Tarea Domiciliaria 1 Utrilla

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

TEMA

Practica Dirigida Nro 1

 Apellidos y Nombre: Segovia Torres Jhordan Iván

Escuela: Ingeniería Eléctrica

Curso: Circuitos Electrónicos II

Docente: Decano Darío Utrilla Salazar

Facultad: Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica

2020  – I

 

PRACTICA 1 (CIRCUITOS ELECTRONICOS II)  –  Segovia Torres Jhordan

FIEE-UNMSM

2

 

PRACTICA 1 (CIRCUITOS ELECTRONICOS II)  –  Segovia Torres Jhordan

PROBLEMA

FIEE-UNMSM

1:

En la configuración de base en común de la siguiente figura, se aplica una señal de ca de 10 mV, y el resultado es una corriente de ca de 0.5 mA. Si , determine:

∝= 0.980

a)   b)  c)  d)  e)  f) 

    si = ⁄=  1.. 2 Ω       con ⁄ = ∞ Ω.    =       

Solución (modelo re): En AC los capacitores cierran en corto circuito y las fuentes DC se van a tierra.

3

 

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

a)  Calculando “ ”: 

    10   =   =  = 20 Ω  0.5     =  ×    =  ×  = 0.9800.51.2Ω   = 0.558     

 b)  Calculando “ ”:

c)  Calculando “

”:

   =   =  =58. 010.5858  

  = ∞ Ω.):

d)  Calculando “ ” (

 

e)  Calculando “ ” 



 = ∞ Ω 

  =   =  ..  =     = 0. 98 

f)  Calculando “ ” 

 =      = 0.5   0.4499    = 10   4

 

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Solución (Modelo Híbrido):

 −0.981.210 ℎ . ℎ .  ′      3 . 5 10      =    = ℎ  1  ℎ. ′ = 20  10.510−1.210  

Calculando “ ”: 



Calculando “ ”: 

  = 20.41 Ω 

 =  ×    =  ×  = 0.9800.51.2Ω   = 0.56  

 

Calculando “

”: 

  =    =  1  ℎℎℎ  ℎℎ  0.981.2 −     =  1  0.0.5 10−2020  0. 0.983. 83.5510 10 1.2   = 57.61  

5

 

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Calculando “

Donde

FIEE-UNMSM

  = ∞ Ω.): ”(

 =  ∥      1  = ℎ = ∞ ⟹ ℎ = 0   1   1 ⟹  =   ℎℎ = 0  0.510−3.510− ≈ ∞  ℎ  ℎ   20          ℎ   0.9−8  = 0.98    =    = 1 ℎ   =  ℎ′ 1  0.0.510 1.2   = 0.98      =      = 0.5  =   0. 4 49 9     10  

a)  Calculando “ ”

 b)  Calculando “ ”

6

 

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Análisis Dc:

 =      2.38     1010 = 0.390 390    0. 7 7  =   390  = 23.8   10.82 

 ∗  =   

 =   

FIEE-UNMSM

23.8 100 =  

 = 23.8  

 = 2.38  

 = 2.404    =   = .  =

Análisis Ac (Parámetros re)

Impedancia Zi

 = //ℎ 

+.    = . 7

 

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→ ℎ =  = 10010.82  ℎ = 1.082 Ω   = 39 390//1. 0//1.082 

FIEE-UNMSM

Zi = 1.079 KΩ 

Impedancia Zo

   ==// 4.3Ω//60Ω = 4.360 

 = 4.012 Ω 

4.3  60

Ganancia de Voltaje Av

  =    =  //  =  ∗   

  1004.012   = 1.082    = 37 370,0,79 Av con roe = 30k

 ℎ//   = ℎ   = 347,59  Análisis Ac (Parámetros H)

8

 

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FIEE-UNMSM

Impedancia Zi

              ∗ ∗         ∗    ∗ ∗     =  =    ∗    ∗  ∗   −4.4. 3  =  4301. (1(1 16.610 082(1 82(1  16.)71.10082 082−4.430 4.430 3)  100 100 100 100 2.2.2.510 510−−4.4. 4.4.33    10.  75 = 1.147Ω   = 4301160 431  = . .  Ω  Hallar la impedancia Zo

