UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRICA, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Avda. De Elvas s/n 06071-BADAJOZ Electrónica Analógica 3º Grado Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Nombre y Apellidos___________________________________________________________ Convocatoria ordinaria 30 de mayo, 2023 1) Se desea diseñar una etapa de salida capaz de entregar una potencia de 500mW a una resistencia de 4 Ω a la vez que los niveles de distorsión armónica se mantienen lo más bajos posible. La señal de entrada proviene de un generador de señal con una resistencia de salida Rs=0. La etapa de salida cuenta con una alimentación dual de ± 5 V, utiliza transistores bipolares npn del tipo TIP31 con un valor de β =50 y debe implementarse de tal forma que la frecuencia de corte a baja frecuencia se sitúe en torno a los 250 Hz: a) Justificar el tipo de etapa de salida seleccionada b) En el esquemático del circuito, indicar los voltajes y las corrientes de polarización c) Calcular la ganancia, la resistencia de entrada y la resistencia de salida d) Por otra parte, esta etapa de salida se desea conectar en un lazo de realimentación con un amplificador operacional cuyas características son las siguientes: − ganancia en lazo abierto A1=10±20% − resistencia de entrada 1 MΩ − resistencia de salida 50 Ω − ancho de banda 10 MHz I. Indicar cómo debe conectarse la etapa de salida para que la polaridad del feedback resultante sea negativa. Justificar la respuesta y representar el circuito final II. Indicar la topología de realimentación a la que pertenece III. Determinar la ganancia en lazo cerrado IV. Obtener el valor de la ganancia nominal en lazo cerrado y el rango de variación de dicha ganancia V. Calcular la resistencia de entrada y de salida del circuito en lazo cerrado VI. Suponiendo que la frecuencia de corte a alta frecuencia de la etapa de salida es infinita, calcular el ancho de banda del circuito en lazo cerrado (3 puntos) 2) La Fig. P2 muestra un esquema simplificado del amplificador operacional (OpAmp) LM321. Suponiendo que los transistores tienen un valor de β =200 y |VA |=100 V y que las fuentes de corriente que polarizan el circuito no son ideales presentando una resistencia de salida de 1 MΩ. a) Identificar los diferentes circuitos (1-5) que configuran el OpAmp indicando su funcionalidad b) Estimar la ganancia de cada uno de los circuitos identificados en el apartado a suponiendo que la resistencia de entrada de cada uno de los bloques es infinita. Suponer que por el transistor Q11 circula la misma corriente que por el transistor Q10 c) Estimar la ganancia total del OpAmp (3 puntos) 3) ¿Qué representa el parámetro conocido como CMRR (Common Mode Rejection Ratio)? ¿Cómo se calcula? ¿Cuál es su origen? (1 punto) 4) Para una aplicación de detección de partículas gamma, se necesita una etapa amplificadora diseñada para operar con el valor máximo de la ganancia que pueda proporcionar. La etapa se alimenta con una única fuente de alimentación de 6 V y 1 mA de corriente. El amplificador utiliza transistores bipolares con un valor de β=250 siendo los valores de los condensadores parásitos Cµ=Cπ=0.5 pF. El sensor que detecta las partículas gamma se puede modelar mediante el equivalente de Thevenin con una resistencia en serie Rs=0. a) Diseñar el amplificador para esa condición de máxima ganancia teniendo en cuenta que a la salida se conectará una carga capacitiva CL. Obtener el máximo valor de CL de tal forma que el ancho de banda sea de 40 kHz siendo la frecuencia de corte para la baja frecuencia de 10 kHz b) Calcular la resistencia de entrada y la de salida de circuito diseñado c) Representar gráficamente la respuesta en frecuencia del circuito (3 puntos) UNIVERSIDAD DE EXTREMADURA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRICA, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Avda. De Elvas s/n 06071-BADAJOZ Fig. P2