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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DPTO. DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
GUÍA DE CIRCUITOS
ELECTRÓNICOS I
TI-2225
Prof. Alexander Hoyo
http://prof.usb.ve/ahoyo
Guía de Circuitos Electrónicos I – Prof. Alexander Hoyo
2
ÍNDICE GENERAL
Pag.
DIODOS SEMICONDUCTORES
3
CIRCUITOS CON DIODOS
3
DIODO ZENER
9
TRANSISTOR BIPOLAR (BJT)
10
TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO DE UNIÓN (JFET)
16
AMPLIFICADORES
22
MODELADO AC DE TRANSISTORES BIPOLARES (BJT)
24
MODELADO AC DE TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO (JFET)
27
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
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Guía de Circuitos Electrónicos I – Prof. Alexander Hoyo
3
DIODOS SEMICONDUCTORES
CIRCUITOS CON DIODOS
1. Los diodos del siguiente circuito son ideales, calcular el valor de vo.
2. Resuelva el problema anterior considerando al diodo D1 de de Silicio y al
diodo D2 de Arseniuro de Galio. (Utilizar el modelo con tensión de codo para
los diodos)
3. Hallar vo, i1 e i2, si los diodos son ideales, para los valores dados de v1 y v2.
a. v1=5V y v2=0,2V
b. v1=0,1V y v2=0,3V
c. v1=5,1V y v2=5,3V
4. Resuelva el problema anterior utilizando el modelo con tensión de codo y
suponiendo:
a.
b.
c.
d.
e.
Los diodos de Silicio (tensión de codo 0,7V)
Los diodos de Germanio (tensión de codo 0,3V)
Los diodos de Arseniuro de Galio (tensión de codo 1,2V)
D1 de Silicio y D2 de Arseniuro de Galio
D1 ideal y D2 de Arseniuro de Galio
Guía de Circuitos Electrónicos I – Prof. Alexander Hoyo
5. Determinar i1 e i2 en el siguiente circuito, considere los diodos ideales.
6. En el siguiente circuito, calcule el voltaje y corriente en cada diodo,
considere los diodos ideales.
7. En el siguiente circuito, determine el voltaje y la corriente en los diodos.
8. Repita el ejercicio anterior considerando los diodos de Germanio.
9. Considerando al diodo de Silicio, hallar la tensión E para que el diodo
empiece a conducir.
10. En el ejercicio anterior, invierta la polaridad del diodo, hallar el valor de E
negativo para que el diodo empiece a conducir.
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11. Dibuje la característica de transferencia de los circuitos mostrados (vo / vi),
considere vi(t)=10sen(wt). Considere los diodos ideales.
12. En los casos anteriores, grafique la señal de salida vo.
13. Repita el ejercicio anterior considerando los diodos de silicio.
14. Dibuje vo en el circuito siguiente: (Suponer los diodos ideales)
vi = 250 cos(wt) V
15. Dibuje la característica de transferencia del circuito anterior.
16. Considere al diodo y al transformador como ideales, dibuje la forma de la
señal en la resistencia.
vi (t)= 20 sen(126t) V
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17. En el puente rectificador mostrado a continuación, los diodos son de Silicio,
dibuje la onda de salida.
18. Dibuje la característica de transferencia del circuito anterior.
19. El diodo del siguiente circuito tiene una resistencia estática de 136Ω, calcular
el valor de R si la corriente en el diodo es de 4,9mA y VCC es 6,2V.
20. Para la configuración del diodo de la figura y empleando la característica del
diodo:
a. Trace la recta de carga del diodo,
b. Determine el punto de operación del diodo,
c. Voltaje y corriente en la resistencia
d. Resistencia estática del diodo.
e. Utilizando el modelo con tension de codo, suponiendo que el diodo es
de Silicio, hallar el voltaje y corriente en la resistencia.
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21. Los diodos del siguiente circuito son de Silicio:
a. Que diodo conduce primero, Para que valor de vi conduce,
b. Para que valor de vi conduce el otro diodo
22. En el siguiente circuito, grafique la corriente del diodo. Considere al diodo de
Silicio.
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23. Dibujar la forma de la señal de salido vo si la señal de entrada vi es la
mostrada. Considere los diodos ideales. Dibujar la característica de
transferencia.
24. Dibujar la señal de salida en el siguiente circuito. Considere los diodos
ideales, la relación del transformador es 1:1 y vi(t)=10sen(wt)
25. Dibuje la señal de salida y la característica de transferencia si el diodo es de
Silicio.
