Problemario 18 19 y20 PDF

Preview

Summary

DEPARTAMENTO DE METAL – MECANICAPeriodo:Febrero/2021 – junio/Materia:Electrónica analógicaProfesor:Daniel Gonzalo Galván RodríguezTema:Problemario 18, 19 y 20.Equipo # XXEdson Alexis Gamez Rocha 19260134Dagoberto Maldonado de la Garza 19260154Miguel Angel Ceballos Aguado 19260123Cristo Javier Alfaro...

Description

DEPARTAMENTO DE METAL – MECANICA

Periodo: Febrero/2021– junio/2021 Materia: Electrónica analógica Profesor: Daniel Gonzalo Galván Rodríguez

Tema: Problemario 18, 19 y 20.

Equipo # XX Edson Alexis Gamez Rocha 19260134 Dagoberto Maldonado de la Garza 19260154 Miguel Angel Ceballos Aguado 19260123 Cristo Javier Alfaro Constantino 19260112 Emmanuel Ramírez Nicolas 19260172

Carrera: Ing. Electromecánica H. MATAMOROS, TAMAULIPAS

11/05/2021

CAPITULO 18: AMPLIFICADORES OPERACIONALES 18.1 Suponiendo que la saturación negativa se produce para 1 V menos que el valor de la tensión de alimentación en una 741C. ¿Qué tensión hay que aplicar a la entrada inversora para llevar al amplificador operacional de la Figura 18-29 a saturación negativa? R= 17.85 μV 18.2 ¿Cuál es el factor de rechazo en modo común de un LF157A a bajas frecuencias? Convierta el valor en decibeles en número normal. R= 90 dB si usamos números normales, seria 30000 mas grande 18.3 ¿Cuál es la ganancia de tensión en lazo abierto de un LF157A cuando la frecuencia de entrada es 1 kHz? ¿Y cuándo es 10 kHz? ¿Y para 100 kHz? (suponga una respuesta de primer orden, es decir, una pretendiente de 20 dB por década) R= 1000 para 1kHz, 100 para 10 kHz y 10 para 100 kHz 18.4 La tensión de entrada de un amplificador operacional es una tensión escalón grande. La salida es una forma de onda exponencial que varía 2.0 V en 0.4μs. ¿Cuál es el slew rate del amplificador operacional? R= 5V/μs 18.5 Un LM318 tiene un slew rate de 70 V/μs. ¿Cuál es el ancho de banda de potencia para una tensión de salida de pico de 7V? R= 1.59 kHz 18.6 Utilice la ecuación (18.2) para calcular el ancho de banda de potencia de cada uno de los casos siguientes: a. S R = 0.5 V/μs y b. S R = 3 V/μs y

V P = 1V R= 79 kHz

V P = 5V R= 1.2 kHz

c. S R = 15 V/μs y V P = 10V R= 238 kHz 18.7 ¿Cuáles son los valores de la ganancia de tensión en lazo cerrado y del ancho de banda en el circuito de la figura? R= Voltaje de ganancia 0.1 y ancho de banda es de 10 kHz 18.8 ¿Cuál es la tensión de salida en el circuito de la figura 18-31 cuando Vin es cero? Utilice los valores típicos de la tabla 18.1 R= 1 mV 18.9 La hoja de características de u LF157A especifica los siguientes parámetros para el caso peor: I ¿( polarizacion) = 50pA, I ¿(off ) = 10pA y V ¿(off ) = 2 mV. Calcule de nuevo la tensión de salida cuando V ¿ es cero en el circuito de la figura 18.31 R= +- 345 mV

18.10 En la figura 18.32 ¿Cuáles son los valores de la ganancia de tensión en lazo cerrado y del ancho de banda? ¿Y la tensión alterna de salida a 100 kHz? R= Ganancia de 0.05, ancho de banda 132 kHz. La tensión alterna -20 18.11 ¿Cuál es la tensión de salida cuando Vin se reduce a cero en un circuito de la figura 18-32? Utilice los parámetros para el caso peor dados en el problema 18.9 R= Vout seria 1 V 18.12 En la figura 18.33 a, ¿Cuál es la tensión alterna de salida? Si se añade una resistencia de compensación a la entrada no inversa ¿Cuál deberá ser su valor? R= -40, su valor seria -70 18.13 ¿Cuál es la tensión de salida en el circuito de la figura 18-33b? ¿Y el ancho de banda? R= 10.5 Vout, y el ancho de banda seria 265 kHz

