UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGERIERIA
ELECTRONICA
PROBLEMAS RESUELTOS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS II
NOMBRE: TRUCIOS CCANTO HENRY MAYCOCODIGO: 11190115
amplificador con realimentacin ,diferencial, filtro
,osciladores,555
PROBLEMA N1.
En el circuito realimentado de la figura donde los parmetros de
los transistores son iguales cuyos valores son: hie= 1 K, hfe =
100. Y los valores de las resistencias son: Rc1 = Rc2 =Rc3 = 4 k,
Re1 = Re3 = 1 k , Rf = 30k y Rs = 0.6 k. Calcular la ganancia del
circuito realimentado (dependiendo de su topologa), ganancia de
tensin y resistencia de entrada y salida. La salida se encuentra en
el colector del transistor Q3.
Solucin :
Si cortocircuitamos la salida la intensidad del emisor Q3 no se
ve afectada, en cambio, si abro la salida la intensidad de dicho
emisor cambia, afectando al circuito de entrada, luego es una
realimentacin de intensidad y observamos que est en serie con la
entrada, luego es una realimentacin de intensidad en serie.
El circuito anterior en forma de cuadripolos realimentado
es.
En este tipo de realimentacin, en el cuadripolo de
realimentacin, tendremos que calcularle los parmetros z. La red de
realimentacin es el de la figura, a continuacin calcularemos sus
parmetros z.
=
=
=
La fuente de tensin de la entrada viene expresado como z12ie3
ahora bien me
interesa que dicha fuente de tensin venga expresada en funcin de
ic3=io, para calcular el valor de de la realimentacin, podremos
escribir
De all llegamos a la conclusin que Ya que
Aqu tendremos que calcular la ganancia de transconductancia, del
circuito sin realimentar, para ello cortocircuitamos la fuente de
tensin de realimentacin z12ie3 en el circuito de la figura,
definida por:
Para todo ello tendremos que empezar por la ltima etapa su
clculo:En :Ganancia de la intensidad La resistencia de entrada
En :Ganancia de la intensidad La resistencia de entrada
En :Ganancia de la intensidad La resistencia de entrada La
transconductancia del circuito ser:
Resistencia de salida
Calcularemos las ganancias del circuito realimentado y las
resistencias de entrada y salida
Resistencia de la entrada:
La ganancia de tensin del circuito realimentado viene expresado
por:
PROBLEMA N2
En el amplificador realimentado de la figura, todas las
resistencias vienen expresadas en k. No preocuparse por las
condiciones de reposo. Los transistores son idnticos de parmetros
hfe = 100 y hie = 2 k.( salida en el colector de Q2 ). Identificar
la topologa y calcular las resistencias de entrada y salida,
ganancia dependiendo del tipo de realimentacin y ganancia de
tensin.
Solucin :
Si cortocircuitamos la salida la intensidad que circula por el
emisor de Q2 no cambia y por consiguiente no me afecta al circuito
de entrada, que es el de la malla de la tensin de entrada vs, y
base emisor de Q1, por lo tanto no es una realimentacin de tensin,
ahora bien si abrimos el circuito de salida la intensidad de
colector se hace cero y por consiguiente la de emisor cambia la
cual me afecta al circuito de entrada luego es una realimentacin de
intensidad y sta se introduce en la entrada en paralelo, luego
tenemos una realimentacin de intensidad en paralelo.El circuito
original en c.a. en forma de cuadripolos interconectados es el
siguiente:
; (Cuando )
; (Cuando )
(Cuando )
g21 no lo calculamos ya que esta fuente sera despreciable frente
a la fuente del Cuadripolo de amplificacin.
En este circuito g12 no se corresponde exactamente con , sino
que sera:La realimentacin entonces es:
Dnde:
Nos quedara el siguiente circuito donde si suprimimos la fuente
de intensidad de la entrada tendremos el circuito sin realimentar.(
en el circuito hemos invertido el transistor Q2). Nota: (Los
transistores NPN y PNP se comportan igual en alterna, slo Se
diferencian en la polarizacin continua.
En :Ganancia de la intensidad La resistencia de entrada
Resistencia de salida es igual a infinito
Primera etapa :Ganancia de la intensidad La resistencia de
entrada Resistencia de entrada
Ganancia de la intensidad
Vamos ahora a calcular el circuito realimentado:Ganancia de la
intensidad
La resistencia de entrada
En este problema las resistencias de salida no son afectadas por
la realimentacin.La ganancia de tensin del circuito
realimentado
PROBLEMAS RESUELTOS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS II
amplificador diferencial 1. Encontrar los puntos de reposo del
amplificadorComo nos piden los puntos de reposo, trabajaremos en
DC:
Se sabe que: y tambin que
Operando en la malla de y , obtenemos:
En los puntos de reposo:
Figura 3.b
Como nos piden los puntos de reposo, trabajaremos en DC:
Trabajamos primero en la parte marcada, realizaremos divisor de
voltaje:
Considerando que V1 y V2 son dos seales de la misma magnitud
pero desfasadas una con respecto a la otra 180, encontrar Ad, Ac,
V0, Zi, Z0, CMRR. Figura 3.a
Configuracin modo comn:
Determinando la ganancia de voltaje:
Determinacin de la impedancia de entrada en modo comn:
Determinacin de la impedancia de salida en modo comn:
Configuracin modo diferencial
Determinacin de la ganancia de voltaje en modo diferencial:
Vo = -IB1.Rc1Vd = IB1 re + IB1*270 + IB1 (Re//(270+re)) = IB1
(re + 270 + Re//(270+re))Pero VD = 2V1Ad = vo/vd = vo/2v1 = -Rc/
2(re + 270 + Re//(P+re))=- 0.88135Ad = -0.88135
Determinacin de la impendacia de entrada en modo
diferencial:
Zid = (re + P + Re//(270+re)) =113.48 KZid = 113.48 K
Determinacin de la impedancia de salida en modo diferencial:
Zo = Rc = 1K
CMRR = Ad/Ac = -0.88135/ -0.1031 = 8.5484
Figura 3.b
Configuracin en modo comn
Esta en paralelo con la fuente 1.4mA hoe= 25 uS 1/hoe = 40 KEl
procedimiento es el mismo para el circuito a solo ahora el RE es
40kDeterminando la ganancia de voltaje:Vo = - IB1.Rc1V1 = IB1re +
IB1*270 +( IB1 + Ib2)Re = IB1 (re + 270 + Re)Ac = VO/V1 = -Rc/(re +
270 +2Re)=-0.01245Ac = -0.01245Impedancia de entrada en modo
comn:ZiMC = (re + P + 2Re) = 200(22.26+270+80000) = 1938.452 KZiMC
= 16.058 MImpendacia de salida en modo comn:Zo = Rc = 1K
Configuracin en modo diferencial: Vo = - IB1.Rc1V1 = IB1re +
IB1*270 + IB1 (Re//(270+re)) = IB1 (re + P + Re//(270+re))Pero Vd =
2V1Ad = vo/v1 = vo/2vd = -Rc/ 2(re + 270 + Re//(270+re))=
-0.85851Ad = -0.85851.
Impedancia de entrada en modo comn:Zid = (re + 270 +
Re//(270+re)) =113.48 KZid = 113.48 KDeterminacin de la impedancia
de salida en modo comn: Zo = Rc = 1KCMRR = Ad/Ac = -0.85851/
-0.01245 = 68.95
2. Problema 2:El siguiente amplificador trabaja a frecuencias
medias, calcular:a)Puntos de Polarizacinb)Av_md, Av_mc, Zin,
Zout
Anlisis DC:
Por otro lado, se sabe que:
Anlisis AC:Etapa 1:Par diferencial con salida diferencial
Etapa 2:Par diferencial con salida simple
Etapa 3:Colector comn, conresistenciay salida por el emisor
Filtros
Problemas Resueltos:
Problema 1: Determinar la funcin de transferencia para el filtro
mostrado. Hacer un diagrama de magnitud y de fase del mismo. Para
que tipo de aplicacin se puede utilizar este circuito?
Respuesta:
Se considerara que los amplificadores son ideales, es decir
tanto la corriente como el voltaje diferencial de entrada a los
terminales es cero.
Caso 1:
Caso 2:
Se concluye que:
Por las leyes de Kirchoff de corriente entre el nodo Vx y Vy, se
obtiene que:
Si se sustituye la ecuacin x.x en la ecuacin x.x se obtiene:
Al aplicar las leyes de Kirchoff de corriente en el primer
OP-amp resulta que:
Si se sustituye la ecuacin x.x. en la ecuacin x.x. se tiene
que:
De donde se obtiene la funcin de transferencia:
Problema 2: Determine la funcin de transferencia del filtro
mostrado a continuacin Considere
Respuesta:
Si se sustituye la ecuacin x.x. en la ecuacin x.x. se
obtiene
Al reemplazar el trmino Vb por la expresin en la ecuacin x.x,
resulta:
Finalmente, se obtiene la funcin de transferencia
Osciladores
Problemas Resueltos:
Problema 1: Para el oscilador mostrado en la figura x.x ,
determinar la frecuencia de oscilacin en funcin de R y C. Indicar
la relacin entre R y Rf para que se cumpla el criterio de
Barkhausen.
Respuesta:
Paso 1: Determinar
Retroalimentacin Paralelo-Paralelo
Paso 2: Determinar
Retroalimentacin Paralelo/Paralelo
Paso 3: Determinar T(s)
Paso 4: Determinar
a) Parte Imaginaria se iguala a cero
b) Definir Criterio de Barkhausen.
Problema 2: Para el oscilador de la figura 2(b) se tiene , y .
Determinar la frecuencia de oscilacin en funcin de R y C y la
relacin entre y para que se cumpla el criterio de Barkhausen.
Respuesta:
Paso 1: Determinar
Retroalimentacin Paralelo-Paralelo
Paso 2: Determinar
Retroalimentacin Paralelo/Paralelo
Paso 3: Determinar T(s)
Paso 4: Determinar
a) Parte Imaginaria se iguala a cero
b) Definir Criterio de Barkhausen.
Problema 3: Determinar la frecuencia de oscilacin y la relacin
que cumpla el criterio de Barkhausen
Respuesta:
Paso 1: Determinar
Retroalimentacin Serie-Paralelo
Paso 2: Determinar
Retroalimentacin Serie-Paralelo
Paso 3: Determinar T(s)
Paso 4: Determinar
a) Parte Imaginaria se iguala a cero
b) Definir Criterio de Barkhausen.
Problema 4: Determinar la frecuencia de oscilacin y la relacin
que cumpla el criterio de Barkhausen
Respuesta:
Paso 1: Determinar
Retroalimentacin Serie-Paralelo
Paso 2: Determinar
Retroalimentacin Serie-Paralelo
Paso 3: Determinar T(s)
Paso 4: Determinar
a) Parte Imaginaria se iguala a cero
b) Definir Criterio de Barkhausen.
Problema 5: Determinar la frecuencia de oscilacin y la relacin
que cumpla el criterio de Barkhausen
Respuesta:
Paso 1: Determinar Configuracin Paralelo-Paralelo
Paso 2: Determinar Configuracin Paralelo-Paralelo
Paso 3: Determinar T(s)
a) Parte Imaginaria se iguala a cero
b) Definir Criterio de Barkhausen.
Problema 6: En el circuito los voltajes de saturacin del
comparador son + 10V
a) Hallar Rx tal que la frecuencia de oscilacin sea 500Hz cuando
el potencimetro est conectado en el punto Ab) Usando los resultados
del punto (a), determinar la frecuencia de oscilacin cuando se
conecta el potencimetro en el punto B.
Respuesta:
a)
b)
TIMER 555