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DIODO ZENER
1. Use el modelo de tres estados del diodo Zener de Silicio para hallar los
valores máximos y mínimos para VCC en el siguiente circuito regulador, el
Zener es de 5V y tiene una corriente inversa mínima de 10mA y su potencia
máxima es de 1W.
2. En el ejercicio anterior, si VCC esta fija en 13,5V, calcular la variación de RL
para mantener la regulación.
3. En el siguiente circuito regulador con diodo Zener, calcular el valor de Rz si
VCC es 15V y la carga RL puede variar de 100Ω a 1kΩ, además el diodo Zener
es de 5V, la corriente inversa mínima es de 10mA y su potencia máxima es
de 1W.
4. En el circuito anterior, calcular Rz si el diodo Zener trabaja al 75% de su
potencia máxima.
5. Dibuje la característica de transferencia del siguiente circuito, considere al
diodo Zener de Silicio con voltaje Zener de 4V y vi(t)=10sen(wt)
6. Repita el ejercicio anterior si el diodo posee un voltaje Zener de 8V.
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TRANSISTOR BIPOLAR (BJT)
1. En los siguientes circuitos, determinar la corriente de base (IB), corriente de
colector (IE) y voltaje colector emisor (VCE) del transistor.
a.)
b.)
c.)
2. En los siguientes circuitos, determinar la corriente de base (IB), corriente de
colector (IC), corriente de emisor (IE), voltaje colector (VC), voltaje emisor
(VE) y voltaje base (VB) del transistor.
a.)
b.)
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3. Determine el valor de VCC para obtener una corriente de colector de 2 mA.
Calcular el voltaje entre el colector y el emisor del transistor.
4. En el siguiente circuito, determine RB, RC, RE, VCE y VB (Tomar como valor de
β = 80)
5. Con la información proporcionada, determine: β, Vcc y RB. (VCE = 7.3 V)
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6. Con la información proporcionada en el circuito siguiente, determine: IC, VE,
VB, R1 (Tomar como valor de β = 100)
7. Dado que el voltaje VB en el circuito es VB = 4V, determine: VE, IC, VC, VCE, IB
y β.
8. Para el siguiente circuito, determine IB, IC, VCE, VC. (β = 120)
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9. En los siguientes circuitos, determinar IB, IC, IE, VC, VE y VB. (VCC=15V,
RB=100kΩ, RC=RE=1kΩ, β=100)
10. Determinar la corriente de colector de saturación en el siguiente circuito,
sabiendo que VCC es 10V.
11. Para el circuito del ejercicio anterior, determine el máximo valor de VBB sin
que se sature el transistor (VCC=10V, β = 100).
12. Si se cambia el transistor por otro con β = 400, cual es el valor máximo de
VBB antes de saturar al transistor.
13. En el siguiente circuito, especificar el sentido de las corrientes en el
transistor, Hallar IB, IC, IE, VC, VB, VE, VCE, VBE, VCB (β=100)
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14. Determine la corriente de base (IB), corriente de colector (IC), corriente de
emisor (IE), voltaje colector (VC), voltaje emisor (VE) y voltaje base (VB) del
transistor. (VCC=12V, RB=470Ω, RC=RE=1kΩ, β=100)
15. Repetir el ejercicio anterior para un voltaje del Diodo Zener (Vz) de 7.5V
16. En el siguiente circuito, Determine: IB, IC, IE, VC, VB, VE, VCE, VBE, VCB (β=100)
17. Repetir el ejercicio anterior para un beta de 200.
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18. En el siguiente circuito determine IB, IC, IE, VCE para cada transistor. Asumir
el beta de cada transistor como 50.
19. Repetir el ejercicio anterior asumiendo el beta de los transistores como 100,
en que condición de polarización esta cada transistor.
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TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO DE UNIÓN
(JFET)
1. Sea el circuito mostrado y sabiendo que VDD=16V, VGG=2V, RD=2kΩ,
RG=1MΩ, IDSS=10mA, Vp=-8V. Encontrar el Punto de Operación (VGSQ, IDQ),
VDS, VD, VG y VS.
2. Repetir el ejercicio anterior utilizando el método gráfico sabiendo que la
curva ID vs. VGS del JFET es la que se muestra.