CAPITULO 19: REALIMENTACION NEGATIVA 19.1 En el circuito de la Figura 19.15, calcule la fracción de realimentación, la ganancia de tensión en lazo cerrado ideal, el porcentaje de error y la ganancia de tensión exacta. B=0.03 A v =33.33 %error = 3.64% A vexacta =¿ 32.11

19.2 Si la resistencia de 68 kΩ de la Figura 19.15 se cambia por una resistencia de 39 kΩ, ¿cuál será la fracción de realimentación? ¿Y la ganancia de tensión en lazo cerrado? B=0.06 A v =16.66

19.3 En el circuito de la Figura 19.15, la resistencia de 2,7 kΩ se cambia por una resistencia de 4,7 kΩ. ¿Cuál es la fracción de realimentación? ¿Y la ganancia de tensión en lazo cerrado? B=0.06 A v =16.66

19.4 Si el LF351 de la Figura 19.15 se reemplaza por un LM308. Determinar la fracción de realimentación, la ganancia de tensión en lazo cerrado ideal, el porcentaje de error y la ganancia de tensión exacta. B=0.03 A v =33.33

%error = 2.99% A vexacta =¿ 32.33

SEC. 19.3 OTRAS ECUACIONES DEL VCVS

19.5 En el circuito de la Figura 19.16, el amplificador operacional tiene una Rin de 3 MΩ y una RCM igual a 500 MΩ. ¿Cuál es la impedancia de entrada en lazo cerrado? Utilice una AVOL de 200.000 para el amplificador operacional. Z ¿(CL) =470MΩ 19.6 ¿Cuál es la impedancia de salida en lazo cerrado en el circuito de la Figura 19-16? Utilice una AVOL de 75.000 y una Rout de 50 Ω. Z out (CL) =0.05Ω 19.7 Suponga que el circuito de la Figura 19.16 tiene una distorsión armónica total en lazo abierto del 10 por ciento. ¿Cuál es la distorsión armónica total en lazo cerrado? THD(CL) = 0.00101% 19.8 En el circuito de la Figura 19.17, la frecuencia es 1 kHz. ¿Cuál será la tensión de salida? V out = -1.02 V pp

19.9 ¿Cuál es la tensión de salida en el circuito de la Figura 19-17 si la resistencia de realimentación se cambia de 51 a 33 kΩ? V out =-0.66 V pp

19.10 En el circuito de la Figura 19.17, la corriente de entrada se cambia a 10,0 µA rms. ¿Cuál será la tensión de salida pico a pico? V out =-0.51 V pp

19.11. ¿Cuál es la cor potencia en la carga?

a Figura 19-18? ¿Y la

R= 185 mArms, 34,2 mW 19.12 Si en el circuito de la Figura 19.18 se cambia la resistencia de carga de 1 a 3 Ω, ¿cuál será la corriente de salida? ¿Y la potencia en la carga?

R=166mArms, 82mW 19.13. Si en el circuito de la Figura 19.18 se cambia la resistencia de 2,7 Ω por una de 4,7Ω, ¿cuál será la corriente de salida? ¿Y la potencia en la carga? R= 106 mArms, 11,2 mW 19.14 ¿Cuál es la ganancia de corriente en el circuito de la Figura 19-19? ¿Y la potencia en la carga? R= la ganancia es 834.3 , 695 mW 19.15. Si en el circuito de la Figura 19.19 se cambia la resistencia de carga de 1 a 2 Ω, ¿cuál será la corriente de salida? ¿Y la potencia en la carga? R= 834 mApp, 174 mW 19.16 Si en el circuito de la Figura 19.19 se cambia la resistencia de 1,8 Ω a 7,5 Ω, ¿cuál será la ganancia de corriente? ¿Y la potencia en la carga? R=ganancia 200 , 40mW 19.17 Un amplificador VCVS utiliza un LM324 con (1 AVOLB) 1000 y f2(OL) 2 Hz. ¿Cuál es el ancho de banda en lazo cerrado? R= 2 kHz 19.18 Si un amplificador VCVS utiliza un LM833 con AVOL 316.000 y f2(OL) 4,5 Hz, ¿cuál es el ancho de banda en lazo cerrado para Av(CL) 75? R= 25 kHz 19.19. Un amplificador ICVS utiliza un LM318 con AVOL 20.000 y f2(OL) 750 Hz. ¿Cuál es el ancho de banda en lazo cerrado? R= 15 MHz Un amplificador ICIS utiliza un TL072 con f2(OL) 120 Hz. Si (1 AVOLB) 5000, ¿cuál es el ancho de banda en lazo cerrado? R = 600000hz