    =      ℎ1 ∗ℎ    = 0Ω  ℎ  ℎ /  ///   1  = 16,610−  1002.510− = 69.979 Ω  1.082  = . .  Ω  Ganancia de Corriente Ai

      ∗   =   =    ∗      ∗  ∗     = (   ,  −. .    ) .−.  9

 

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  = . .  Ganancia de Voltaje Av

      ∗       ∗ − .  ∗  ∗     ==  (( = ,  .) .−. =   SIMULACIÓN EN DC

10V  I: 2.20 mA  I(p-p): 0 A  I(r ms): 2.20 mA mA  I(  I(dc): dc): 2.20 mA  I(freq): --

 I: 24.0 uA  I(p-p): 0 A  I(rms):  I(r ms): 0 A  I(dc):: 24.0 u  I(dc) uA A  I(freq): --

4.3kΩ

A PR1 V PR3

 V: 554 mV  V(p-p): 2.04 pV  V(rms): 554 mV  V(dc): 554 mV  V(freq): 24.2 kHz

A PR2

390kΩ

V

A

10V

 I: 2.22 mA  I(p-p): 0 A  I(r ms): 2.22 m mA A  I(dc):  I( dc): 2.22 mA  I(freq): --

10

 

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SIMULACIÓN EN AC

XSC1

Tektronix P G

1 2 3 4

T

10V

 I: 33.2 uA  I(p-p): 79.1 uA  I(rms): 19.4 uA  I(dc): -115 nA  I(f req): 1 1.00 .00 kHz

A

4.3kΩ

A Punta1

390kΩ

PR2

 I: 22.4 uA  I(p-p): 79.0 uA  I(rms): 30.8 uA  I(dc): 23.9 uA  I(f req): 1 1.00 .00 kHz

10V

PROBLEMA 3 Para la red de la figura a)   b)  c)  d) 

  .   , .  . .          = 25 Ω 11

 

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Solución I. 

Para el circuito en cd El BJT está en Polarización del emisor a)  Hallando

 

39 = . .    =  4.4.77 39

     164.7      =    =   = ..    43.7 c)  En el circuito base- emisor:  Por la segunda L.K .     =     1  = 4. 1991.720.7   101 1011.1.2 = . b)  Hallando el

d)  e) 

II. 

, por divisor de voltaje

 =   1 = 1018.13  = . .  

 

.      =  26  = .  26 = .

Para el circuito en ca (re) a) 

 = | = 4.2|10031.63    =   4. 4 . 2 2   10  100 100 0  31. 6 3 3    = . .      b)   =  ||  = 3.9 ||50k  50  = . =  3.3.999 50 50 .     ||   c)     =   =       =  ||   =  3.31.6263 = .  d) Para   = 30 Ω  

 

 

 

   = ..     = = . || = 3.9 ||25k = ..+   =   =   || =   || =  3.37  = . . 

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III. Para el circuito en ca (parámetro hibrido)

  ℎ  =   50     = 12  = 1ℎ 11 25 ∗∗33.9  

 = 11  = ℎ  ℎ ∗  ∗   ==1145. 45.22.5.56∗ 1010¨¨445.563.9   =1k   = 12 = ∗   = 45.5163.9    = 1 177. 77.645    ℎ   1  =  2 = ℎ ℎ  ℎ ℎ  ∗  ℎ ℎ  1 Siendo Rs=0//4.7k//39k=0

1  = 25  50(2.5 ∗ 1010´´4)  0 1  1  1  = 1.25∗10´4   Zo=80k

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PROBLEMA 4:   Determine VCC para la red de la figura si Av= -160 y r o=100k  

Solución (modelo re): Analizando en CA: Consideramos a los capacitores como corto-circuito y apagamos las fuentes en CC:

15

 

PRACTICA 1 (CIRCUITOS ELECTRONICOS II)  –  Segovia Torres Jhordan  

Hallamos I b en términos de Vi:

 

Aplicamos divisor de corriente en la resistencia de 3.3k :

FIEE-UNMSM

   ⋄  =  

⋄⇒ = =   3.  3. 3        3.3 ⇒  =      3.3  ⇒  =      3.3.33   

Por definición de Av:

