Examen de Electrónica UB 2016 · final d'avaluació única (Gener 2016)

Preguntes 1-10. Qüestionari teòric (Part I)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

a.

Si en un resistor de valor $R$ s'estableix una caiguda de potencial d'1 V, es pot concloure que:

b.

Si entre els terminals d'un condensador de capacitat $C$ hi ha una diferència de potencial de 10 V:

Preguntes 1-10. Qüestionari teòric (Part I)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

c. El procediment basat en la linealitat anomenat principi de superposició consisteix a:

Preguntes 1-10. Qüestionari teòric (Part I)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

d.

Observeu el circuit de la figura següent, on el senyal d'entrada és altern i sinusoïdal amb pic superior a $V_\gamma$, prenent la sortida en borns del condensador:

e.

En el muntatge mostrat a continuació, determineu el valor del voltatge $v_o$ quan l'entrada val $v_i = 1\text{ V}$:

Preguntes 1-10. Qüestionari teòric (Part I)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

f.

En un transistor NMOS on el potencial de porta és exactament igual al de drenador ($V_G = V_D$), es pot garantir que:

.

g.

La tensió de llindar $V_T$ en un dispositiu MOSFET:

.

h.

La resistència interna de canal en un transistor NMOS polaritzat en tríode lineal:

.

Preguntes 1-10. Qüestionari teòric (Part I)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

i.

Sent $u(t)$ el graó unitari continu, quant val el terme $5 \cdot u(5)$?

.

j.

Segons el principi de linealitat que regeix la transformada de Laplace:

.

2. Preguntes 11-20. Qüestionari teòric (Part II)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

a.

Per tal d'expressar el circuit equivalent d'un condensador en el domini transformat de Laplace de forma completa, cal especificar:

.

2. Preguntes 11-20. Qüestionari teòric (Part II)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

b.

La funció de transferència d'un sistema lineal:

c.

Si el traçat d'amplitud d'un diagrama de Bode presenta un guany de 0 dB a una pulsació concreta, quina serà l'amplitud de sortida davant una entrada sinusoïdal de 10 V de pic a aquesta mateixa freqüència?

d.

Un sistema lineal té una funció de transferència amb quatre pols. Si se sap que un d'ells està situat a $p_1 = -2 + 2j$, es pot afirmar que el circuit és estable?

2. Preguntes 11-20. Qüestionari teòric (Part II)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

e.

La freqüència de tall d'un filtre actiu passa-baixos s'estableix com:

j.

Mitjançant l'estructura clàssica de Sallen-Key és possible:

2. Preguntes 11-20. Qüestionari teòric (Part II)

Trieu l'única opció vàlida per a cadascuna de les següents deu qüestions:

f.

En un amplificador operacional en règim no lineal (llaç obert o saturació), què passa si el potencial no inversor és inferior a l'inversor ($v_+ < v_-$)?

g.

Respecte a les entrades no inversora (+) i inversora (-) d'un amplificador operacional ideal, és cert que:

h.

Quines condicions d'anàlisi s'apliquen per estudiar operacionals quan treballen en règim de saturació (zona no lineal)?

i.

Un amplificador operacional que funciona en zona lineal proporciona a la seva sortida un voltatge de 15 V. En aquestes condicions es compleix que:

Problema 1. Lleis de Kirchhoff i teorema de Thévenin amb superposició

Considereu el circuit de corrent continu il·lustrat en l'esquema:

a)

Plantegeu el sistema d'equacions necessari per determinar totes les variables mitjançant l'ús exclusiu de les lleis de Kirchhoff (sense necessitat de resoldre'l numèricament). Indiqueu així mateix l'expressió que permetria aïllar la tensió d'interès $V_o$ a partir dels corrents de branca trobats.

Problema 1. Lleis de Kirchhoff i teorema de Thévenin amb superposició

Considereu el circuit de corrent continu il·lustrat en l'esquema:

b)

Calculeu el circuit equivalent de Thévenin ($V_{th}$ i $R_{th}$) vist des dels terminals A i B cap a la subxarxa situada a la seva esquerra. Per deduir el voltatge de Thévenin $V_{th}$, apliqueu estrictament el mètode de superposició.

c)

Connectant l'equivalent trobat a la part dreta del circuit, calculeu el valor final de $V_o$. (En cas de no haver completat l'apartat anterior, preneu com a valors auxiliars: $V_{th} = V_1 + V_2 + V_3$ i $R_{th} = R$).

Problema 2 (1 punt). Polarització de transistors MOSFET en cascada

Per al circuit electrònic amb dos transistors NMOS representat en la figura, determineu totes les tensions de nus i els corrents de polarització. Dades per a ambdós dispositius: $K'_n \frac{W}{L} = 1\text{ mA/V}^2$ i tensió de llindar $V_T = 2\text{ V}$. (En cas que algun d'ells treballi en tríode, utilitzeu l'aproximació de tríode lineal).

1.

Primer transistor (esquerra):

2.

Segon transistor (dreta):

Problema 3 (1,5 punts). Resposta transitòria d'un circuit RLC mitjançant la transformada de Laplace

Trobeu l'evolució temporal de la tensió $v_o(t)$ per a tot $t > 0$ en el circuit mostrat a continuació:

L'interruptor ha romàs en posició tancada durant un temps indefinit i s'obre sobtadament a l'instant $t = 0$.

Preneu els següents valors dels components per simplificar els càlculs: $R = 1\ \Omega$, $C = 0{,}5\ \text{F}$ i $L = 1\ \text{H}$.

(En cas de dubte amb l'expressió obtinguda per a $V_o(s)$, podeu fer servir: $V_o(s) = \frac{2s+10}{3s^2+12s+15}$).

a)

Condicions inicials a $t = 0^-$: tensió al condensador $v_C(0^-)$ i corrent a la bobina $i_L(0^-)$ en funció de $V_f$:

b)

Expressió de la tensió $V_o(s)$ en el domini de Laplace (substituint els valors numèrics $R=1$, $C=0{,}5$, $L=1$ i en funció de $V_f$):

c)

Evolució temporal $v_o(t)$ per a $t > 0$ (en funció de $V_f$):