mA V V R R VV I 73,4 20 3000 7,0 15 = Ω + Ω − = + − = V V RI V 79,0

+
E.T.S.I. de Telecomunicación
Universidad de Vigo
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS II
APELLIDOS:
CUESTIONES
SEPTIEMBRE 2010
NOMBRE:
(0,5 puntos) 1) Conmutación del diodo. Dibujar la evolución en el tiempo de la corriente y la tensión en el diodo del circuito si el
tiempo de recuperación en inversa (trr) es de 20 ns y el tiempo de almacenamiento (ts) es de 15 ns.
DATOS: RL = 3 kΩ, Diodo (Vγ = 0,7 V, Rf = 20 Ω, Rr = ∞, I0 ≈ 0)
Vi (V)
+
+
VD
15
10
5
_
ID
RL
Vi
5
-5
-10
-15
_
10
15
20
25
30
t (ns)
ID (mA)
7
6
5
4
3
2
1
t (ns)
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
VD (V)
4
3
2
1
t (ns)
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10
* t < 5 ns
+
+ ID
VD
Rf
_
ID =
Vγ
Vi − Vγ
RL + R f
=
15V − 0,7V
= 4,73mA
3000Ω + 20Ω
RL
Vi
V D = I D ⋅ R f + Vγ = 0,79V
_
* 5 ns < t < 20 ns => Tiempo de almacenamiento ts. El diodo sigue conduciendo pero en inversa =>
ID =
Vi − Vγ
RL + R f
=
− 10V − 0,7V
= −3,54mA
3000Ω + 20Ω
* 20 ns < t < 25 ns => Tiempo de transición (tt = trr – ts)
ID -> I0 ≈ 0
VD -> Vi = -10V
V D = I D ⋅ R f + Vγ = 0,62V
(0,5 puntos) 2) Un amplificador inversor presenta una ganancia de tensión de 60 dB a frecuencias medias, un cero en el origen,
un polo en w1 = 102 rad/s y otro polo en w2 = 106 rad/s.
a) Trazar los diagramas de Bode correspondientes a su respuesta en amplitud y fase
b) Indicar la expresión de la transformada de Laplace correspondiente a dicha ganancia
a)
|AV| dB
60 dB
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
20
-2
ec
/d
B
d
0
dB
/d
ec
w (rad/s)
1
10
102
103
104
105
106
107
108
107
108
∠ AV (º)
270
-45
º/de
225
c
180
- 45
135
º / de
c
90
45
0
1
10
102
103
104
105
b)
AV ( w = 1) ≈ K P ⇒ 20dB = 20 ⋅ log K P ⇒ K P = 10
AV (s ) =
− 10 ⋅ s
s ⎞ ⎛
s ⎞
⎛
⎜1 + 2 ⎟ ⋅ ⎜1 + 6 ⎟
⎝ 10 ⎠ ⎝ 10 ⎠
106
w (rad/s)
(0,5 puntos) 3) Indicar en la siguiente tabla las 3 configuraciones amplificadoras con transistor bipolar y el valor de la
ganancia de corriente, ganancia de tensión, resistencia de entrada y resistencia de salida que se obtiene con cada una
cualitativamnete (muy alta, alta, media, baja).
Emisor Común
Base Común
Colector Común
AI
Alta
Baja
Alta
AV
Alta
Alta
Baja
Ri
Media
Baja
Alta
Ro
Muy alta
Muy alta
Baja
(0,5 puntos) 4) Dibujar el esquema de un amplificador diferencial con salida diferencial con las siguientes características:
- Transistores bipolares npn e idénticos (hfe = 100)
- Alimentación simétrica ±15 V
- Resistencia de colector de cada transistor de 2K7
- Fuente de corriente de 2 mA con resistencia de salida de 10 MΩ
¿Cuál es la ganancia de tensión diferencial de este amplificador diferencial? (VT = 26 mV)
+15V
2K7
2K7
_
VO
+
V1
V2
10M
2 mA
-15V
El equivalente de pequeña señal del circuito para el modo diferencial es el siguiente:
2mA
= 1mA
2
h fe ⋅ VT 100 ⋅ 26mV
hie =
=
= 2,6 K
I CQ
1mA
I CQ =
RC
_
RC
VO
+
hfe·ib1
ib1
hie
hfe·ib2
hie
V
+
ib2
+
RO
Vd/2
_
-Vd/2
_
V = 0 ⇒ (1 + h fe ) ⋅ ib1 + (1 + h fe ) ⋅ ib 2 = 0 ⇒ ib1 + ib 2 = 0 ⇒ ib1 = −ib 2 = ib
Vd
⎫
VO 2 ⋅ h fe ⋅ ib ⋅ RC h fe ⋅ RC 100 ⋅ 2,7 K
= ib ⋅ hie
⎪
=
=
=
= 103,84
⎬ ⇒ Ad =
2
2 ⋅ ib ⋅ hie
2,6 K
Vd
hie
VO = 2 ⋅ h fe ⋅ ib ⋅ RC ⎪⎭
Ad = 103,84