PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA (Transistores CC)

31 Pages·2012·0.16 MB·Spanish

Transistores C.C.

PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA
ANALÓGICA
(Transistores C.C.)

Escuela Politécnica Superior
Profesor. Darío García Rodríguez

1
Transistores C.C.
1.2.- En el circuito de la figura si α=0.98 y V = 0.7 Voltios, calcular el valor de
BE
la resistencia R , para una corriente de emisor 2 mA
1

R1 2k IC+I1

I
I1 C
I
B
Q1 12V

I
2

I
25k 0.2k E

0
En este circuito tenemos que poner las ecuaciones necesarias para poder resolver
V −V
el valor de R que nos viene dado por R = C B luego nuestro único objetivo es
1 1 I
1
calcular V , V y I
C B 1 .

I =α·I =0.98·2=1.96mA
C E

I = I −I = 2−1.96=0.04mA
B E C

V 1.1
V =V +I ·R =0.7+2·0.2=1.1Voltios I = B = =0.044mA
B BE E E 2 25 25

I = I +I =0.04+0.044=0.084mA
1 B 2

V =V −(I +I )·2=12−(1.96+0.084)·2=7.912Voltios
C CC C 1

Luego ya tenemos todos los datos necesarios para calcular la Resistencia R
1

V −V 7.912−1.1
R = C B = =81.1K
1 I 0.084
1

Aquí hemos calculado todo los valores del circuito, Intensidades, y tensiones en
todos los puntos. Lo único que nos falta es V = V -V =7.912-2·0.2=7.512 Voltios
CE C E

Y efectivamente el transistor está en la zona activa por tener V > 0.2 Voltios y ser
CE
un transistor NPN.

2
Transistores C.C.
2.2.- En el circuito de la Fig.1 los transistores Q y Q trabajan en la región activa
1 2
con V = V = 0.7 Voltios, β =100, β =50. Pueden despreciarse las corrientes
BE1 BE2 1 2
inversa de saturación.
a) Calcular todas las intensidades del circuito.
b) Calcular las tensiones en los diferentes puntos.
82k
I
c2
I
B2 I
Q2 1k Q2 1k C1
24V
100k 24V 108,9K
Q1 Q1
10k
I =I
2.61V E2 B1
I
0.1K 0.1k E1
0 0
Fig.1 Fig.2

Lo primero que hay que hacer es reducir el circuito a una forma mas simple, para
ello se ha calculado el thevening mirado de la base B hacía la izquierda.
2

24·10 10·82
V = = 2.61Voltios R = +100=108.9K
BB2 82+10 B2 10+82

Apartir de aquí analizaremos el circuito de la Fig.2.

Podemos escribir, en la malla de los emisores de los transistores:

V = I ·R +V +V +I ·R ; 2.61= I ·108.9+V +V +I ·0.1
BB2 B2 B2 BE2 BE1 E1 E1 B2 BE2 BE1 E1

I =(β +1)·I =(β +1)·I =(β +1)·(β +1)·I =51·101·I Sustituyendo
E1 1 B1 1 E2 1 2 B2 B2

esta ecuación en la anterior y despejado I tenemos:
B2

2.61−V −V 2.61−0.7−0.7
I = BE2 BE1 = =0.0019mA
B2 108.9+51·101·0.1 624

I =β·I =50·0.0019=0.095mA I = I =(β +1)·I =51·0.0019 =0.097mA
C2 2 B2 B1 E2 2 B2

I =β·I =100·0.097 =9.7mA I =(β +1)·I =101·0.097 =9.8mA
C1 1 B1 E1 1 B1

V =V −I ·R = 24−9.7·1=14.4Voltios
C1 CC C C1
3
Transistores C.C.
V = I ·R =9.8·0.1=0.98Voltios
E1 E1 E1

V =V −V =14.4−0.98=13.52Voltios
CE1 C1 E1

V = 24Voltios

C2
V =V +V =0.7+0.96=1.66Voltios

E2 BE1 E1

V =V −V = 24−1.66= 22.34Voltios
CE2 C2 E2

V =V +V =0.7+1.66= 2.36Voltios

B2 BE2 E2

4
Transistores C.C.
3.2.- El circuito de la figura con un transistor PNP tiene un β =100,
V =-0.7V . Calcular todas las intensidades y tensiones en los diferentes puntos.
BE

