Examen de Electricitat i Electrònica UAB 2019 · (Gener 2019)

Problema 1 (5 punts). Porta lògica amb transistors PMOS

El circuit de la figura és una porta lògica on les tensions d'entrada prenen els valors $0\text{ V}$ ('0' lògic) o $10\text{ V}$ ('1' lògic). La tensió de llindar dels transistors PMOS és $V_{th} = -2\text{ V}$. Per a l'anàlisi del circuit, empreu el model d'interruptor ideal per als transistors.

a)

Calculeu la tensió de sortida si $V_A = V_B = V_C = 10\text{ V}$ i si $V_A = V_B = V_C = 0\text{ V}$. [1 punt]

b)

Trobeu la intensitat de corrent que flueix per la resistència ($R = 10\text{ k}\Omega$) i la potència dissipada en els dos estats de l'apartat anterior. [1 punt]

c)

Reemplaceu la resistència per una xarxa de pull-down de manera que s'obtingui una porta CMOS ben formada. [1 punt]

d)

De forma equivalent a l'apartat (b), determineu el corrent que travessa la xarxa de pull-down de la porta CMOS i la potència dissipada en els dos estats analitzats a l'apartat (a). [1 punt]

$I$:

$P$:

$I$:

$P$:

e)

Determineu la taula de veritat completa de la porta lògica, assenyalant l'estat de conducció (ON/OFF) de cada transistor. [1 punt]

$V_A$

$V_B$

$V_C$

PMOS A

PMOS B

PMOS C

$V_o$

Problema 2 (5 punts). Xarxa R-2R i amplificador operacional

a)

Per al circuit de la figura a, determineu el valor del potencial $V_+$ com a funció del voltatge d'entrada $V_0$. [0,75 punts]

b)

Per al circuit de la figura b, trobeu el valor del potencial $V_+$ en funció del voltatge d'entrada $V_1$. [0,75 punts]

c)

Per al circuit de la figura c, deduïu la tensió de sortida $V_{\text{out}}$ en funció de les dues entrades $V_0$ i $V_1$. [2 punts]

Ajuda: Empreu el teorema de superposició per a expressar $V_+$ a partir dels resultats obtinguts en els apartats (a) i (b).

d)

Si es retira la resistència de realimentació de l'amplificador operacional (figura d), determineu el valor de $V_{\text{out}}$ en funció de $V_0$ i $V_1$, sabent que la tensió d'alimentació és $V_{CC} = 15\text{ V}$. [1,5 punts]

Ajuda: Utilitzeu l'expressió de $V_+$ trobada a l'apartat (c).