Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Electrónica Fundamentos de Electrónica
Ejercicio 1 1 K Ω i1
+
2 K Ω
i2
v (t) i -
2V
v0
3V
vi [V] +6
1
2
3
t[mseg]
-6
Suponiendo el modelo ideal para los diodos, a) Dibuje la forma de onda de v 0 (calibrada) b) ¿Cuál corriente tiene mayor valor medio, i1 o i2?
Ejercicio 2 +12 V 1K
ID1 D1 100Ω
VA
VB D3
D4 D2 ID2
1K
En el circuito de la figura, V A A y V B pueden ser alternativamente conectados a +12[V] o a 0[V]. Considerando todos los diodos como ideales, calcule ID1 e ID2 para todas las combinaciones de V A A y V B.
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 3 iD[mA] 4K
2K
4
2K
iD
6K
+ D v0 -
4K
12[V]
3 2 1 0 0.5
1
1.5
2
vD[V]
Calcule v D e iD.
Ejercicio 4 Para el circuito de la figura, D1 y D2 son diodos emisores de luz; considere para ellos que su característica v-i es la de un diodo ideal (cortocircuito al conducir, y circuito abierto cuando están con polarización inversa). vi [V]
500Ω
+ v (t) i -
+10
i D1 3[V]
D2 .5
v0
1
1.5
t[seg]
5[V] -10
Si la señal de entrada v i es una onda triangular de amplitud “peak-to-peak” de 20[V] y frecuencia 1[Hz], grafique las formas de onda de la tensión de salida v 0 y de la corriente que circula por la resistencia. Si la luminosidad (brillo) de cada LED es directamente proporcional al valor medio de la corriente que circula por él, ¿Cuál brilla más? ¿Es posible que ambos LED’s estén simultáneamente encendidos (conduciendo)? ¿Durante qué porcentaje del tiempo está encendido D1? ¿Durante qué porcentaje del tiempo está encendido D2? ¿Durante qué porcentaje del tiempo están ambos apagados?
2
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 5 Repita el ejercicio anterior agregando a la señal v i un valor continuo de -1[V]. vi [V] +9
.45
1
1.45
2
t[seg]
-11
Ejercicio 6 Obtenga la CPM (característica v-i) de los circuitos siguientes:
a)
b) i
i
+
+ vi
1K
1K
1K
1K
vi
500Ω
-
1V
2V
3V
1V
2V
3
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 7 Para el regulador con Zener de la figura, vr = 1 ⋅ sen ( 2π ⋅100t ) y el diodo es “ideal”. R
iz iz
v r
100Ω
vz
10V
6
vz[V]
a) Calcule el valor máximo que puede asumir R (Rmax), tal que i z ≥ 0 . b) Calcule el valor mínimo que puede asumir R (Rmin), tal que i z ≥ 60 [ mA] . c)
Eligiendo R = ( R min + R max ) 2 , calcule el valor máximo y mínimo alcanzados por i z .
Ejercicio 8 Recordar que un diodo de silicio de “pequeña señal” el voltaje en la zona de conducción disminuye aproximadamente a 2[mV/K]. Para un diodo que tiene una caída de 0,600[V] con una corriente de 1[mA] a una temperatura de 25ºC, encuentre el voltaje si la corriente se mantiene y la temperatura alcanza 175ºC.
Ejercicio 9 Dibuje la característica V-A (CPM: Característica de Punto Motriz) para los circuitos de la figura. Los diodos son típicos de silicio y pequeña señal operando a 300ºK. Suponga 0,6[V] para todos los diodos (incluyendo Zeners) en la zona de polarización directa. Los voltajes de ruptura inversa para los diodos Zener se indican en cada caso.
i
i
i + v -
+ v a)
6.8[V]
b)
5.6[V]
+ v -
5.6[V] c)
4
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 10 Usando método gráfico (recta de carga), encuentre el punto de trabajo para los elementos no-lineales de cada circuito de la figura. iD 1.5K + vD
4[V]
iD
+ vD 200Ω
5[mA]
-
200Ω
iD [mA] 3
2
1
0.2
0.4
0.6
vD [V]
0.8
Ejercicio 11 Considerando el modelo ideal para los diodos, encuentre el valor de Vx y de Ix en los siguientes circuitos:
10[V]
Ix
Ix
2K
5K
+ Vx -
2K 10[V]
10[V]
+ Vx -
(a)
2K Ix
+ Vx -
(c)
(b) Ix
5K D1
10K 1K
10[mA] 1K
(d)
+ Vx -
Ix
15[V]
D2
5K
10K
+ Vx -
(e)
5
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
1.5K D1
2.2K
Ix
D1
15[V]
D2
+ Vx -
D2
Ix 15[V]
1K
3[V]
15[V]
1K
(f)
+ Vx -
(g)
1K
1K D1
1K
1K + Vx -
Ix
15[V]
15[V] D2
D3
(h)
Ejercicio 12 Usando un modelo ideal para todos los diodos, indique cuáles de ellos conducen, en cada caso. D1
D1
1K
2K
2K
1K
D2
2K
D2
1K
6[V]
6[V]
D3
1K
D3
2K
(a)
2K
1K
2K
1K
(b)
6
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 13 Determine en cada caso, el voltaje en el diodo y, si está en conducción, la corriente que circula por él.
1.5
8K
2K
4K
12[V]
D
3K
1
2K
0.5
iD [mA]
D
4K
8K
3K
0.5
(1.a)
1
(1.b)
vD [V]
Sugerencia: Asuma inicialmente un modelo ideal para determinar si está en conducción o en polarización inversa. De acuerdo a su conclusión preliminar reemplace el diodo por su modelo lineal a trazos, o por lo que corresponda, y calcule. Verifique.