⋄  =    = 3. 3  ⇒  =     3.3 3.3  3. 3     ⇒  =       3.3  ⇒  =  3.3     3.3  

⇒  =  3. 3    3.3   3. 3    100 ⇒  =  160 100  3.3  ⇒  = 88.68  

  Despejando r e:



Analizando en CC: Consideramos a los capacitores como circuito abierto y apagamos las fuentes en CA:

16

 

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Aplicamos Thévenin en los terminales de la resistencia de 5.6k  y

obtenemos Vth y R thth:

⋄  = 82 // 5.6  ⇒  = 5.24Ω  ⋄  =  82  5.65.6   

Sabemos que:

 26 ⋄  =    Despejando I , tenemos:   26 ⋄  = 88.68  ⇒  = 0.29  E

17

 

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En el recorrido 2, tenemos:

⋄        1 = 0     ; entonces, reemplazamos I  y V  ya hallado Sabemos que    = + B

th

anteriormente:

⋄  82  5.65.6   1  1    1 = 0   5.66  [        1]  ⇒  = 82825.5. 6   1 82 82  5.  5. 6 6   0. 2 9   ⇒  =  5.6    [110000 1 5. 2 4 0. 7  0. 2 9 1 ]  1  = 16.26  

18

 

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Simulación:

VCC4 16.26V

 I: -68.5 pA  I(p-p): 760 pA  I(rms): 270 pA  I(dc): -3.24 pA  I(f req): 1.00 1.00 kHz

XMM1

R2

R4

82kΩ

3.3kΩ

 I: -816 nA  I(p-p): 7.36 uA  I(rms): 2.61 uA  I(dc): 396 pA  I(f req): 1 1.00 .00 kHz

C3

A PR4

22µF

C1

Q1 2N2222*

A PR3

XMM2

22µF

V1 10mVrms 1kHz 0°

R3 5.6kΩ

R5 1kΩ

C2 2.2µF

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Analisis en DC: tenemos que los condensadores se comportan como circuito abierto por ello tenemos el siguiente circuito eq

ℎ = 20//56 276   = 4.06   220.56 ℎmalla = 1276   = 44.64Ω De la 4.06 = 44. 2.624 Ω  0.7 ΩIe 3.36 = 44.64Ω  2.22Ω.181  3.36 = 442.84Ω   = 7.59 59 ;;  = 1.337; 7; = 1.37 7   

 

Malla 2

20

 

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20 = 6.8ΩIc  2.2kΩIe  Vce  = 7.65   = 20  . .  = 1010..72   = . = 3.02     =    = 3. 7 2   ; = 7.65;137   

PARÁMETROS HIBRIDOS

Análisis en ac; los condensadores se comportan como cortocircuito de ello

tenemos el siguiente circuito eq  

IMPEDANCIA DE ENTRADA(Zi)

  = ℎ  ℎ.ℎ. = 1  2.510−50−6.8 = 927.35 Ω 1  ℎ. ℎ.  1 25  2510 10 6.8 Zi = 220k//56k//927.35 = 908.51Ω   

 

 

Ganancia de voltaje (Av)

   ℎ   = ℎ  ℎ.ℎ  ℎℎ = 1 (1  2510−506.5082. 510−)6.8    = 313.36  Ganancia de corriente(Ai)   ℎ   50   =   = 42.74    = − IMPEDANCIA1 DE SALIDA(Zo)  ℎ ℎ   1 25  2510 10 6.8 21

 

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1  =   1 −  = 80Ω  = ℎ    ℎ.   ℎ  50 2. 5 10 −    2510     ℎℎ    1  0   = 80//6.8 = 6.28Ω

MODELO RE

 =  26 1.37 = 18.95Ω   



IMPEDANCIA DE ENTRADA(Zi)

 = 1//2// = 56//220//18018.95 = 3.17Ω    Ganancia de voltaje (Av)  6.8//50  = 315.88    = //   =  18.95Ω

22

 

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ANALISIS AC EN - PARÁMETROS re:

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Solución I. 

Para el circuito en cd El BJT está en Polarización del emisor a)  En el circuito base- emisor: Por la segunda L.K

 =     →  = 61   9 801. 0.7 8 = . . 