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3. Sea el circuito mostrado y sabiendo que VDD=20V, RD=3.3kΩ, RG=1MΩ,
RS=1kΩ, IDSS=8mA, Vp=-6V. Encontrar el Punto de Operación: (VGSQ, IDQ),
VDS, VS, VG, VD
4. Sea el circuito mostrado y sabiendo que VDD=16V, RD=2.4kΩ, R1=1MΩ,
R2=270kΩ, RS=1.5kΩ, IDSS=8mA, Vp=-4V. Encontrar el Punto de Operación:
(VGSQ, IDQ), VDS, VS, VG, VD
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5. Para la configuración de polarización fija mostrada: (IDSS=8mA y VP=-4V),
Determine el punto de operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS
6. Para la configuración de polarización fija, determine: Punto de operación (IDQ
y VGSQ), VDS, VG, VD y VS (IDSS=10mA y VP=-4.5V)
7. Para la configuración de polarización mostrada, determine: Punto de
operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS. (IDSS=5mA y VP=-5V)
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8. Para la configuración de polarización mostrada, determine el Punto de
operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS
Datos: IDSS=10mA y VP=-4V
9. Para la configuración de polarización mostrada, determine: Punto de
operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS
Datos: IDSS=4.5mA y VP=-5V
10. Para la configuración de polarización por divisor de tensión, determine:
Punto de operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS
Datos: IDSS=10mA y VP=-3.5V
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11. Repita el ejercicio anterior con Rs=510Ω y con Rs=250Ω
12. Para la configuración de polarización por divisor de tensión, determine:
Punto de operación (IDQ y VGSQ), VDS, VG, VD y VS
Datos: IDSS=6mA y VP=-6V
13. En el siguiente circuito determine: VDS, VCE, IB, IC, IE, ID
14. Repetir el ejercicio anterior considerando un transistor con beta de 200.
15. Repetir el ejercicio 13 considerando un JFET con IDSS=9mA, Vp=-6V
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16. Determine el valor de RD en el siguiente circuito, sabiendo que VGG=2V,
IDSS=10mA, Vp=-8V, VDD=10V y VDS=5V.
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AMPLIFICADORES
1. Para la siguiente configuración, determine la impedancia de entrada del
amplificador si la corriente Ii = 20 µA.
2. Para el ejercicio anterior determine Vi si la fuente aplicada se cambia por una
de 12 mV con resistencia interna de 0.4 kΩ.
3. Para el siguiente amplificador, determine la impedancia de salida (Zo) si
V = 600 mV e Io = 10 µA.
4. Para el amplificador de la figura, determine: Vi, Zi, Av y Avs si la corriente
Ii = 10 µA.
5. Para el siguiente amplificador, determine: Ii, Zi, Vo, Io, Ai, si Vi = 4mV y
Vs = 12 mV.
6. Repita el ejercicio anterior para Vi = 11mV y Vs = 12 mV.
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7. Determinar el valor de Vo en el siguiente circuito, además, determinar la
ganancia de voltaje total Av=Vo/Vi y la ganancia de voltaje desde la fuente
Avs=Vo/Vs
8. En el ejercicio anterior determine la ganancia de corriente total.
9. Dado el siguiente circuito, determine la ganancia de voltaje del segundo
amplificador.
10. En el ejercicio anterior determine la ganancia de corriente total.
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MODELADO AC DE TRANSISTORES BIPOLARES
(BJT)
1. Determine el valor de Vcc para obtener una ganancia de voltaje de Av=-160
en el circuito:
2. Para el circuito anterior, determina ganancia de corriente, impedancia de
entrada y de salida.
3. Determine los valores de RE y RB para que obtener una ganancia de voltaje
Av = -10 y re = 3.8 Ω.
4. Determine la impedancia de entrada, impedancia de salida y ganancia de
corriente en el ejercicio anterior.
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5. Para la siguiente configuración en emisor común, determine la expresión
para la impedancia de entrada (Zi), impedancia de salida (Zo), ganancia de
voltaje (Av) y ganancia de corriente (Ai).
6. Repetir el ejercicio anterior quitando el condensador en paralelo a RE2.
7. Para el siguiente circuito, determine IB, IC, VCE, VC. (Tomar como valor de
β = 120)
8. Para el ejercicio anterior, determinar la impedancia de entrada (Zi),
impedancia de salida (Zo), ganancia de voltaje (Av) y ganancia de corriente
(Ai).
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9. Determinar la impedancia de entrada (Zi), impedancia de salida (Zo),
ganancia de voltaje (Av) y ganancia de corriente (Ai). (Tomar como valor de
β = 130)
10. Repetir el ejercicio anterior pero con un condensador de desvió en la
resistencia del emisor.
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MODELADO AC DE TRANSISTORES DE EFECTO
DE CAMPO (JFET)
1. Para la configuración de auto polarización mostrada, determine la expresión
para la impedancia de entrada, impedancia de salida y la ganancia de
voltaje.
