ElecFund: Examen Julio 2019

Hola,

Me surgieron algunas dudas al intentar resolver los ejercicios, y no logro comprender del todo las soluciones.

En el problema 1 se pide, entre otras cosas, “el rango en que puede variar Vin continua para que el circuito funcione correctamente”. Entiendo la relación de esto con el ICMR y con el OSW. Sin embargo, no entiendo cómo llegar a la solución para el ICMR. ¿Por qué el ICMR de U1 y U3 no tiene una condición? ¿Cómo obtengo que U2 sí, y que es esa específicamente? Adjunto tanto la letra como la solución.

En el problema 2, a pesar de que tenía una idea de cómo hallar la relación para beta (Primera parte del ejercicio), me tranqué intentando verificar que me hallaba en zona lineal (M2). Supongo que está verificación es algo que ustedes esperan que hagamos en el parcial, pero en la solución no está, y si pudieran darme una mano con cómo probar la condición de zona lineal (la de corte la pude verificar) se los agradecería. En la parte b.i me pasó lo mismo: me tranqué intentando probar la condición de zona de saturación en el transistor M1. ¿Alguna ayuda para eso?

Finalmente, en la parte b. iii se pide la excursión de salida. Quizá hay algo que estoy olvidando, pero ¿no tendríamos que considerar una componente AC a la salida? En la solución no se considera y no entiendo por qué, ni cómo darme cuenta de cuándo considerarla. Nota: revisando de nuevo el ejercicio, ¿puede ser que la tensión de entrada solo tenga componente DC? Eso explica lo del output swing, pero me genera dudas sobre el modelo de pequeña señal a plantear en la parte b. ii, porque entonces vi (componente AC) es siempre nula, ¿o no?

Nota: la solución continúa, pero considerando otra forma de resolución.

Muchas gracias,

Romina

Re: Examen Julio 2019

de Nicolas Gammarano - viernes, 2 de julio de 2021, 00:06

Hola,

"¿Por qué el ICMR de U1 y U3 no tiene una condición?" ¡Sí tienen condición! Es $ICMR_{min} < 0V < ICMR_{max}$ para ambos.

Para que cada amplificador operacional del circuito funcione correctamente, su entrada en modo común ( $v_{cm}=\frac{v_{+}+v_{-}}{2}$ ) debe estar dentro del ICMR.
Como los 3 amplificadores operacionales (U1, U2 y U3) operan en zona lineal, es válido el cortocircuito virtual ( $v_{+}=v_{-}$ ) y por lo tanto $v_{cm}=v_{+}=v_{-}$ .

En el caso de U3, es fácil ver que $v_{+}=0$ y entonces $v_{cm}=0$ y entonces la condición es $ICMR_{min} < 0V < ICMR_{max}$ .

En el caso de U1, en la entrada no inversora tiene una R=3300k//330k, que como no toma corriente no tiene caída de tensión y entonces $v_{+}=0$ y entonces $v_{cm}=0$ y entonces la condición es $ICMR_{min} < 0V < ICMR_{max}$ .

En el caso de U2, tomando todo el circuito de arriba como un C equivalente de valor 34*470n, en DC se tiene un divisor resistivo con R1 y R2, de forma que $v_{+}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{in}$ ya que la entrada inversora de U1 es 0V. Entonces $v_{cm}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{in}$ y la condición es $ICMR_{min} < \frac{R_2}{R_1+R_2}V_{in} < ICMR_{max}$ .

Re: Examen Julio 2019

de Romina Belen Garcia Camargo - viernes, 2 de julio de 2021, 07:39

Hola,

Muchas gracias por la respuesta, entendí perfecto.

Sobre el problema dos, ¿el output swing se calcula así porque la entrada es DC? ¿Qué pasa con el modelo de pequeña señal si la entrada es DC?

Gracias,

Romina

Re: Examen Julio 2019

de Nicolas Gammarano - viernes, 2 de julio de 2021, 23:12

Hola,

No entiendo exactamente lo que planteas. La entrada $V_{in}$ es AC y de hecho si tuviera una componente de continua quedaría filtrada por el capacitor $C_{in}$ .

En la siguiente figura podes ver que las condiciones que plantea son:

la de no corte: $I_{D1} > 0$ , que equivale a decir que $I_{RD} > 0$ , que equivale a decir que $V_{DD} > V_D$ siendo $V_D$ la suma de $V_{out_{DC}}$ y la componente de AC a la salida.
la de no zona lineal: $V_{DS} > V_{DS_{sat}}$ . Acá me parece importante resaltar que $V_S$ en DC es $R_S I_{D1}$ , mientras que en AC es 0 debido al capacitor $C_S$ infinito.

Saludos