Universidad Nacional Experimental del Táchira Núcleo de Electrónica y Sistemas Digitales Electrónica I (0225502T) Preparado por: Prof.Joel Moreno Lapso académico: 2010-3 GUIA DE PROBLEMAS PRIMER PARCIAL 1. Considere el circuito regulador de la figura. La tensión inversa de ruptura del zener vale Vzk = 9V y la resistencia rZ = 30Ω. Se trabaja con una fuente de tensión no regulada Vin=15V (±10%). El diseño del regulador se hace para los valores nominales RL=1kΩ, IZ=10mA (corriente inversa por el diodo). Calcule: a) El valor de R, la corriente por ella y el valor nominal de la tensión de salida regulada. b) Si la corriente de carga se reduce en un 50% (debido a una variación en la carga) - ¿cuánto vale el voltaje de salida? - ¿Cuál es la máxima corriente de carga para que la salida está regulada? - ¿Qué voltaje de salida se tendrá en ese caso? R IL RL 2. Diseñe un Sistema de Control de Acceso para el laboratorio de Electrónica y Circuitos, que se active cuando una de las 3 puertas del laboratorio se abra. El sistema debe encender un Led Rojo cuando se Active y un Led Verde cuando esté desactivado. (Parta de una alimentación AC de 120 Vrms con frecuencia de 50 Hz y utilice valores comerciales de los componentes). 3. Se requiere diseñar un circuito que dada una señal de entrada se genere una salida como la mostrada en la figura. Para el diseño se requiere un mínimo de 2 etapas (con Capacitores y Diodos) la cual por cada etapa que se utilice debe trazar la curva característica de transferencia. También debe trazar la curva característica de transferencia de Vo a Vi. 4. La característica V-I aproximada del diodo Zener del circuito de la figura 1 se muestra en la figura 2. En esta figura se indica que existe una cierta corriente (Imax) que en caso de hacerse más negativa, provocaría la destrucción del Zener. Sabiendo que se puede modificar la resistencia RS (Resistencia variable), se pide: a) Calcular el valor de la Resistencia RS que hace que el Zener se encuentre en el punto 1 de la curva de la figura 2. b) Cuál es la tensión más negativa que puede existir en los terminales del Zener sin que se destruya? c) Calcular ahora el valor de RS que hace posible que el Zener alcance el punto número dos de la figura 2. d) El valor de RS calculado en el apartado anterior, ¿Es máximo o mínimo para que el Zener funcione sin peligro de deterioro? ¿Por que? (razone en 2 ó 3 líneas su respuesta). DATOS: VP=15V; RL=2kΩ; VB=10V; Vf=0.6V; RD=1Ω; RZ=2Ω; Imax=0.1A 5. Usando un diodo Zener y cualquier número de resistores disponibles, diseñe un circuito de reducción de voltaje que permita que un radio portátil, normalmente alimentado por una batería de “Radio transistores” estándar de 9V quede alimentada en su lugar a partir de una batería de automóvil de 12 V. La potencia máxima que puede ser disipada por los zener disponible es 1 W. La radio requiere de un máximo de 0.5 W de energía, a todo volumen. La batería del automóvil puede de hecho variar en un rango de 12 a 13.6V dependiendo de su estado y la corriente total utilizada por el automóvil. El valor 13.6V representa el voltaje real en un C.A de una batería de plomo ácido de seis celdas. 6. Diseñe una Fuente de Alimentación partiendo de un voltaje de entrada alterno de 120 Vrms a 60 Hz, para una salida regulada de 18 V, defina el rango que debe tener la carga para garantizar la operación normal de los dispositivos del circuito. (Usar valores comerciales que se anexa en la hoja del fabricante). 7. Explique los modos de operación, símbolo y la curva característica de los siguientes diodos: a) El diodo Varistor; b) El diodo Túnel; c) El diodo schottky; d) El Fotodiodo. 8. Diseñar un circuito triplicador de voltaje 9. Dibuje la señal de salida para el circuito mostrado en la figura, calcule los valores de corriente y voltaje de cada uno de los diodos y grafique la función de transferencia del circuito. Vi = 9 sen(1000t) V. suponga los diodos ideales. 10. Diseñar un circuito triplicador de voltaje. 11. Diseñe un circuito con diodos que permita controlar el sistema que se observa en la figura, el circuito debe activar una red de alarma formada por un led alimentado con 4V encendido, 1 voltio apagado y con una impedancia de 1KΩ. El sistema está formado por dos tanques con sus respectivos sensores de temperatura y nivel; el led debe encenderse cuando los dos tanques al mismo tiempo tengan alguno de sus sensores encendidos. 12. Para el circuito mostrado en la figura, determine el estado de operación de los diodos y las corrientes que circulan por cada uno de ellos, tomando en cuenta que son ideales. 