Problemas Tema 1

Universidad de Alcal

Departamento de Electrnica

Electrnica Bsica

Problemas

Tema 1: Conceptos bsicos de amplificacin

Referencias:

Texto base: Circuitos Electrnicos. Anlisis simulacin y diseo,

de Norbert R. Malik. Captulo 1.

Electrnica Bsica, Tema 1. Problemas, pg.-2

Seccin 1: ejercicios para resolver en clase

P1 PEI 2011-12

Problema 1.- El cuadripolo de la figura representa un amplificador cuyas caractersticas de entrada y salida son las

que se muestran.

av1

00 100v1

v2(mV)

i2(mA)

0 v1(mV)

i1(mA)

Cuadripolov1 v2

i2i1

+ +

__

a =10mA/V

NOTA: Obsrvese que todas las unidades estn dadas en mA y mV

1. Dibuje el circuito equivalente del cuadripolo, indicando los valores de todos los parmetros del mismo. (2

puntos)

2. Si se realiza el montaje mostrado en la siguiente figura, suponiendo ig(t)= 510-3 sen (wt) mA, Rg= 1k,

RL= 10 , obtenga :

Rgig(t) Cuadripolov1 v2

i2i1

+ +

__

RL

a) Ganancia de tensin (v2/v1). (1,5 puntos) b) Ganancia de corriente con respecto a ig (i2/ig ). (1,5 puntos)

= 10 mA/mV


1.30 (Malik) Para el amplificador de dos etapas de la figura, calcule empleando el modelo equivalente de una fuente

de tensin controlada por tensin en cada una de las etapas:

a) La ganancia de tensin de vi a vL

b) La ganancia de corriente (iL / ii)

c) La ganancia de potencia, tomando la potencia de entrada como la que se tiene en la entrada a la primera

etapa.


Solucin:

mV10K20 K 10

K 10 301

v =

= , A1

K20 K 10

mV 301i =

=

mV150200

150mV200

50 150

1501

V 20

2v =

=

= , mA1

150

mV 1502i ==

mV562580

06mV150 50

20 60

062

V 50

Lv =

=

= , mA75,93

60

mV 5625Li ==

a.- (V/V) 187,5

V 3-

10 30

V 3-

10 5625

iv

Lv

=

==

VG

b.- (A/A) 93750A 1

mA 93,75

1i

Li

===I

G

c.- nW 103

10106

101

v1i

1P =

==

W L

vLi

LP

31034527

3105625

3107593

=

== , ,

(W/W) 6

91010

31034527

1

1052,73

W

W

P

LP

=

==

-

,

PG

1.38 (Malik) Se muestra el modelo para un amplificador diferencial y una fuente doble.

a) Cules son los valores de Ad , RRMC, Rd y Rc ?

b) Halle la componente en modo diferencial de vo

c) Halle el componente en modo comn de vo

d) Halle el valor de vo

e) Halle el nuevo valor de vo si la salida del amplificador se conecta a tierra a travs de una resistencia de

carga de 800 .


Solucin:


Seccin 2: ejercicios propuestos para estudio personal

1.8 (Malik) En la siguiente figura se muestra la funcin de salida de un dispositivo.

a) Qu modelo de un dipolo describe mejor el circuito de salida del dispositivo si i1=0?

b) Y cuando se tiene i1=3 mA y v2 > 5 V?

c) Y cuando est en el modo de funcionamiento representado por la lnea recta indicada por el asterisco (*)?

d) Dibuje el diagrama de un cuadripolo cuya funcin de salida es idntica a la obtenida en la regin (v2 5,

0i2 < 50 mA, 0 i1< 5 mA). Asuma que la tensin de entrada v1 del cuadripolo es siempre 0.

Solucin:

a.- En este caso, el mejor modelo de la salida es un circuito abierto.

b.- En las condiciones marcadas (i1 = 3 mA, v2 > 5 V), segn las curvas de salida se tiene: i2= 30 mA.