R2 30k RC 5k RC 5k
30/4k
RB IC
V
CC
Q1 VCC Q1
20Vdc
20Vdc IB
I
R1 10k RE 2k VBB 5V RE E

2k
0 0
Lo primero que hay que hacer es el thevenin, desde la base del transistor
hacia la izquierda, quedando el circuito de la figura de la derecha:

V ·R 20·10 R ·R 30·10 30
V = CC 1 = =5V R = 2 1 = = KΩ.
BB R +R 10+30 BB R +R 10+30 4
1 2 1 2

A partir de aquí analizaremos el circuito de la parte derecha.

En la malla base emisor podemos escribir:

V = I ·R +I ·R −V = I ·R +(β+1)·I −V despejando I se tiene:
BB B B E E BE B B B BE B

V +V 5−0.7 4.3·4 8.6
I = BB BE = = = =0.021mA
B R +(β+1)·R 30 838 419
B E +(100+1)·2
4
100·8.6 860
I =β·I = = = 2.05mA
C B 419 4.19

101·8.6
I =(β+1)·I = = 2.07mA
E B 419

Ahora calcularemos las diferentes tensiones con respecto a masa:

V = I ·R −V = 2.05·5−20= −9.75V.
C C C CC
5
Transistores C.C.

V = −I ·R = −2.07·2 = −4.14V.
E E E
V =V −V = −9.75−(−4.14) = −5.61V Por ser esta caída de tensión negativa
CE C E
el transistor esta en la zona activa por ser un PNP.

V =V +V = −0.7−4.14= −4.84V
B BE E

A continuación calcularemos la intensidad que circular por las resistencias R y R
1 2
con sentido hacía arriba.

0−V 4.84
Para la resistencia R I = B = =0.48mA.
1 1 R 10
1

Para la resistencia R I =I +I = 0.48 +0.02 =0.50 mA.
2 2 1 2

V −(−V ) −4.84−(−20)
También podría calcularse: I = B CC = =0.5mA
2 R 30
2

6
Transistores C.C.
4.2.- En el circuito de la fig. el transistor tiene unaβ=60. Expresar los valores
posibles de V para que el transistor se encuentre:
BB
a) Zona de corte
b) Zona activa.
c) Zona de saturación.
d) Si V = 5 Voltios y manteniendo el valor de R = 1 K. ¿ entre que valores
BB C
puede variar R para que el transistor se encuentre en la zona de activa?
B
e) Si V = 5 Voltios y manteniendo el valor de R = 50 K. ¿ entre que valores
BB B
puede variar R para que el transistor se encuentre en la zona de saturación?
C

(V =0.7 Voltios, V =0.2 Voltios, V =0.8 Voltios, y Corriente
BE activa CEsatuación BE saturación
inversa de saturación despreciable.)

1 Vo a) Tal como esta polarizado el transistor, es de
IB IC una forma correcta, sí las fuentes empleadas
Q1 RC=1k son positivas. Suponemos a la vez que el
R =50
B
k 10V VCC transistor va a conducir cuando entre base
VBB V emisor haya una caída de tensión igual o
superior a 0,7 Voltios aunque en realidad
necesite una caída de tensión
aproximadamente de 0,5 Voltios.

Luego para que el transistor este en corte necesita sólo V < 0.7 Voltios
BB
Ya que el diodo de emisor y colector están polarizado inversamente.

b) y c) Aquí vamos a ver para que tensión V estará en saturación, luego entre el valor
BB
de corte y saturación estará la zona activa.

V −V 10−0.2 V −V V −0.8
I = CC CEsat = =9.8mA I = BB BEsat = BB
Csat R 1 Bsat R 50
C B

Si I ≤β·I el dispositivo está en saturación en caso contrario en la zona
Csat Bsat
activa.