19.21. Un amplificador VCVS utiliza un LM741C con funidad 1 MHz y SR 0,5 V/ s. Si Av (CL) 10, ¿cuál es el ancho de banda en lazo cerrado? ¿Y la máxima tensión de salida de pico no distorsionada en f2(CL)? R= 100 kHz, 796 mVpico

CAPITULO 20: CIRCUITOS LINEALES CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES SEC. 20.1 CIRCUITOS CON AMPLIFICADOR INVERSOR 20.1 En la sonda del circuito de la Figura 20.1, R1=10 MΩ, R2=20 MΩ, R3=15 kΩ, R4= 15 kΩ y R5=75 kΩ. ¿Cuál es la atenuación de la sonda para cada una de las posiciones del conmutador? 20 MΩ =2 10 MΩ

Primera etapa=

segunda etapa=

15 kΩ =1 15 kΩ

,

75 kΩ =5 15 kΩ Amplificador inversor con ganancia de 2

Amplificador inversor con ganancia de 1 a 5

20.2 En el amplificador de alterna inversor de la Figura 20.2, R1=1.5 kΩ, Rf=75 kΩ, RL =15 kΩ, C1=1 µF, C2=4.7 µF y funidad =1 MHz. ¿Cuál es la ganancia de tensión en la banda media de frecuencias del amplificador? ¿Cuáles son las frecuencias de corte superior e inferior? Av =

−Rf R1

Av =

−75 kΩ =−50 1.5 kΩ

f c1=

1 2 π (R1 C 1)

f c1=

1 =106.1 Hz 2 π (1.5 kΩ)(1 µF)

*Frecuencia de corte superior

f c2=

1 2 π (RLC 2)

f c2=

1 =2.25 Hz 2 π (15 kΩ)(4.7 µF)

*Frecuencia de corte inferior

20.3 En el circuito con ancho de banda ajustable de la Figura 20.3, R1=10 kΩ y Rf=180 kΩ. Si la resistencia de 100 Ω se cambia por otra de 130 Ω y la resistencia variable es 25 kΩ, ¿cuál será la ganancia de tensión? ¿Y los valores máximo y mínimo del ancho de banda si funidad=1 MHz? Av =

−Rf R1

Av =

−180 kΩ =−18 10 kΩ

B min =

10 kΩ∥130 Ω =0.00071 180 kΩ

B max=

10 kΩ ∥25.13 kΩ =0.039 180 kΩ

* Si funidad=1 MHz f 2( CL) min=(0.00071 ) (1 MHz ) =0.71 kHz f 2(CL) max=( 0.039 )(1 MHz) =39 kHz 20.4 ¿Cuál es la tensión de salida en la Figura 20-37? ¿Cuáles son los valores máximo y mínimo del ancho de banda? (Utilice funidad=1 MHz.) Av =

−Rf R1

Av =

V out=V ¿∗Av

−100 kΩ =−66.6 1.5 kΩ V out=4 mV∗−66.6 =−266.4 mV

B min =

1.5 kΩ ∥100 Ω =0.00093 100 kΩ

B max=

1.5 kΩ∥5.1 kΩ =0.011 100 kΩ

f 2( CL) min=(0.00093 ) (1 MHz ) =0.93 kHz f 2( CL) max=( 0.011 )( 1 MHz) =11 kHz SEC. 20.2 CIRCUITOS CON AMPLIFICADOR NO INVERSOR 20.5 En la Figura 20.4, R1=2 kΩ, Rf=82 kΩ, RL=25 kΩ, C1=2,2 µF, C2=4.7 µF y funidad= 3 MHz. ¿Cuál es la ganancia de tensión en la banda media de frecuencias del amplificador? ¿Cuáles son las frecuencias de corte superior e inferior? Av

Rf +1 R1

Av

82kΩ +1=42 2kΩ

f c1=

1 2 π (R1 C 1)

f c1=

f c2=

1 2 π (RLC 2)

f c2=

1 =0.72 Hz 2 π (100 kΩ)(2.2 µF )

1 =1.35 Hz 2 π (25 kΩ)(4.7 µF)

*Frecuencia de corte inferior

*Frecuencia de corte superior

20.6 ¿Cuál es la ganancia de tensión en la banda media de frecuencias del circuito de la Figura 20-38? ¿Cuáles son las frecuencias de corte superior e inferior? Av

Rf +1 R1

f c1=

1 2 π (R1 C 1)

Av

150 kΩ +1=46.45 3.3 kΩ

f c1=

1 =1.59 Hz 2 π (100 kΩ)(1 µF)

f c2=

1 2 π (RLC 2)

f c2=

1 =1.59 Hz 2 π (10 kΩ)(10 µF )