Por ello, el mejor modelo para la salida en esta zona de funcionamiento sera un generador de corriente

de valor 30mA.

c.- Al ser la corriente de salida funcin de la tensin de entrada como 2

01,022

vvi =

=5

3-1050

, el

mejor modelo para la salida es un resistor de valor 100.

d.-

Se trata de un CCCS con parmetro de transferencia:

105

50

1

2 ===i

i


1.18 (Malik) El elemento de la fig. (a) tiene la curva v-i de entrada de la fig. (b) y la funcin de salida de la fig. (c).

a) Dibuje un modelo del circuito que represente al dispositivo cuando funciona en el primer cuadrante de las

funciones de entrada y salida.

b) Use el modelo anterior para hallar el valor de ix en la fig. (d).

Solucin:

1.20 (Malik) Halle la ganancia de tensin necesaria si un amplificador ideal de tensin se conecta a una fuente de

seal de 2 miliVoltios (rms) con resistencia interna de 200 sobre una carga de 50 que necesite 1/2 W de

potencia.

Solucin:

A partir de los datos, podemos dibujar el siguiente

circuito equivalente:

En donde podemos plantear las ecuaciones necesarias

para hallar la transmitancia necesaria ( = Avoc)

Ps = 0,5 W


Ps = v2 i2 = v2

LR

2v

=

LR

22

v v2 = sPLR = rmsV50,550 =

(V/V) 500.2102

53

rmsmV2

1

V 521

=

==

=

==

1

2

v

vvoc

A v

vvvoc

A

1.23 (Malik) Si utilizamos un CCCS con transmitancia para entregar 100 mW de potencia a una carga de 8

desde una fuente de tensin de 0,1 v y 1 K de resistencia, halle el mnimo valor vlido para .

Solucin:

i1 = mA1,0K1

0,1=

21i 2

LR

1i

1i

LR

1i

2v

sP ===

034,1118125000031008,0

100

23-100,18

-310100

21i

LR

sP

2 ==

=

==

1.34 (Malik) Un amplificador diferencial tiene una resistencia de entrada infinita (modo comn y diferencial),

resistencia de salida cero y los parmetros Ad = 75, RRMC = 40 dB. Halle la tensin de salida cuando:

a) va = 2,3 mV y vb =1,6 mV.

b) va (t) = 0,01 sen(1.000t) + 0,015 sen(2.000t)

vb (t) = - 0,012 sen(1.000t) + 0,0151 sen(2.000t)

Solucin:

vd = va - vb ; vc =2

bv

av

; c

v c

Ad

v d

As

v =

cA

dA

RRMC = ;

cA

dA

log 2040

cA

dA

log 20dB

RRMC ==

0,75100

d75

100

dAc A

cA

dA210 ====

a.-

=

=

==

=

=

mV95,12

1,62,3c

v

mV 0,71,62,3d

v

mV 1,6b

v

mV 2,3a

v

mV 53,96251,950,750,775c

v c

Ad

v d

As

v ===

2V

2i

1i

V0,1

K 1

mW 100s

/P 8 =

1i


b.-

=

=

==

sen2000t 0,01505sen1000t 0,0012

bv

av

cv

sen2000t 0,0001sen1000t 0,022b

va

vd

v

c

v c

Ad

v d

As

v =

== sen2000t) 0,01505sen1000t 0,001( 0,75sen2000t) 0,0001sen1000t (0,022 75s

V

sen2000t 0,0037875sen1000t 64925,1 =

1.46 (Malik) Halle Ri y Ro para el cuadripolo de la siguiente figura.

Solucin:

Ri

mg

1R

1

1

i

E

iR

E1

v ;1

vm

g

1R

1v

i

==

==

Ro

1R 1

V 1

Vm

g

i

E

iR

1R 1

V 1

Vm

g

i

E

oR

sR


mg

sR 1R

sR1R

1

i

E

oR

E1

v ;1

vm

g

sR 1R

sR

1R

1v

1v

mg

sR

1R

sR

1R

1v

i

==

=

=

=

1.50 (Malik) Un amplificador se describe por las curvas de entrada y transferencia de la siguiente figura.

a) Cul es la ganancia del amplificador?

a) Dibuje un modelo del circuito que describa el amplificador para -0,2 V < vi < 0,2 V.

b) Dibuje un modelo del circuito que describa al amplificador para vi > 0,2 V.

c) Dibujar un modelo del circuito que describa al amplificador para vi < - 0,2 V.

Solucin:

a.- 600,2

12vA == b.-

c.-

d.-

K0,5 iv ov V12

oi

ii

K0,5 iv ov V12

oi

ii


1.51 (Malik) La tensin de entrada del amplificador anterior es vi (t) = - 0,15 + A sen(t), donde la amplitud de la

senoide es la informacin de inters y 0,15 es un desplazamiento que surge de la anterior etapa del

amplificador.

a) Halle la amplitud mxima, A, para que la informacin que lleva la seal no se distorsione.

b) Si no hay desplazamiento, cmo debe ser de grande la amplitud A antes de que comience la distorsin?

Solucin:

Se tiene que, en zona lineal, la entrada al amplificador est limitada a: 0,2i

v0,2

a.-

0,050,150,2A 0,2A0,15A 0,15mini

v

0,350,150,2A 0,2A0,15A 0,15maxi

v

==

==

por tanto 05,0A

b.- Si no hay desplazamiento vi (t) = A sen(t), por tanto 2,0A

1.15.(Hambley) Se conecta una fuente de seal con una tensin en circuito abierto de vs =2 mV rms, y una

resistencia interna de 50 k, a los terminales de entrada de un amplificador que presenta una ganancia de

tensin en circuito abierto de 100, una resistencia de entrada de 100 k y una resistencia de salida de 4 . Se

conecta una carga de 4 a los terminales de salida. Calcular las ganancias de tensin Avs =(vo/vs) y Av =(vo/vi) .

Calcular tambin la ganancia de potencia y de corriente.

Solucin:

50

iv

ov

vi5044

4i

v100

ov ==

=

sv15

10

50100

100vv si =

=

3,3315

500

15

1050

vs

v 50

v15

10

v o

s

o

====

nA3,13K100

mV3,1imV3,1

10150

10100102v i3

33

i

===

=

mA6,164

mV6,66imV6,66v50

44

4v100v oi

io

====

=

K100 iv

ov iv100

oi

ii

mV2

K 50

4

4

sv


1250000103,13

106,16

i

iA

9

3

i

oi =

==

6

ii

oo

i

op 105,62125000050

iv

iv

P

PA ==

==

1.31 (Hambley). Un amplificador presenta una tensin de entrada de 10 mV rms y una tensin de salida de 5 V rms

para una carga de 10 . La corriente de entrada es de 1 A rms. Las impedancias de entrada y de salida son

resistivas puras. Calcular la resistencia de entrada. Hallar la ganancia de tensin, la ganancia de corriente y la

ganancia de potencia como relaciones y en decibelios.

Solucin:

K1010

1010R

6

3.

e =

=

dB54500log205001010

5A

3v==

=

dB114105log2010510

105A 55

6i===

dB841025log101025101010

1055

A 7763p

==

=

1.43 (Hambley). Se conecta un amplificador ideal de transconductancia que presenta una ganancia de

transconductancia en cortocircuito de 0,1 S, como se muestra en la figura. Calcular la resistencia Rx=(vx/ix)

vista en bornes de entrada.

Solucin:

S1,0v

i;vvv;ii0i

in

ooinxoxin =====

10v1,0

v

v1,0

v

i

v

i

vR

x

x

in

x

o

x

x

xx =====

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