Examen de Electrónica UB 2016 · Final Gener 2016 - Avaluació Única

Pregunta 1 (0,15 punts). Concepte de la llei d'Ohm

La formulació física de la llei d'Ohm estableix que:

Pregunta 2 (0,15 punts). Propietats bàsiques del condensador

Respecte a les característiques d'un condensador, podem afirmar que:

Pregunta 3 [0,15 punts]. Utilitat del principi de superposició

El teorema o principi de superposició és especialment útil per a:

Pregunta 4 (0,15 punts). Símbol de referència de terra

Quina funció desenvolupa el símbol de presa de terra en el circuit següent?

Pregunta 5 (0,15 punts). Càlcul de la tensió de sortida amb díode

Considereu el següent circuit i determineu el valor que pren la tensió de sortida $V_o$ si $V_i = 10\text{ V}$ (adoptant una tensió de llindar del díode $V_\gamma = 0{,}7\text{ V}$):

Pregunta 6 (0,15 punts). Condició d'un transistor NMOS en saturació

En un transistor MOSFET de canal N (NMOS) que opera en la regió de saturació, quina condició s'ha de complir necessàriament?

Pregunta 7 (0,15 punts). Tensió Vds límit tríode-saturació en MOSFET

La tensió entre drenador i font $V_{DS}$ que delimita la transició entre la zona de tríode (òhmica) i la zona de saturació en un transistor MOSFET:

Pregunta 8 (0,15 punts). Resistència de canal NMOS en zona de tríode

La resistència efectiva del canal conductor d'un transistor NMOS quan aquest opera en la zona de tríode...

Pregunta 9 (0,15 punts). Propietat de linealitat de la transformada de Laplace

Gràcies a la propietat fonamental de linealitat de la transformada de Laplace, es pot afirmar que:

Pregunta 10 [0,15 punts]. Definició de pols a l'espai de Laplace

A l'espai de Laplace, els pols d'una funció de transferència o expressió racional $F(s)$ es defineixen com:

Pregunta 11 [0,15 punts]. Model de Laplace d'un condensador amb condicions inicials

Per tal de determinar la transformació completa d'un condensador a l'espai de Laplace tenint en compte el seu estat previ, cal conèixer obligatòriament:

Pregunta 12 [0,15 punts]. Definició de funció de transferència

La funció de transferència d'un sistema o circuit lineal:

Pregunta 13 [0,15 punts]. Càlcul de tensió a partir del guany en dB

Si la corba de mòdul d'un diagrama de Bode ens indica un guany de 40 dB a una certa freqüència de treball, quina serà l'amplitud del senyal sinusoïdal de sortida si l'entrada té una amplitud de 1 V?

Pregunta 14 [0,15 punts]. Anàlisi d'estabilitat i pols complexos

Tenim un circuit la funció de transferència del qual posseeix dos pols amb part imaginària negativa. Podem assegurar que el circuit és estable?

Pregunta 15 [0,15 punts]. Definició de la freqüència de tall a 3 dB

En un filtre passa-baixos, la freqüència de tall es defineix de manera estàndard com:

Pregunta 16 [0,15 punts]. Característiques dels terminals d'entrada d'un AO ideal

Pel que fa als terminals d'entrada inversora (−) i no inversora (+) d'un amplificador operacional considerat ideal, sabem amb certesa que:

Pregunta 17 [0,15 punts]. Rangs de tensió d'alimentació d'un AO

Un amplificador operacional que funciona en zona lineal presenta a la seva sortida un valor de tensió mesurat de 15 V. Tenint això en compte, què podem afirmar sobre la seva polarització?

Pregunta 18 (0,15 punts). Tipologia de circuits de Sallen-Key

Les topologies de filtre actiu de Sallen & Key permeten:

Pregunta 19 (0,15 punts). Avantatges dels filtres actius enfront dels passius

En comparació directa amb els circuits de filtratge passius convencionals, un filtre actiu ofereix l'avantatge clau de poder aconseguir:

Pregunta 20 (0,15 punts). Validesa de Laplace en amplificadors operacionals

És possible emprar l'anàlisi mitjançant la transformada de Laplace en circuits basats en amplificadors operacionals?

Considereu el circuit de corrent continu representat en la següent figura:

a)

Plantegeu el sistema d'equacions necessari i suficient per resoldre totes les variables del circuit aplicant exclusivament les lleis de Kirchhoff (llei dels nusos i llei de les malles). No cal calcular els valors numèrics, només expressar clarament les equacions. Indiqueu també l'expressió analítica que permetria obtenir la tensió $V_o$ un cop coneguts els corrents.

Considereu el circuit de corrent continu representat en la següent figura:

b)

Obtingueu l'equivalent de Thévenin ($R_{th}$ i $V_{th}$) vist des dels terminals A i B per a la subxarxa situada a l'esquerra d'aquests punts. Per al càlcul de la tensió de buit $V_{th}$, apliqueu de forma obligatòria el principi de superposició.

c)

Connectant la càrrega restant a l'equivalent de Thévenin trobat, calculeu la tensió $V_o$ en funció de les fonts del circuit. (Si no heu pogut resoldre l'apartat anterior, preneu com a referència $V_{th} = V_1 + V_2 + V_3$ i $R_{th} = R$).

Problema P2 (1 punt). Polarització i punt de treball d'un transistor NMOS

Trobeu el punt d'operació i les tensions de tots els terminals del circuit amb transistor NMOS de la figura:

Dades del transistor:

Tensió llindar: $V_T = 2\text{ V}$

Paràmetre de transconductància: $\frac{1}{2}k'_n \frac{W}{L} = 1\text{ mA/V}^2$

Alimentacions: $-15\text{ V}$ al bus inferior, referència de terra ($0\text{ V}$) a través de la resistència de drenador de $20\text{ k}\Omega$.

1.

2.

3.

4.

Problema P3 (1,5 punts). Resposta temporal mitjançant la transformada de Laplace

Trobeu l'evolució temporal de la tensió de sortida $v_o(t)$ per al circuit de la figura següent, vàlida per a $t > 0$:

Considereu que el senyal d'entrada és un esglaó unitari de $1\text{ V}$ ($v_i(t) = u(t)$) i que les condicions inicials són nul·les ($v_C(0) = 0$, $i_L(0) = 0$).

Per simplificar els càlculs, obteniu l'equivalent de Thévenin de la xarxa entre els dos terminals de la resistència central $R$.

Dades numèriques dels components (en unitats del SI):

$R = 1\ \Omega$

$C_1 = 0{,}25\text{ F},\ C_2 = 0{,}75\text{ F}$

$L_1 = 1\text{ H},\ L_2 = 1\text{ H}$

(Nota: Si no esteu segurs de la funció $V_o(s)$ obtinguda, podeu utilitzar l'expressió alternativa $V_o(s) = 0{,}05 \cdot \frac{10}{3s^2+6s+6}$).