 

b)  c) 

II. 

 =  →  = 8040.49  = . .    =   1 = 8140.49  = . .  

 

Para el circuito en ca

    :   =3911| = 39| 39|1  .    = 3939 11 = .  b)     :  = |22|1.8 = 40 40 |22|1.8  = . .    a) 

 

c)  Hallando la ganancia de voltaje

  =   =  ′ =  || ||2 =  1.6   25

 

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ANÁLISIS EN AC - PARÁMETROS h:

I.

Ganancia de corriente:

ℎ   50 ∆ = 1ℎ.  → ∆ = 1  251.66 ∆ = 48

 

 

II.

Impedancia de entrada:

  ℎ  ℎ. . ℎ . .   = ℎ  1  ℎ. →  −1.66   50 2. 5 10 = 1  1  25. 1.66  = 0.98

 

 

III.

Ganancia de voltaje:

   ℎ. ∆ =  1 ℎ ℎ.ℎℎ..   ℎ.ℎ  ℎ. ∆   50. 1.66 − =  1 25  251 1..661  502.510 1.66  

∆ = 81.5

 

 

26

 

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PROBLEMA 7 Para la red de la figura, determine: a.  Zi.  b.  Av. c.  Ai=Io/Ii. d.  Zo.

Solución (Modelo Híbrido) Analizando en CA: Consideramos a los capacitores como corto-circuito y apagamos las fuentes en CC:

 

Hallamos los parámetros propios del transistor:

  ℎ   ⋄ ∆ =   =  1   ∗ ℎ      140 ⇒ ∆ =  1  2.225 ∗1∗ 10−  ⇒ ∆ = . 

27

 

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⋄  =    = ℎ  ℎ∆  ⇒  = 0.0.886 6 1,5 1,5∗∗ 10−132.72.2  ⇒  = . . ≈ ..       V   Z   ⋄ ∆V = Vb =  ∗ ∆   0. 8 2 ⇒ ∆V = 2.2  ∗132.7  ⇒ ∆ = , ,    

Para Zi:

Por definición de Zi:

⋄ Z = VI = 1k  470k// Z   V ⇒ Z = I = 1k 470k// 0.82 Z  = 1.82Ω  28

 

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 

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Para Av: Por definición de Av:

⋄  = Vo   =   Vo  ∗ Vb ∗ VVb     Como Vo   = V y    = ∆V, solo debemos hallar .   Hallamos V be en términos de Vi:

Hallamos V be:

 ⋄ Vb =   1 47 470k// 470k/ 0k//Z/ Z    470k// Z  ⇒ Vb =   1  470k// Z   Entonces, tenemos:

V⋄ b  =   470k// Z     V  1 47  470k/ 0k/// Z   ⇒ VVb   =   1 470k// 470k//Z Z   29

 

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0.82   ⇒ VVb   = 1  470k// 470k// 0.82k  ⇒ Vb = 0.45   V Reemplazando este valor, tenemos: ⋄  =  VVo  ∗ ∆V ∗ VVb   ⇒  = 1∗49.46 ∗0.45    = 22.26  

 

Para Ai:

⋄  = IIo   = IIo ∗ IIb ∗ IIb     Como Io   = I   y   = ∆I, solo debemos hallar .  

Hallamos Ib:

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  470  ⋄ Ib =  470   Tenemos entonces:

Ib     470       ⋄ I I b=   470 470 ⇒ I   = 470     ⇒ Ib = 0.998  I Ahora, hallamos Ai:

⋄  = 1 ∗ 132.7 ∗ 0.998  ⇒  = 1 ∗ 1 132. 32.77 ∗ 00..998    = 132.47  

 

Para Zo: Hallamos la admitancia de salida del transistor Y’ o:

  ℎℎ       ⋄ Yo  =  = ℎ  ℎ  

Donde, realizando un cortocircuito en la fuente de voltaje V i:

 = 1 // 470 ⇒  ≈ 1Ω

 

 

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Entonces, reemplazando los valores, tenemos que:

−    1401. 5 ∗10 Yo  =     = 2 −   25 ∗ 1−0   0.861   ⇒ Yo = 1.37 ∗∗1010  

Hallamos la impedancia de salida del transistor Z’ o:

⋄ Zo   =  Y1o  = 1.37∗10   1 −  ⇒ Zo  = 72.94  Ahora, para hallar la impedancia total Zo del circuito amplificador, debemos realizar un paralelo de Z’ o y la resistencia de R=2.2k. Entonces, tenemos:

 Vo   = Io   = Zo // 2.2  ≈ 2.2Ω

 

 

Simulación:

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VCC7 20V

XMM4

XMM3

R1

R6

470kΩ

2.2kΩ

C4

A

PR2

5µF R8 1kΩ

A

C6

Q2 2N2222**

5µF

 I: 465 pA  I(p-p): 2.19 nA  I(rms): 779 pA  I(dc): -38.4 pA  I(freq): 1.00 kHz

PR1

V2 10mVrms 1kHz 0°

R7  I: 2.66 uA  I(p-p): 12.5 uA  I(rms): 4.42 uA  I(dc): 1.07 nA  I(f req): 1.00 kHz

1.2kΩ

C5 10µF

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Análisis Dc

        4  0 . 7  =    = 1.2    = 2.75      =   .   =  = ,, ΩΩ  →

Análisis Ac (Parámetros re)

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Impedancia Zi

 = // = 1.2//9.45 45   = . .  Ω  Impedancia Zo

 =  = 2.2Ω  Ganancia de voltaje Av   =  = 29..245    =  

Ganancia de corriente Ai

    −       ==  =  =  = 1

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Análisis Ac (Parámetros H)

Impedancia Zi

     =   = // ∗      = 1.22//9. //9.4450. 50.997 97 0.6   

 = .Ω Impedancia Zo      =   = //  2.2  210  = 210  2  = 2.198 Ω   = 2.198 Ω  Ganancia de voltaje Av

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 =  ∗    =  =  = ℎ ∗   Entonces  =  ∗ ℎℎ ∗    =  ∗∗ℎℎ  0.997    =   = ∗∗ℎℎ∗ℎℎ ∗∗   = ℎ∗ ℎℎ  = 2.198980. 9.45   = , ,  Ganancia de Corriente Ai

∗   0. 9 971. 2   1196, 4   =   =   =  ℎ  ℎℎ ∗∗ℎℎ 1.2  9.450.997 1190,57 = 1.004 = 1    =   SIMULACIÓN XSC2  I: 2.80 mA  I(p-p): 44.8 uA  I(rms): 2.79 mA  I(dc): 2.79 mA  I(freq): 1.00 kHz

Tektronix P G

A

0.6kΩ

A

Punta3

5µF

5µ F 1.2kΩ

10mVrms 1kHz 0°

T

A Punta2

Punta1

1 2 3 4

2.2kΩ

 I: 12.1 uA  I(p-p): 45.4 uA  I(rms): 16.3 uA  I(dc): -80.1 nA  I(freq): 1.00 kHz

 I: 0 A  I(p-p): 0 A  I(rms): 0 A  I(dc): 0 A  I(freq): --

4V

14V

37

37  

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Solución:    =  40 1016  10 = 3.2    =   ;  =     = 2.5   =  1.2.25   = 2.08   

 =20.= = 59 1  

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 =  = 100 ∗20.59   = 2.06     =  = 2.06     ≈ 0     = 2. 0 6 16   2.2 =    = 11.47      = 1 1           :   2.06 = 61  6          ∶   12 12  23. 23.7766 = 0       ::  12 ± √12  4 ∗ 1 ∗ 23.76  21  = 12122±±7  7  = 2.5   = 9.5  ˅

PROBLEMA 10 Un análisis de cd de la red en fuente-seguidor de la figura 8.33 da VGSQ = 2.86 V y IDQ = 4.56 mA. a.  Determine gm.  b.  b. Encuentre rd. c.  c. Determine Zi. d.  d. Calcule Zo con y sin rd. Compare los resultados

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e.  Determine Av con y sin rd. Compare los resultados

Solución:

a) 

   = 8 mS gm0 = D   =  

 

2.86 V  = 2.28 mS  gm = gm01  VGSQ   = 8 mS1 VP 4 V  b) 

rd = yos   = μ  = 40 kΩ 

c) 

Zi = RG = 1 M  

Ω d) 

Con rd, Zo = rd//RS//

    = 40 k Ω//2.2 k Ω//      .  