2. Repita el ejercicio anterior quitando el condensador Cs.
3. Para el siguiente circuito, determine la expresión para la ganancia de voltaje,
impedancia de entrada y de salida.
4. Repita el ejercicio anterior quitando el condensador Cs.
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5. Para el siguiente circuito, determine la expresión para la ganancia de voltaje,
impedancia de entrada y de salida.
6. Para el circuito, si la entrada esta acoplada a través de un condensador a la
compuerta y a la salida acoplada al drenaje. Determine:
• Transconductancia (gm)
• Impedancia de Entrada (Zi)
• Impedancia de Salida (Zo)
• Ganancia de Voltaje (Av)
Datos:
yos=50µS=50x10-6S
7. Para el siguiente circuito, si la entrada esta acoplada a través de un
condensador a la compuerta y a la salida acoplada al drenaje. Además
agregar un condensador de desvió a la resistencia Rs. Determine:
• Transconductancia (gm)
• Impedancia de Entrada (Zi)
• Impedancia de Salida (Zo)
• Ganancia de Voltaje (Av)
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Datos:
yos=25µS=50x10-6S
8. Repita el ejercicio anterior sin colocar el condensador en la resistencia Rs.
9. Dado el siguiente circuito, si la entrada esta acoplada a través de un
condensador a la compuerta y la salida acoplada al drenaje. Además agregar
un condensador de desvió a la resistencia Rs. Determine:
• Transconductancia (gm)
• Impedancia de Entrada (Zi)
• Impedancia de Salida (Zo)
• Ganancia de Voltaje (Av)
Datos:
yos=35uS=50x10-6S
10. Repita el ejercicio anterior sin colocar el condensador en la resistencia Rs.
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AMPLIFICADORES OPERACIONALES
1. ¿Cuál es el voltaje de salida y la ganancia de voltaje en el siguiente circuito?
Respuesta: Vo=-11.25V, Av=-7.5
2. ¿Cuál es el intervalo de ajuste de la ganancia e voltaje en el circuito
siguiente?
Respuesta: 25≤Av≤50
3. ¿Qué entrada debe aplicarse a la entrada del siguiente circuito para obtener
una salida de -2.8V?
Respuesta: Vi=-90.32mV
4. Calcular el voltaje de salida Vo del circuito siguiente.
Respuesta: Vo=-3.4V
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5. Calcule el voltaje de salida Vo en el circuito que se muestra a continuación:
Respuesta: Vo=-13.5V
6. Calcular los voltajes de salidas V2 y V3 en el circuito, sabiendo que el voltaje
de entrada V1 es 0.2V.
Respuesta: V2=-2V, V3=4.2V
7. Calcule el voltaje de salida Vo en el siguiente circuito.
Respuesta: Vo=-11.5V
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8. Calcule el voltaje de salida Vo en el siguiente circuito.
Respuesta: Vo=6.4V
9. Calcular el valor de resistencia (R2) para un amplificador inversor (ver
ejercicio 1) de ganancia Av=-150 si la resistencia R1 es de 12kΩ.
Respuesta: R2=1.8MΩ
10. Para el amplificador del ejercicio 3, determinar el valor de la ganancia de
voltaje (Av) y el voltaje de salida Vo si la entrada es 25uV.
Respuesta: Av=31, Vo=0.775mV
11. Determinar la ganancia de voltaje total (Av=Vo/Vi) para el siguiente circuito.
Respuesta: Av =
Vo
R R R
=− 2 4 6
Vi
R1 R3 R5
12. En el ejercicio anterior, si R2=R4=R6=10R1=10R3=10R6=R, calcular la
ganancia de voltaje (Av=Vo/Vi).
Respuesta: Av=-1000
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13. Determinar la ganancia de voltaje total (Av=Vo/Vi) para el siguiente circuito.
Respuesta: Av =
Vo (R1 + R2 )R4 R6
=
Vi
R1 R3 R5
14. En el ejercicio anterior, si R2=R4=R6=470kΩ, R1=4.3kΩ, R3=R6=33kΩ,
calcular la ganancia de voltaje (Av=Vo/Vi). Además, calcular el voltaje de
salida Vo si el voltaje de entrada es 80uV.
Respuesta: Av=22.2x103, Vo=1.78V
15. Determinar la expresión de Vo en el siguiente circuito.
Respuesta: Vo =
R4
R1
 R1 + R2 
R 

V1 −  2 V2
 R1 
 R3 + R4 
16. En el ejercicio anterior, determinar la expresión de Vo si R3=R1 y R4=R2.
Respuesta: Vo =
R2
(V1 − V2 )
R1