V −0.8 9.8·50
Luego tenemos 9.8≤ BB ·60 V ≥ +0.8=8.97voltios
50 BB 60

Entonces para 0.7≤V ≤8.97Voltios el transistor estará en zona activa.
BB

V ≥8.97voltios el transistor estará en saturación.
BB

7
Transistores C.C.
d) En este caso la zona de corte no varía, solo varían las zonas de saturación y
activa. Calcularemos la zona de saturación para saber la zona activa.

I ≤β·I zona de saturación
Csat Bsat

V −V 10−0.2 V −V 5−0.8
I = CC CEsat = =9.8mA I = BB BEsat =
Csat R 1 Bsat R R
C B B

5−0.8 4.2 4.2
9.8≤ = ·60 R ≤ ·60= 25.71K.
R R B 9.8
B B

Luego cuando R sea mayor que 27,71 K el transistor va a estar en la zona activa.
B

e) En este caso la zona de corte no varía solo varían las zonas de saturación y
activa. Calcularemos la zona de saturación..

I ≤β·I zona de saturación
Csat Bsat

V −V 10−0.2 9.8 V −V 5−0.8
I = CC CEsat = = ; I = BB BEsat = =0.084mA
Csat R R R Bsat R 50
C C C B

9.8 9.8
≤0.084·60; R ≥ =1.94kΩ con estos valores estará en zona
R C 5.04
C
de saturación.

Luego cuando R ≤1.94KΩ el transistor estará en la zona activa.
C

8
Transistores C.C.
5.2.- En el circuito de la Fig.1 Q y Q se encuentra en la zona Activa, siendo
1 2
β =β =100, V = −V =0.7voltios.
F1 F2 BE1 BE2
Calcular las tensiones en los diferentes puntos e intensidades.

2K 2K IC1
2K
I
B1
Q1
5V Q2 5V V4 1.2K Q1 3K Q2
3K 1k IC2
3K I =I 1k
E1 E2
3V
V2
5V
5V
0
0
Fig.1 Fig.2

El transistor Q es un NPN y el Q un PNP y ambos aparentemente bien polarizado.
1 2
Lo primero que tengo que hacer es realizar el thevening mirado desde la base de Q
1
hacia la izquierda, teniendo el circuito de la Fig.2.

5·3 2·3
V = =3Voltios R = =1.2KΩ
BB1 2+3 B1 2+3
En la malla B ,E ,E y B , se puede escribir:
1 1 2 2

V = I ·R +V +I ·R +V I =(β +1)·I sustituyendo esta
BB1 B1 B1 BE1 E1 E1 EB2 E1 F B1

ecuación en la anterior y despejando I se obtiene:
B1

V −V −V 3−0.7−0.7 1.6
I = BB1 BE1 EB2 ; I = = =0.0053mA
B1 R +(β +1)·R B1 1,2+101·3 304.2
B1 F2 E1

I =β ·I =100·0.0053=0.53mA
C1 F C1

I = I =(β +1)·I =101·0.0053=0.54mA
E1 E2 F1 B1

β 100 I 0.54
I = F2 ·I = ·0.54=0.53mA I = E2 = =0.0053mA
C2 β +1 E2 101 B2 β +1 101
F2 F2

Ya tenemos calculadas todas las intensidades, ahora calcularemos las tensiones en
los diferentes puntos.

V = −V +I ·R = −5+0.53·1= −4.47Voltios V =V =0.7Voltios
C2 CC2 C2 C2 E2 EB2

9
Transistores C.C.
V =V −V = −4.47−0.7 = −5.15Voltios En zona activa, por ser un PNP y dar
CE2 C2 E2
negativo la tensión entre colector y emisor.

V = I ·R +V =0.54·3+0.7 = 2.32Voltios
E1 E1 E1 E2

V =V −I ·R =5−0.53·2=3.94Voltios
C1 CC1 C1 C1

V =V −V =3.94−2.32=1.62Voltios En zona activa, por ser un NPN y
CE1 C1 E1
dar positiva la tensión entre colector y emisor.

V =V +V =0.7+2.32=3.02Voltios
B1 BE1 E1

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