PROBLEMAS RESUELTOS
DE ELECTRÓNICA
ejercicios resueltos de electrónica analógica

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Ejercicios de electrónica analógica

Nos proponemos definir las formas de operación de la configuración que se indica en la figura adjunta. El transistor es de silicio, del tipo NPN. Presenta corrientes despreciables de origen térmico. Cuándo conduzca, supondremos que la diferencia de potencial, \( V_{BE} \), permanece constante y es igual a 0,6 V. Red de salida del transistor está idealizada: Las características estáticas en el plano \((i_C , V_{CE}) \) son horizontales y equidistantes.

circuito electronico


La amplificación estática, \( \beta_s \) del transistor tiene un valor de 100. Supondremos que la operación es a bajas frecuencias: La corriente de colector, \( i_C \), para una operación normal de amplificador, es de índole tal qué \( i_C = \beta· i_B \). Además supondremos que la diferencia de potencial \( V_{CE}(sat) \) es 0.
Determínese la ecuación que enlaza a \( V_CE \) con \( i_C \) y trácese la recta de carga estática de la configuración, en el plano (\(i_C , V_CE \)) de las características de salida.
Determínese el punto de reposo \( M_o \) en el plano \( i_C , V_CE \).
Determínese la característica de transferencia \( u_s=f(e_g) \). Además, determina si los valores límites de \( e_g \) que hagan que:

    Sí \( e_g < e_g (\min)\) el transistor se bloquea
    Sí \( e_g > e_g(\max)\) el transistor está saturado.
    Sí \( e_g(\min) < e_g < e_g(\max)\) El transistor funciona como un amplificador.
Respuesta al ejercicio 24
Con las convenciones de la figura tenemos:
    \( V_{CE} = V_E - R_E·i_E \quad ; \quad i_E = i_C + i_B \)
Cuando la corriente \( i_C \) difiere de la \( i_B \) se puede escribir:
    \( V_{CE} = V_E - R_E·i_C \)
Por la que la recta de carga estática es:
    \( A : (V_{CE} = 20 V \: ;\; i_C = 0)\quad ; \quad B : (V_{CE} = 0 V \: ;\; i_C = 20 mA) \)

circuito electronico

Para el punto de reposo se ha de cumplir \( e_g = 0\) ; por lo tanto:
    \( E_G = R_g·I_B + V_{BE} + R_E·I_E\quad ; \quad I_C = \beta I_B \: ;\: I_E = I_C + I_B \)
De donde se deduce:
    \( \displaystyle I_C = \frac{\beta(E_C - V_{BE}}{R_g + (1+\beta)R_E}\simeq 7,8\: mA \)
Y por consiguiente \( V_{CE} \simeq 12,2 V \)
Tenemos entonces que para él punto de trabajo \( M_o \), el transistor no está bloqueado ni saturado.
Para el tercer caso podemos plantear las ecuaciones:
    \( \begin{array}{l}
    E_G + e_g = R_gi_B + V_{BE} + u_s \qquad (1) \\
     \\
    u_s = R_E(i_C + i_B)\qquad (2) \\
     \\
    i_C = \beta·i_B\qquad (3)
    \end{array} \)
y (2) con (3) nos dan:
    \( \displaystyle i_B = \frac{u_s}{R_E(1 + \beta)} \)
Por lo que al sustituir en (1) obtenemos:
    \( \displaystyle \begin{array}{l}
    E_g + e_g = \left[1 + \frac{E_g}{R_E(1 + \beta)}\right]u_s + V_{BE} \Rightarrow \\
     \\
    \Rightarrow u_s = \frac{E_G + e_g - V_{BE}}{1 + [R_g/(1+\beta)R_E]}
    \end{array} \)
Lo cual nos da numéricamente \( u_s = 7,8+0,83·e_g\). Relación que solo es válida si se cumple \( 0<u_s<20V \).
Si \( u_s=0 \), entonces \( e_g =-9,4 V\), y el transistor se encuentra en el límite del bloqueo.
Sí \( u_s = 20 V\) entonces \( e_g= +14,7 V\) , y el transistor está en el límite de la saturación.
Sí \( e_g < - 9,5 V\), el transistor está bloqueado; sí \( e_g> + 14,7 V\) está saturado.
De todo lo anterior se tiene:
    \( e_g (\min) = -9,4\: V \quad ; \quad e_g (\max) = + 14,7 \:Vi \)

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Página publicada por: José Antonio Hervás