Examen de Electrónica UB 2015 · final avaluació única gener 2015

Pregunta 1 (0,15 punts). Llei d'Ohm

La llei d'Ohm estableix fonamentalment que:

Pregunta 2 (0,15 punts). Comportament del condensador

Indiqueu quina de les següents afirmacions descriu correctament el comportament intern d'un condensador:

Pregunta 3 (0,15 punts). Principi de superposició

En anàlisi de xarxes elèctriques lineals, en què es basa el principi de superposició?

Pregunta 4 (0,15 punts). Circuit rectificador amb díode i condensador

Considerant que l'entrada $V_i$ és una tensió sinusoïdal d'amplitud superior a la tensió de llindar del díode $V_\nu$, quin comportament presenta la tensió de sortida $V_o$ al condensador en el circuit següent?

Pregunta 5 [0,15 punts]. Retallador amb díode i font contínua

En el circuit de la figura, calculeu la tensió de sortida $v_O$ si la tensió d'entrada és $v_I = 10\text{ V}$ (considereu una caiguda en el díode de $0{,}7\text{ V}$ quan condueix):

Pregunta 6 [0,15 punts]. Transistor NMOS amb Vg = Vd

Si en un transistor NMOS unim la porta i el drenador de manera que $V_G = V_D$, podem afirmar amb certesa que:

Pregunta 7 [0,15 punts]. Tensió llindar VT del MOSFET

Respecte a la tensió llindar $V_T$ d'un transistor de tipus MOSFET:

Pregunta 8 [0,15 punts]. Resistència de canal en regió lineal per a un NMOS

A la zona lineal (òhmica o tríode profunda) d'un NMOS, la resistència interna del canal:

Pregunta 9 (0,15 punts). Família lògica CMOS

La tecnologia de circuits lògics CMOS es caracteritza per fer ús de:

Pregunta 10 (0,15 punts). Definició de pols en el domini de Laplace

En el domini complex de la transformada de Laplace, els pols d'una funció de transferència racional es defineixen com:

Pregunta 11 (0,15 punts). Transformació de components passius a Laplace

Quan es modelen els components passius (R, L, C) a l'espai de Laplace tenint en compte el seu estat previ:

Pregunta 12 (0,15 punts). Resposta permanent de circuits lineals

En un sistema o circuit lineal i invariant en el temps sotmès a una excitació sinusoïdal en règim permanent, el senyal de sortida és:

Completament indeterminat a priori.

Si a una determinada freqüència el diagrama de Bode d'amplitud d'un circuit indica un guany de -20 dB, quina amplitud tindrà el senyal de sortida si l'entrada és una ona sinusoïdal de 10 V d'amplitud?

Un circuit determinat presenta dos pols en el pla complex situats en $p_1 = -2 + 2j$ i $p_2 = 2 - 2j$. És estable aquest circuit?

Si la funció de transferència d'un circuit compta amb dos zeros i tres pols a freqüències finites, quin serà el pendent del diagrama de Bode de magnitud a molt altes freqüències (per sobre de tots els seus pols i zeros)?

En expressar el comportament d'una resistència en el domini de Laplace, el valor de la seva impedància equivalent:

Pregunta 17 (0,15 punts). Funció esglaó unitari en temps negatiu

Quin és el valor de la funció esglaó unitari estàndard $u(t)$ quan s'avalua en $t = -3$?

Pregunta 18 (0,15 punts). Tensió diferencial nul·la en un AO

Un amplificador operacional ideal està alimentat a $V_{cc+} = +15\text{ V}$ i $V_{cc-} = -15\text{ V}$. Si les tensions dels seus terminals d'entrada compleixen $v_+ = v_-$, quina és la tensió de sortida esperada si no hi ha tensió de desplaçament (offset)?

Pregunta 19 (0,15 punts). Condicions d'amplificador operacional en zona lineal

Quines hipòtesis de càlcul cal aplicar per a resoldre un circuit amb amplificadors operacionals ideals funcionant en la seva zona lineal?

Pregunta 20 (0,15 punts). AO realimentat negativament amb sortida a Vcc+

Un amplificador operacional configurat amb una xarxa de realimentació negativa presenta a la seva sortida un nivell de tensió fixat en $V_{cc+}$. A partir d'aquesta dada es pot concloure que:

Considereu el circuit elèctric de corrent continu representat en el següent esquema:

a.

Plantegeu el sistema d'equacions necessari per a resoldre completament el circuit emprant exclusivament les lleis de Kirchhoff (llei dels nusos i llei de les malles). No cal resoldre el sistema; mostreu únicament les equacions definint clarament els corrents i les malles.

Considereu el circuit elèctric de corrent continu representat en el següent esquema:

b.

Calculeu el circuit equivalent de Thévenin ($V_{\text{th}}$ i $R_{\text{th}}$) vist des dels terminals A i B per a la part esquerra del circuit.

c.

Utilitzant l'equivalent de Thévenin obtingut a l'apartat anterior, determineu l'expressió analítica de la tensió de sortida $V_o$ en funció de les tensions de les fonts.

Problema 2 (1,5 punts). Resposta freqüencial i temporal en circuit RLC

Per al circuit que es mostra a continuació:

a)

Obtingueu la funció de transferència $H(s) = \frac{V_o(s)}{V_i(s)}$ aplicant primer el teorema de Thévenin entre els punts A i B de la part esquerra del circuit en l'espai de Laplace (considereu condicions inicials nul·les).

b)

Dibuixeu de forma aproximada el diagrama asimptòtic de Bode de magnitud per als valors $R = 1\ \Omega$, $C = 1\ \text{F}$ i $L = 1\ \text{H}$, indicant clarament els pendents de cada tram. (Nota: Si sorgeixen pols o zeros complexos conjugats, preneu la seva part real en valor absolut com a freqüència característica associada).

c)

Si la tensió d'entrada és un esglaó $v_i(t) = 5 \times u(t)\ \text{V}$, trobeu l'expressió temporal de la sortida $v_o(t)$ per a $t > 0$ emprant els valors numèrics anteriors i condicions inicials nul·les.

Problema 3 (1 punt). Condicionament de senyal per a sensor de grisos amb amplificadors operacionals

Un robot disposa d'un sensor òptic de tons de gris que proporciona una tensió de sortida $V_s$ d'acord amb la gràfica següent:

Dissenyeu un circuit basat en amplificadors operacionals per a transformar aquest senyal i obtenir una tensió de sortida en el rang de 0 V a 10 V per a tot l'espectre de grisos (des del negre fins al blanc). Especifiqueu:

a.

El rang de tensió de sortida de cadascuna de les etapes i els valors recomanats de les tensions d'alimentació ($V_{cc+}$ i $V_{cc-}$) dels amplificadors operacionals.

b.

El diagrama de blocs del sistema de condicionament.

c.

L'esquema elèctric complet del circuit detallant el valor de totes les resistències i tensions de referència emprades.