
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 45
C1
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
C2
R5
C3
R6
Problema 20:
+V
Vo
Datos:
{
Calcule el Punto de operacin de Q1
a) b)
c)
d)
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 46
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
R5
R6
Solucin:
Reduciendo el circuito, debido a que nos pide punto de Operacin de Q1, trabajamos en DC,
los capacitores desaparecen.
+V
[]
[]
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 47
Sacando las frmulas de corriente, podemos encontrar
[] V []
[] []
5.42)
[]
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 48
C1
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
C2
R5
C3
R6
Problema 21:
+V
Vo
Datos:
{
Calcule el Punto de operacin de Q2
a)
b)
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 49
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
R5
R6
c)
d)
Solucin:
Reduciendo el circuito, debido a que nos pide punto de Operacin de Q2, trabajamos en DC,
los capacitores desaparecen.
+V
[]
-
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[]
[] []
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 51
C1
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
C2
R5
C3
R6
Problema 22:
+V
Vo
Datos:
Determine de Q1a) 1.567 Vb) 0.9728 V
c) 0.853 V
d) Ninguna de las anteriores
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 52
R1 R3
R2
Q1
R4
Q2
R5
R6
Solucin:
Reduciendo el circuito, debido a que nos pide punto de Operacin de Q2, trabajamos en DC,
los capacitores desaparecen.
+V
[]
-
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 53
Problema 23:
Determine los puntos de operacin de Q1, Q2 y Q3.
Datos:
Vcc
R1
3
2
1
Q1
R2
R3
3
2
1
Q2
R4
R5Z1
Q3
R6
C1
-
7/25/2019 1. Electrnica Para Ingenieros-transistores Bjts y Fets en Dc 10.0
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Gmer Rubio Roldn-Profesor ESPOL | TRANSISTORES BJT Y FETs: ANLISIS DC 54
Solucin:
Analizando el circuito se obtiene que:
Con la siguiente ecuacin se puede obtener el valor de:
Con el valor obtenido anteriormente se obtiene que:
Por malla para obtener la corriente que pasa por la resistencia de 4k.
-
7/25/2019 1. Electrnica Para Ingenieros-transistores Bjts y Fets en Dc 10.0
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Por ley de nodos se obtiene la ecuacin:
Por mallas se obtiene: