D08

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EJERCICIO 1 (realizar los cálculos con una precisión de 5 cifras significativas) (0,75) a) Calcular la característica de transferencia del circuito de la figura para –20V ≤ Vi ≤ 20V. Dibujar la característica de transferencia e indicar el estado de cada uno de los diodos en cada tramo. DATOS: Diodos ideales Vi 5K 15K + _ VO 10K 6V D1 D2 • -20 V ≤ Vi ≤ 0V => D1 y D2 en corte VO = 0 V • 0 V ≤ Vi ≤ VX => D1 conduce y D2 en corte iiO V KK K VV 3 2 105 10 = + = D2 empieza a conducir cuando VO ≥ 6 V => VVVV ii 96 3 2 ≥⇒≥ Por lo tanto VX = 9 V • 9 V ≤ Vi ≤ 20 V => D1 y D2 conducen VO = 6 V Por lo tanto, la característica de transferencia sería la siguiente: vi (V) vo (V) 20 6 9D1 OFF D2 OFF D1 ON D2 OFF D1 ON D2 ON Vi 5K 15K + _ VO 10K
(0,5) b) Si los diodos no son ideales, calcular el valor exacto de Vi donde el diodo D1 pasa de corte a conducción. DATOS: D1 => Vγ = 0,6 V Rf = 100 Ω Rr = ∞ D2 => Vγ = 0,6 V Rf = 100 Ω Rr = 1 MΩ Cuando D1 no conduce, D2 también está en corte y el circuito equivalente sería: AmA KKK VV I I µ439,6006439,0 101510 6,06 0 32 1 −=−= ++ + −= = VKIVB 06439,0102 =⋅−= D1 empieza a conducir cuando VVVVVV Bi 66439,006439,06,0 =+=+= γ Vi =0,66439 V (0,5) c) Calcular el valor de la corriente por el diodo D2 cuando a al entrada se aplica una tensión Vi = 5V. los diodos no son ideales y tienen las mismas características que en el apartado b). Para Vi = 5 V D1 conduce y D2 está en corte y el circuito equivalente sería: Calculando en equivalente Thevenin del circuito de la entrada (hasta B): ( ) KKKR V KKK K VVV TH iTH 3774,31,5//10 9139,2 1051,0 10 6,0 == = ++ −= ( ) A KKR VVV I VVKKRIV TH TH THTH µ6195,3 1015 66,0 66,01015 32 3 2 −= ++ −− = ⇒++++⋅= I2 =-3,6195 µA (0,25) d) ¿Qué nombre recibe el circuito de este problema?. Es un circuito recortador a 2 niveles o circuito rebanador. Vi 5K 15K + _ VO 10K 6V 0,6V 103KI2 B Vi 5K 15K + _ VO 10K 6V 0,6V 103K I2 B0,1K 0,6V I1 VTH 15K VO 6V 0,6V 103K I2 B RTH
EJERCICIO 2 (realizar los cálculos con una precisión de 5 cifras significativas) (1) a) Determinar el valor de R1 y R2 para que el punto de funcionamiento del transistor T2 del circuito de la figura sea IC2 = 10 mA y VCE2 = 10 V. DATOS: Vcc = 20 V Transistores T1 y T2 idénticos: VBEon= 0,7 V VCEsat= 0,2 V β = 100 Diodo: VZ = 5V R1 VCC R2 1 MΩ T1 T2 IC2 = 10 mA y VCE2 = 10 V => T2 está en activa => zener regula. Ω= − = − =⇒⋅−= k mA VV I VV RRIVV C CECC CCCCE 1 10 1020 2 2 2222 VVVVVV BEZCE 7,57,0521 =+=+= => T1 está en activa Ω= − = − =⇒=⋅− =+=+= === =⋅=⋅=⇒= − = − =⇒+⋅= k mA VV I VV RVRIV mAmAmAIII mA mAI I mAAIIA K VV K VV IVKIV R CC RCC CBR C B BC BECC BBEBCC 0443,7 03,2 7,5207,5 7,5 03,293,11,0 1,0 100 10 93,13,191003,19 10 7,020 10 10 1 111 121 2 2 1133 1 11 3 1 β µβµ R1 = 7,0443 kΩ R2 = 1 kΩ IB1 IC1 IC2 IB2 IR1 + VZ -
(1) b) Si R2 tiene un valor de 5 kΩ, determinar el valor de R1 para que los dos transistores estén saturados. Los dos transistores nunca van a estar saturados a la vez, ya que si T1 está saturado => VCE1 = 0,2 V => T2 estaría en corte ya que esta tensión es insuficiente para polarizar al zener en su zona de regulación => zener en corte => T2 en corte. (1) c) Si R1 = R2 = 1 kΩ y sustituimos la resistencia de 1 MΩ de la base del transistor T1 por una resistencia RB1, ¿cuál sería el valor máximo de esta resistencia RB1 para que el transistor T2 esté en corte?. T2 en corte => VCE1 < VZ + VBE = 5 V + 0,7 V = 5,7 V mA K VV R VV IVRIVV CC CCCCCE 3,14 1 7,5207,5 7,5 1 1111 = − = − >⇒<⋅−= Como T1 estaría en activa: Ω= − = − <⇒> − = ==>⇒>⋅= k mA VV mA VV RmA R VV I AmA mA ImAII BECC B B BECC B BBC 96,134 143,0 7,020 143,0 143,0 143143,0 3,14 3,14 1 1 1 1 1 111 µ β β RB1 < 134,96 kΩ
EJERCICIO 3 (realizar los cálculos con una precisión de 5 cifras significativas) (3) Calcular el valor de R2 en el circuito de la figura para obtener una corriente de 7 mA por el resistor R3. Obtener el valor de todas las tensiones y corrientes indicadas en la tabla (indicar en la figura del circuito el sentido de las corrientes). Poner los resultados en la tabla. DATOS: Vcc = 25 V R1 = 400 Ω R3 = 1 kΩ R4 = 1 kΩ Transistor T1: |VP| = 1 V |IDSS| = 5 mA Transistor T2: |VP| = 8 V |IDSS| = 6 mA R2 Valor 2,6906 kΩ T1 T2 Estado Saturado Estado Saturado ID 5 mA ID 2 mA VDS 16 V VDS -10,6188 V * Se supone que T1 está saturado: VV VVVSaturación VKmAKmAVRIRIVV ImAIIV GSPDS RRCCDS RDSSDGS 116 164,051725 50 111 11331 1111 ≥ −≥⇒ =⋅−⋅−=⋅−⋅−= ===⇒= Esto implica que la suposición de T1 saturado es correcta. 2 112 2221122112 1322 257 D RGS DRRRGS RRDR I RIV RRIRIRIRIV mAmAmAIIII ⋅+ =⇒⋅+⋅−=⋅+⋅−= =−=−== VCC R2 T1 R1 T2 R3 R4 IR1 ID1 IR2 ID2 IR3
* Se supone que T2 está saturado: ( ) V V VV V V V V mA mA I I V V V V II PGS P GS P GS DSS D P GS P GS DSSD 3812,3 6188,12 57735,0157735,01 57735,033333,01 33333,0 6 2 11 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 =⋅±=⇒±= ±=±=− ===⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −⇒⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ −⋅= La solución de 12,6188 V no puede ser porque VGS2 > VP2 y el transistor T2 estaría en corte, siendo esto incongruente con la suposición de que T2 está saturado. Por lo tanto la solución sería |VGS2| = 3,3812 V y como T2 es un JFET de canal P y VGS2 > 0, esto implica que VGS2 = |VGS2| = 3,3812 V. Sustituyendo valores en la ecuación de R2 se obtiene: Ω= ⋅+ = ⋅+ = k mA KmAV I RIV R D RGS 6906,2 2 4,053812,3 2 112 2 Sólo queda comprobar que la suposición de T2 en saturación es correcta: VVVV VVVSaturación VKmAKmAKmAVRIRIRIVV RIVRIRIV GSPDS DRRCCDS DDSRRCC 6188,43812,386188,10 6188,101269064,221725 222 4222332 4222233 =−≥ −≥⇒ −=⋅+⋅+⋅+−=⋅+⋅+⋅+−= ⋅+−⋅+⋅= Esto implica que la suposición de T2 saturado es correcta. Las dos suposiciones son correctas, por lo que los dos transistores están saturados y los valores calculados anteriormente son los correctos.

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