Examen de Prácticas Septiembre. 1o parcial Circuitos Electrónicos

Examen de Prácticas Septiembre. 1o parcial
Circuitos Electrónicos
Departamento de Ingenierı́a Electrónica
15 de septiembre de 2004
Nombre: SOLUCIÓN
1. ¿Qué variables hay que representar en el análisis DC de una puerta lógica para calcular su fan-out?
Representa la(s) gráfica(s) resultante(s) del análisis, e indica cómo se calcuları́a el fan-out a partir de ella(s).
Ii
Io
IiH
IoH
Vi
Vi
F.O. = IoH /IiH
2. Dibuja un circuito integrado 74LS08, indicando su función lógica, la numeración de los pines, las
conexiones de alimentación y tierra, y las entradas y salidas digitales.
74LS08 (AND)
1
Vcc
14
2
13
3
12
4
11
5
10
6
7
9
GND
8
3. Si una puerta lógica tiene un consumo medio de 20 mW a una frecuencia de conmutación de 100 kHz, y
de 70 mW a 600 kHz, estima de la forma más exacta posible la energı́a consumida por un circuito compuesto
por 4 de esas puertas, funcionando a 1 MHz durante 2 s.
El consumo tiene una componente constante, y una que es proporcional a la frecuencia. De los datos que
nos dan, sabemos que el consumo medio en potencia de la puerta es P = Af + B, y sustituyendo los 20 y 70
mW, sacamos A = 0, 1mW/kHz y B = 10mW . Por tanto, a 1 MHz la potencia media será 110 mW. En 2
segundos de tiempo, la energı́a consumida es 110mW · 2s = 220mJ. Como hay 4 puertas, el consumo total
es de 880 mJ.
4. Describe toda la información necesaria para indicarle a MicroCap que genere un estı́mulo digital que
valga 3 durante los primeros 40 ns, y luego sea periódico, valiendo 5 durante 10 ns, 2 durante 30 ns y 4
durante 60 ns.
Se crea un estı́mulo de cuatro bits, con FORMAT=4, y COMMAND=onda. En la hoja TEXT se escribe
.define onda
+0ns 3 label=repite
++40ns 5
++10ns 2
++30ns 4
++60ns goto repite -1 times
5. Una puerta lógica tiene un consumo máximo instantáneo de 150 mW, y un tiempo de retraso en la
conmutación de 10 ns. Estima cuánta energı́a habrá consumido dicha puerta después de 1 s funcionando a
10 MHz. Considerar sólo el consumo en conmutación.
Suponiendo que la el consumo de potencia tiene una forma triangular en la conmutación, se puede estimar
el área que queda por debajo (igual a la energı́a consumida) como la mitad de la base (tiempo de conmutación)
por la altura (consumo máximo instantáneo). En este caso será 0, 5 · 150mW · 10 · 10 −9 s = 0,75µJ. Si la
puerta funciona a 10 MHz significa que en un segundo conmutará 2 · 107 veces. Multiplicando este número
por la energı́a consumida en una conmutación, da que la energı́a consumida en 1 s es de 1,5 J.
Tiempo: 30 minutos. Todas las preguntas tienen el mismo valor. El examen del segundo
parcial está en el reverso de esta hoja.
Examen de Prácticas Septiembre. 2o parcial
Circuitos Electrónicos
Departamento de Ingenierı́a Electrónica
15 de septiembre de 2004
Nombre: SOLUCIÓN
1. Considerando una amplificador multietapa que va a atacar a una carga grande, ¿qué tipo de etapa
amplificadora es conveniente situar como etapa de salida? Razona la respuesta.
La etapa de colector común es la que nos interesa situar en la etapa de salida, ya que posee una resistencia
de salida baja y puede conectarse una carga sin problemas.
2. ¿Qué lı́neas hay que incluir en el fichero de Spice para generar y visualizar la señal de fuente de tensión
siguiente?
V1 1 0 pulse 0 5 0.5u 10n 10n 0.5u 1u
.tran 10n 1.1u 0u
.plot tran V(1)
Los valores de paso y de subida y bajada deben ser
dos o tres órdenes de magnitud más pequeños que el
perı́odo.
3. ¿Qué valores de R2 y Re hay que situar en el circuito de polarización siguiente para que el BJT
esté polarizado en activa? Rc=500, R1=1K4, β=100, Vcc =18V, Ib =0,1 mA.
IB
= 0, 1mA
IC
= β ∗ IB = 10mA
IC
18 − VC
RC
VC
VCE
VB
Elijo RE = 1k ⇒ VE = IC RE =
10V
' IE
I1
= 10mA ⇒ VC = 13V
I2
= VCE + IE RE
≥ VCE )sat ⇒ RE ≤ 1k28
R2
VCC − VB
= 5,2mA
R4
= I1 − IB = 5,1mA
VB
=
= 2k1
I2
=
= VBE )act + VE
4. Dibuja la forma de onda de la salida del circuito. indicando las tensiones y tiempos significativos.
Vz =5,1 V.
Vout
5.1V
0.85m
1ms
2ms
tiempo
5. ¿Qué valor de resistencia se mide entre los terminales A y B del potenciómetro en cada una de las
situaciones siguientes, suponiendo que el valor del potenciómetro es de 100 K? No considerar ningún otro
elemento que pudiera haber en el circuito.
a) 100k, b) 50k, c) 0k, d) 100k
Tiempo: 30 minutos. Todas las preguntas tienen el mismo valor. El examen del primer
parcial está en el reverso de esta hoja.