20.7 En el amplificador distribuidor de la Figura 20.5, R1=2 kΩ, Rf=100 kΩ y v in=10 mV. ¿Cuál es la tensión de salida en A, B y C? Av

Rf +1 R1

V out=V ¿∗Av

Av

100 kΩ +1=51 2kΩ

V out=10 mV∗51=510 mV

*Tensión en A, B Y C

20.8 El amplificador con JFET conmutador de la Figura 20.6 tiene los valores siguientes: R1=91 kΩ, Rf=12 kΩ y R2= 1kΩ. Si vin= 2 mV, ¿cuál es la tensión de salida cuando la puerta está a nivel bajo? ¿Y cuando está a nivel alto? Puerta a nivel bajo

V out=V ¿∗ Av Puerta a nivel alto

V out=V ¿∗Av

Av =

Rf +1 R1

Av =

12 kΩ +1=0.13 91 kΩ

V out=2 mV∗0.13=0.26 mV

Av =

Rf +1 R 1 ∥R 2

Av =

12 kΩ +1=12.12 91 kΩ ∥1 kΩ

V out=2 mV∗12.12=24.24 mV

20.9 Si VGS(off)= -5 V, ¿cuáles son los valores máximo y mínimo de la tensión de salida en el circuito de la Figura 20.39? Puerta a nivel bajo

V out=V ¿∗ Av Puerta a nivel alto

V out=V ¿∗Av

Av =

Rf +1 R1

Av =

68 kΩ +1=4.4 20 kΩ

V out=1mV ∗4.4=4.4 mV

Av =

Rf +1 R 1 ∥R 2

Av =

68 kΩ +1=71.40 952.28 Ω

V out=1mV ∗71.40=71.40 mV

20.10 La referencia de tensión de la Figura 20.7 se modifica de modo que R1=10 kΩ y Rf=10 kΩ. ¿Cuál es la nueva tensión de referencia de salida? Av =

Rf +1 R1

Av =

10 kΩ +1=2 10 kΩ

V out=2 ( 2.5 V ) =5 V

V out= Av (2.5 V )

SEC. 20.3 CIRCUITOS INVERSOR Y NO INVERSOR 20.11 En el inversor ajustable de la Figura 20.10, R1=1 kΩ y R2=10 kΩ. ¿Cuál es la ganancia máxima positiva? ¿Y la ganancia máxima negativa? −10< Av< 0

20.12 ¿Cuál es la ganancia de tensión en el circuito de la Figura 20-11 si el cursor se encuentra en el extremo puesto a tierra? ¿Y cuándo se encuentra a una distancia del extremo puesto a tierra que es igual al 10% del recorrido? Av= 1 y cuando es el 10% del recorrido= 0.1 20.13 En la Figura 20.12 se utilizan resistencias de precisión. Si R=5 kΩ, nR=75 kΩ y nR/(n-1)R=5,36 kΩ, ¿cuáles son los valores máximos positivo y negativo de la ganancia? Av

−nR =−n R

Av

−75 kΩ =−15 5 kΩ

Av (inv)=− 15 Av (no )=2 ( 15) =30

Av (no)=2 n

Av =Av (no )+ Av (inv )=n

Av =30+(−15 )=15

20.14 En el circuito desfasador de la Figura 20.13, R=10 kΩ, R=22 kΩ y C=0.02 µF. ¿Cuál es el desfase cuando la frecuencia de entrada es igual a 100 Hz? ¿Y cuándo es 1 kHz? ¿Y cuándo es 10 kHz? 1 f c= 2 π (RC) ∅=−2 arctang

f c= f fc

Cuando f=100 Hz ∅=−2 arctang

100 Hz =−30.90° 361.71 Hz

1 =361.71 Hz 2 π (22 kΩ)(0.02 µF )

Cuando f=1 KHz ∅=−2 arctang

1 kHz =−140° 0.36 kHz

Cuando f=10 KHz ∅=−2 arctang

10 kHz =−175.87 ° 0.36 kHz

SEC. 20.4 AMPLIFICADORES DIFERENCIALES 20.15 El amplificador diferencial de la Figura 20.14 tiene los valores siguientes: R1=1,5 kΩ y R2=30 kΩ. ¿Cuál es la ganancia de tensión diferencial? ¿Y la ganancia en modo común? (Tolerancia de las resistencias ±0,1 por ciento). Av =

−R 2 R1

Av =

−20 kΩ =−20 1 kΩ

Av ( cm) =±2 (0.1 % ) =± 2( 0.001 ) =± 0.002 Av ( cm) =± 4 ( 0.1 %) =± 4 ( 0.001 ) =± 0.004 ± 0.002< Av (cm)...