+ 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