Ejercicio 14 Para el circuito de la figura considere diodos ideales. Calcule la corriente en cada uno.
1K
1K
1K
1K
8[V]
D1
12[V] D2
D3
Ejercicio 15 El circuito de la figura constituye un atenuador variable controlado por la fuente de tensión continua Vc. 1K
10K V i
V 0
Vc
Calcule la relación
V 0 V i
para:
a) Vc= 5[V] b) Vc= 15[V] 7
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 16 El circuito de la figura es una síntesis aproximada de la parábola de segundo grado: la corriente i [mA] es numéricamente igual al cuadrado de la tensión v [V]; presenta relaciones numéricas exactas para valores enteros de la tensión entre 0[V] y 5[V].
D0
D1
D2
D3
D4
1K
R 1
R 2
R 3
R 4
1V
2V
i + v -
3V
4V
Considere el modelo ideal para los diodos. Responda a las siguientes preguntas: a) Determine el valor de las resistencias R1, R2, R3 y R4. b) Determine el valor de i cuando v=2.5[V].
Ejercicio 17 Se utilizan dos diodos –diferentes entre sí- cuyas curvas V-A son: iD [mA]
iD [mA]
1
1
0.5
0.5
1
2
0.5
vD [V]
D1
1
vD [V]
D2
a) Si se conectan en serie entre sí y con una fuente continua de 5[V] y una R de 5[K Ω], encuentre el voltaje en cada uno. b) Si se conectan en paralelo entre sí y luego en serie con una R de 2[K Ω] y una fuente V, encuentre la corriente en cada uno para: a. V=2[V] b. V=3[V] c. V=4[V] 2K D1
+ VD1 -
D2
+ VD2 -
5V
i1 V
D1
i2 D2
8
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 18 Para el circuito de la figura, encuentre el valor de Vx y de Ix. (D1 y D2 son “ideales”). 10K D2
5K
Ix
15[V]
+ Vx -
D1
10K
5K
Ejercicio 19 Un mismo diodo –ideal- se instala alternativamente en dos circuitos simples:
4K
2K 6[V]
12[V]
D
4K
4K
8K
D
4K
2K
8K
(a)
(b)
a) ¿En cuál caso conduce? Calcule la corriente por el diodo. b) ¿En cuál caso no conduce? Calcule el voltaje inverso.
Ejercicio 20 Para el diodo, conocido a través de su característica gráfica, determine la corriente que circula por él. iD [mA]
2
2K
6K D
8[V]
6K
1
2K
12[V] 1
2
3
vD [V]
9
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 21 El circuito de la figura sintetiza mediante aproximación por trazos rectos una parábola de 3er grado: la corriente i (expresada en [mA]) es igual al cubo de la tensión v (expresada en [V]) proporcionando relaciones exactas para valores enteros de v entre 0[V] y 5[V].
i
D0
D1
D2
D3
D4
1K
R 1
R 2
R 3
R 4
1V
2V
+ v 3V
4V
a) Considerando diodos ideales, calcule el valor de cada resistencia R1, R2, R3 y R4. b) Calcule el valor de i para v=3,5[V].
Ejercicio 22 Se poseen los siguientes circuitos: (a)
vi
C
R v Ra
(b)
vi C
R
+ vRb -
Compare ambos circuitos rectificadores, considerando que v i, R y C son valores comunes: ¿Cuál tensión tiene mayor valor medio, v Ra o v Rb? ¿Cuál tensión tiene mayor componente alterna? ¿Cuál es la frecuencia fundamental de la componente alterna en cada v R si vi = Vi cos ( 2π 50t ) .
10
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 23 En el circuito de la figura, ambos diodos presentan igual característica, indicada en la gráfica. iD [mA]
1K 2
D1
D2
Vx
1
1K
1[V]
2
1
vD [V]
3
a) Calcule el valor de la corriente en cada diodo, para Vx=2[V]. b) Repita para Vx=10[V] c) Encuentre el valor de Vx para el cual ambas corrientes son iguales.
Ejercicio 24 Vi(t)
3[V]
1K
2[V]
+ Vi -
i1
D1
i2 1[V]
D2
1[V]
2[V]
v0
1
4
6
8
t[mseg]
…. ….
-6[V]
Considere ambos diodos ideales. a) Dibuje –calibrada- la forma de onda de v 0. b) Calcule el valor medio de la corriente i1. c) Calcule el valor medio de la corriente i2.
11
Fundamentos de Electrónica – Guía de ejercicios #1
Ejercicio 25 Para un rectificador de Onda Completa existen básicamente dos configuraciones alternativas, conocidas comúnmente como “de puente de diodos” y “de punto medio”. a) Comente –comparándolas- ambas configuraciones. b) Indique algún criterio, como ejemplo, que permita optar por una u otra para satisfacer algún requerimiento específico.
Ejercicio 26 En el circuito de la figura, determine cuáles diodos conducen. Considere todos los diodos “ideales” y R=1500[Ω]R
R
R
D1
D3
12[V]
R
D2
R
R
R
R
Ejercicio 27 Los diodos DA y DB son iguales entre sí y conocidos por su característica v-i e n forma gráfica. DA 2K
24[V]
2K
DB
2K
2K
12[V]
iD [mA]
4 3 2 1
1
2
3
vD [V]
a) Determine cuál conduce y –para él- calcule la corriente que circula y el voltaje directo. b) ¿A qué valor debería cambiar la fuente de C.C. de +12[V] para revertir la conducción/no conducción entre ambos diodos?
SOS/LAF abril de 2003 12
