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Problemas Tema 9
9.1. Para el circuito mostrado en la figura 9.1, dibujar los diagramas de Bode de magnitud y fase
correspondientes a la función de transferencia de voltaje Av(s)=Vo/Vin.
Figura 9.1
9.2. Dibujar los diagramas de Bode de magnitud y fase de la función de transferencia de voltaje
Av(s)=Vo/Vin para el circuito ilustrado en la figura 9.2.
Figura 9.2
9.3. Dibujar el diagrama de circuito de un filtro de paso bajo de un solo polo. Dibujar el diagrama
de Bode de su función de transferencia.
9.4. Dibujar los diagramas de Bode de fase y magnitud aproximados para las siguientes funciones
de ganancia:
(a)
(b)
(c)
9.5. El amplificador mostrado en la figura 9.5 es un amplificador de voltaje ideal con una ganancia
de -9. Hallar una expresión para la ganancia compleja Avs(s)=Vo/Vs. Determinar el valor de la
frecuencia de corte y dibujar a escala la magnitud de Avs en función de la frecuencia. Pista:
Electrónica Básica – Curso Propedéutico INAOE 2009 9.1 Comenzar la resolución del problema aplicando el teorema Miller para simplificar el análisis del
circuito.
Figura 9.5
9.6. Considere el circuito mostrado en la figura 9.6. La carga está conectada al drenador a través de
un condensador de acoplo de 1µF, que se considera como un cortocircuito en el circuito
equivalente en alta frecuencia. La fuente de corriente de polarización es ideal (es decir, Rbias=∞), y
suministra 4mA. El MOSFET funciona en la región de saturación con VDS=10V. El transistor tiene
Kn’=50µA/V2, W/L=400µm/10µm, VTH=1V, ro=25kΩ, Cgs=1pF y Cgd=1pF.
(a) Determinar la ganancia en el rango de frecuencias medias Avs=Vo/Vsig.
(b) Encontrar la función de transferencia exacta para alta frecuencia. ¿Cuál es la posición del cero?
(c) Aplicando el teorema de Miller, encontrar la posición aproximada de los dos polos de la función
de transferencia. ¿Se cumple la aproximación de polo dominante? ¿Cuál es la frecuencia de corte
superior (aproximada)?
Figura 9.6
9.7. Considere el amplificador en fuente común mostrado en la figura 9.7. Considere el
condensador de acoplo de 1µF como un cortocircuito en el circuito equivalente en alta frecuencia.
El transistor funciona en la región de saturación con VDS=10V, y tiene Kn’=50µA/V2, W/L=40,
VTH=1V, ro=40kΩ, Cgs=0.5pF y Cgd=0.5pF. Utilice el teorema de Miller para determinar la
frecuencia de corte superior aproximada (tenga en cuenta tanto CMiller,in como CMiller,out).
Electrónica Básica – Curso Propedéutico INAOE 2009 9.2 Figura 9.7
9.8. Considere el seguidor de fuente mostrado en la figura 9.8. Suponga que Rsig=10kΩ, Rbias=2kΩ y
RL=2kΩ. El transistor tiene Kn’=50µA/V2, W/L=(400µm)/(10µm), VTH=1V, λ=0, Cgs=0.5pF,
Cgd=0.5pF e ID=2.5mA.
(a) Dibuje el circuito equivalente en pequeña señal para el rango de frecuencias medias. Defina
RL’=RL||Rbias||ro y deduzca una expresión para la ganancia de voltaje AVS=Vo/Vsig.
Evalúe dicha expresión.
(b) Dibuje el circuito equivalente en pequeña señal para alta frecuencia. Deduzca una expresión
para la ganancia de voltaje AVS(s)=Vo/Vsig. Determine la posición del cero y de la frecuencia de
corte (para simplificar el cálculo de la posición de los polos, evalúe en primer lugar los coeficientes
del polinomio que constituye el denominador, y resuelva después la ecuación numérica).
(c) Utilice el efecto Miller para reemplazar Cgs por su capacidad equivalente en el circuito de
pequeña señal para el rango de frecuencias medias. Ignore CMiller,out. Deduzca a partir de este
circuito una expresión aproximada para la frecuencia de corte superior y compárela con el resultado
obtenido en el apartado (b).
Figura 9.8
Electrónica Básica – Curso Propedéutico INAOE 2009 9.3 9.9. Considere el amplificador en puerta común mostrado en la figura 9.9. Suponga que Rsig=100Ω,
RD=2kΩ, y RL=2kΩ. El transistor tiene Kn’=50µA/V2, W/L=40, VTH=1V, λ=0, Cgs=0.5pF,
Cgd=0.5pF, ID=2.5mA.
(a) Dibuje el circuito equivalente en pequeña señal para alta frecuencia. Suponga que la resistencia
de salida de la fuente de corriente de polarización es infinita.
(b) Defina RL’=RL||RD y deduzca una expresión para la ganancia de voltaje AVS=Vo/Vsig(s) (recuerde
que λ=0). ¿Cuál es el valor de la ganancia en el rango de frecuencias medias?
(c) Determine la frecuencia de corte superior del sistema.
(d) Dibuje a escala el diagrama de Bode en ganancia y fase.
Figura 9.9
9.10. Considere el amplificador en fuente común mostrado en la figura 9.10, con una capacidad de
carga Ccarga cuya impedancia equivalente es relevante en el rango de alta frecuencia a estudiar.
Suponga que Rsig=100Ω, RD=2kΩ y Ccarga=20pF. El transistor tiene Kn’=50µA/V2,
W/L=(400µm)/(10µm), VTH=1V, ro=25kΩ, ID=2.5mA. Pueden ignorarse las capacidades parásitas
Cgs y Cgd.
(a) Dibujar el circuito equivalente en pequeña señal para alta frecuencia.
(b) Definir RL’=RD ||ro, y deducir una expresión para la ganancia de voltaje AVS(s)=Vo/Vsig. ¿Cuál es
el valor de la ganancia en el rango de frecuencias medias?
(c) Determine la frecuencia de corte superior del sistema.
(d) Dibuje a escala el diagrama de Bode en ganancia y fase.
Figura 9.10
Electrónica Básica – Curso Propedéutico INAOE 2009 9.4 9.11. Considere el seguidor de fuente ilustrado en la figura 9.11, con una capacidad de carga Ccarga
cuya impedancia equivalente es relevante en el rango de alta frecuencia a estudiar. Suponga que
Rsig=10kΩ y CL=20pF. El transistor tiene Kn’=50µA/V2, W/L=40, VTH=1V, ro=40kΩ, ID=2.5mA.
(a) Dibuje el circuito equivalente en pequeña señal para alta frecuencia. Suponga que Rbias=∞.
(b) Deduzca una expresión para la ganancia de voltaje AVS(s)=Vo/Vsig. ¿Cuál es el valor de la
ganancia en el rango de frecuencias medias?
(c) Determine la frecuencia de corte superior del sistema.
(d) Dibuje a escala el diagrama de Bode en ganancia y fase.
Figura 9.11
9.12. Determinar el valor de Avs en el rango de frecuencias medias para el seguidor de fuente
ilustrado en la figura 9.12, así como la frecuencia de corte superior (de manera aproximada).
Suponer Rsig=5kΩ, RG=1MΩ, RS=5kΩ, ro=20kΩ, RL=2kΩ, Cgs=Cgd=0.5pF y gm=5mA/V.
Figura 9.12
Electrónica Básica – Curso Propedéutico INAOE 2009 9.5