13. Como parte del sistema de monitorización funcional de un avión se requiere un circuito para indicar el estado del tren de aterrizaje antes de tomar tierra. Se enciende un LED verde si los tres mecanismos de aterrizaje se ha activado. Un LED rojo se enciende si cualquiera de los mecanismos falla al extender antes de aterrizar. Cuando uno de los mecanismos se extiende, el sensor correspondiente genera una tensión a nivel alto. Cuando uno de los mecanismos del tren de aterrizaje se recoge, su sensor genera una tensión a nivel bajo. Implementar un circuito que cumpla estos requerimientos. 14. Los diodos del circuito mostrado en la figura 1 poseen una característica I-V como la que aparece en la figura 2. Figura N° 1 Figura N° 2 a) Obténgase la función de transferencia del circuito anterior. b) Calcúlese los valores límite en la tensión de entrada para no destruir ningún diodo. 15. Diseñe una fuente de energía con un rectificador de onda completa, un transformador con razón de vueltas de 4:1 con derivación central y un diodo Zener de 8V y 2W, que proporcione 8V constantes a una carga que varía de 200 a 500 Ω. La tensión de entrada al transformador es de 120 Vrms, 60 Hz. Determine: a) IZMAX e IZMIN. b) VSmín. c) El valor del capacitor necesario. d) El porcentaje de regulación cuando RZ=2Ω 16. El circuito de la Figura 1 corresponde a un recortador, donde los diodos poseen sus respectivas características I-V como las mostradas en la Figura 2 y 3. Calcúlese la función de transferencia (no obtener valores límite de Ve) 17. Para los circuitos de ambas figuras Calcúlese la función de transferencia, los estados del diodo y los voltajes de cada una de las resistencias. 18. Diseñe los siguientes circuitos y dibuje la onda de salida para la siguiente señal de entrada triangular de ± 20V: a) Diseñe un circuito recortador en un rango de 10V y -5V b) A partir de la salida del recortador diseñe un trasladador de nivel con condensador que le de simetría en amplitud a la señal (Sin utilizar fuentes DC) c) Con la salida del trasladador de nivel diseñe un duplicador de voltaje. 19. En el circuito de la figura: a) Hallar el valor de Ve a partir del cual el zener entra en zona Zener siendo las características de los semiconductores las indicadas. b) Si Ve= -10V, hallar la caída de tensión en el diodo D y en el Zener. 20. Dibuje la señal de salida y la curva característica del siguiente circuito: (Vf=0.6V) R D3 D4 + Vs R D2 3,9 V D1 2,4V + Vo -- 21. Para la señal de entrada de la figura, diseñe un circuito con al menos dos recortadores que genere una salida entre 20V y -5V. 22. Diseñe una compuerta AND con diodos para tres entradas partiendo de un voltaje de entrada alterno de 120 Vrms a 60 Hz y utilizando como indicador de salida un Led verde. (Usar los valores comerciales). 23. Dibuje la función de transferencia del circuito de la figura para una señal de entrada de 20 V AC. Represente los diodos con el modelo lineal con Vd= 0,65 V y rd = 20 Ω. El voltaje del zener es de 8,2 V a 10 mA con un rs =20 Ω. 24. Diseñe un circuito que pueda transformar un voltaje de entrada triangular de 10 Khz de ± 6V de pico en la forma de onda que aparece en la figura (No puede utilizar fuentes DC) 25. Considere un diodo de unión pn que obedece a la ecuación de shottky, la corriente del diodo es aproximadamente de 1μA. a) ¿De que tamaño debe ser el parámetro IS de corriente del diodo si un valor supuesto VF=0.7V debe resultar válido a la temperatura ambiente (VT≈ 25mV)? (Suponga que n=1) b) Determine el valor requerido de IS si la conducción en polarización directa de un diodo se supone inicia con un nivel de corriente de 1μA y se suponen valores de VF= 0.6V y n=1 para el diodo en esta temperatura. c) Si IS= 2 x 10-15A y n=1, ¿qué valor deberá seleccionarse para VF? Analice el siguiente circuito y llene la tabla. Los sensores pueden tomar un valor de 0V o 10V. Suponga los diodos ideales (D1,D2,D3), para el Led rojo VF=1.5V, el Led verde VF=2.7V. 26. Nota: Para el estado de encendido = ON, Para el estado de apagado = OFF ENTRADAS DE LOS SENSORES Sensor A 0 volts 0 volts 0 volts 0 volts 10 volts 10 volts 10 volts 10 volts Sensor B 0 volts 0 volts 10 volts 10 volts 0 volts 0 volts 10 volts 10 volts Sensor C 0 volts 10 volts 0 volts 10 volts 0 volts 10 volts 0 volts 10 volts D1 D2 ESTADO DE SALIDA D3 LED ROJO LED VERDE 27. Una fuente regulada formada por un puente rectificador alimentado por transformador, un filtro capacitor C1, un resistor en serie R1 y un diodo zener, opera a partir de una línea de energía de 230 Vrms 50 Hz. La carga consiste en una maquina de anestesia, que requiere 6V de energía y utiliza en promedio 25 mA de corriente. (20 Pts.) a) Determine los valores de R1, C1 y Vzk y la relación de vueltas del transformador si la fuente debe proporcionar 6V constantes con un rizo mínimo. b) La potencia máxima disipada en el zener y en el resistor R1 230 Vrms