Zo = 40 k  //2.2 k  //438.6  

Ω  Ω Ω

Zo = 362.52  

Ω

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Muestra que Z0 suele ser relativamente pequeña y determinada en principio por 1/gm. Sin rd.

  

Ω

Ω

Ω

Zo = RS//  = 2.2k  //438.6  = 365.69   La cual muestra a RD, que por lo común tiene t iene un efecto menor en Z0. f.  Con rd,

.//.   AV = 1 gmrd//RS   = gmrd//RS   .//.  .  = .  = 0.83 AV =  .  +. .  + .

 

Que es menor que 1, como previamente se esperaba. Sin rd,

  gmRS 2. 2 8 mS2. 2 kΩ AV = 1  gmRS = 1  2.28 mS2.2 kΩ  5. 0 2 AV = 1  5.02 = 0.83 

La cual muestra que en general el e l efecto de rd en la ganancia de la configuración es mínimo.

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Podemos corroborar ciertos valores escritos arriba como por ejemplo Zi y la ganancia de voltaje: AV =

  = . = 0.74   



Zi = 1.002M  

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Analizamos el circuito en DC condensadores en circuito abierto

9 =  2.  2.2  Supones que el circuito está trabajando en zona z ona activa

   =   1       = 1612.2  1000 = 16 161 11  110000 30302525  4840000  1616606000 1616 = 0  1 = 3.33 ;2 = 99.26 6  Por otro lado, tenemos

1 = 1 = 2.23.33 = 7.33  2 = 2 = 2.299.26 6 = 0.22  11 = 99 11 = 1.27   22 = 99 22 = 8.78   Puntos de operación 0.22;99.26 

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Análisis en AC

Datos VGS=2.86V IDQ=4.56mA a) 

 b)  c) 

d) 

    →  =  8 1  −.|−|−| = 2.28   =   1   |     = 8 ||   =    = 88

    = 40Ω   =    =   =  = 1Ω  Con rd  = ////1/ = 40//2.2//1/2.28 = 362.52Ω   = // = 40//2.2 = 365.69Ω como podemos notar la diferencia es muy poca eso

Sin rd quiere decir q rd no n o afecta en gran medida

  //  =   .//.  = 0.83   = +// +.//.

e)  Con rd

Sin rd

 

    =   ..  = 0.83    = + +..

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SIMULACIÓN 11

PROBLEMA 12

análisis en DC:

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45  

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12 =  0.51  Supones que el circuito está trabajando en zona activa

     =   1          = 10 10  1  0. 0. 5 1 1    1000 10 1 11  110000 30302525  

==4.2. 17, 13   

Análisis en AC:

a) 

 b)  c) 

    = 3.33  =    = | ||  2.13  = 2.15     = 3. 3 3   1 1  →   =  11  | |  6  =  | = 1Ω|0.6Ω = 0.6Ω   =  | = 4.7Ω|2.7Ω = 1.71Ω   

d)  Como rd es un valor muy alto, entonces asumimos que no pasará corriente por esa

rama, o sea, para el circuito abierto:

46  

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e)  AVs:

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     ∙ ∙     =     = 2.1510−1.75 = 3.68   1000  = 3.68   =  ∗     =  3.68 1000. 6

 

47  

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 = 1,2 

 =   1     4      = 5 5 1   1000 = 101 1100 3025  ==1.1. 581   

 = 2| |   5 = 2.5   = 25 4  =   1         = 3.3  1  1.|4 4|8|1   = 1.37 

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48  

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  =    =   1.37  1.94    = 2.66  PROBLEMA 14: Desarrollar la aplicación de transistore tr ansistoress BJT para obtener un sistema electrónico para apertura y cierre de una puerta de garaje. gara je. Considere lo necesario para su funcionamiento.  

PROBLEMA 15: Desarrollar una aplicación práctica de transistores para obtener un amplificador de audio de potencia mínima de 25 Watts.