4.6: Problemas

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 87582

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

4.6.1: Preguntas de revisión

1. ¿Qué formas de retroalimentación se utilizan para los amplificadores de voltaje invertidos y no inversores?

2. ¿Qué formas de retroalimentación se utilizan para los transductores de corriente a voltaje y de voltaje a corriente?

3. ¿Qué forma de retroalimentación se utiliza para el amplificador de corriente inversora?

4. ¿Cuáles son las idealizaciones de análisis op amp?

5. ¿Qué es el terreno virtual?

6. ¿Qué es un amplificador sumador?

7. ¿Cómo puede aumentar la corriente de salida?

8. ¿Qué cambios de circuito se necesitan para polarizar un amplificador operacional con un suministro unipolar?

9. ¿Qué parámetros operativos cambian cuando se configura un circuito para polarización de suministro único?

10. ¿Cómo podría controlarse externamente la ganancia de un circuito?

11. ¿Qué se entiende por el término “carga flotante”?

4.6.2: Problemas

Problemas de análisis

1. ¿Cuál es la ganancia de voltaje en la Figura\(\PageIndex{1}\)? ¿Cuál es la impedancia de entrada?

4.6.1.png

Figura\(\PageIndex{1}\)

2. ¿Cuál es la ganancia de voltaje para la primera etapa de la Figura\(\PageIndex{2}\)? ¿Cuál es la impedancia de entrada?

4.6.2.png

Figura\(\PageIndex{2}\)

3. ¿Cuál es la ganancia de voltaje para la segunda etapa de la Figura\(\PageIndex{2}\)? ¿Cuál es la impedancia de entrada?

4. ¿Cuál es la ganancia de voltaje del sistema en la Figura\(\PageIndex{2}\)? ¿Cuál es la impedancia de entrada?

5. Si la entrada a la Figura\(\PageIndex{2}\) es -52 dBV, ¿qué es\(V_{out}^{'}\)?

6. ¿Cuál es la ganancia de voltaje en la Figura\(\PageIndex{3}\)? ¿Cuál es la impedancia de entrada?

7. Si el voltaje de entrada al circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\) es de 100 mV, ¿qué es\(V_{out}\)?

4.6.3.png

Figura\(\PageIndex{3}\)

8. ¿Cuál es la impedancia de entrada del sistema en la Figura\(\PageIndex{4}\)? ¿Cuál es la ganancia del sistema?

4.6.4.png

Figura\(\PageIndex{4}\)

9. Figura de rediseño\(\PageIndex{4}\) para una impedancia de entrada de 20 k\(\Omega\).

10. Dada una corriente de entrada de 2\(\mu\) A, ¿cuál es el voltaje de salida en la Figura\(\PageIndex{5}\)?

4.6.5.png

Figura\(\PageIndex{5}\)

11. ¿Cuál es la desviación del medidor en la Figura\(\PageIndex{6}\) si el voltaje de entrada es de 1 V?

4.6.6.png

Figura\(\PageIndex{6}\)

12. ¿Qué voltaje de entrada producirá deflexión a gran escala en la figura\(\PageIndex{6}\)?

13. Determine un nuevo valor para la\(\Omega\) resistencia de 10 k en la Figura de\(\PageIndex{6}\) tal manera que una entrada de 0.1 V produzca deflexión a gran escala.

14. ¿Cuál es la ganancia actual en la Figura\(\PageIndex{7}\)?

4.6.7.png

Figura\(\PageIndex{7}\)

15. ¿Cuál es la corriente de entrada máxima en la Figura\(\PageIndex{7}\), suponiendo que el circuito está funcionando con suministros de\(\pm\) 15 V, y el amplificador operacional tiene una corriente de salida máxima de 25 mA?

16. Si la señal de entrada diferencial es de 300 mV en la Figura\(\PageIndex{8}\), ¿qué es\(V_{out}\)?

4.6.8.png

Figura\(\PageIndex{8}\)

17. Determine nuevos valores para las resistencias divisoras de voltaje en la Figura\(\PageIndex{8}\), de manera que la impedancia de entrada resultante esté equilibrada.

Problemas de diseño

18. Diseñar un amplificador no inversor con una ganancia de voltaje de 32 dB y una impedancia de entrada de 200 k\(\Omega\).

19. Diseñar un seguidor de voltaje con una ganancia de 0 dB.

20. Diseñar un amplificador inversor con una ganancia de voltaje de 14 dB y una impedancia de entrada de 15 k\(\Omega\).

21. Diseñe un transductor de corriente a voltaje de tal manera que una corriente de entrada de 20\(\mu\) A produzca una salida de -1 V.

22. Diseñe un transductor de voltaje a corriente de manera que una entrada de 100 mV produzca una salida de 1 mA.

23. Diseñe un amplificador de corriente con una ganancia de -20.

24. Diseñar un amplificador diferencial con una ganancia de 18 dB y una impedancia de entrada balanceada de 25 k\(\Omega\) por entrada.

25. Diseñar un transductor de voltaje a corriente con una transconductancia de 1 mS. Si\(V_{in}\) es de 200 mV, ¿qué es\(I_{out}\)?

26. Diseñar un transductor de corriente a voltaje con una transresistencia de 10 k\(\Omega\). Si la corriente de entrada es de 500\(\mu\) A, ¿qué es\(V_{out}\)?

27. Rediseñe el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\) para la operación de suministro único (no se moleste en calcular los valores del condensador).

28. Rediseñe el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\) para la operación de suministro único (no se moleste en calcular los valores del condensador).

29. Diseñar un amplificador sumador de tal manera que el canal 1 tenga una ganancia de 10, el canal 2 tenga una ganancia de 15 y el canal 3 tenga una ganancia de 5. La impedancia mínima de entrada del canal debe ser de 1 k\(\Omega\).

30. Determine los valores del condensador para el Problema 27 si la frecuencia de interrupción más baja\(f_1\), se establece en 20 Hz.

31. Determine los valores del condensador para el Problema 28 si la frecuencia de interrupción más baja f1, se establece en 10 Hz.

Problemas de desafío

32. Diseñar un amplificador sumador de tres canales de tal manera que: canal 1\(Z_{in} \geq 10 k\Omega\),\(A_v\) = 6 dB; canal 2\(Z_{in} \geq 22 k\Omega\),\(A_v\) = 10 dB; y canal 3\(Z_{in} \geq 5 k\Omega\),\(A_v\) = 16 dB

33. Suponiendo valores de resistencia del 10%, determine el rango de ganancia de producción para la Figura\(\PageIndex{1}\).

34. Suponiendo valores de resistencia de 5%, determinar la ganancia más alta producida en la Figura\(\PageIndex{2}\).

35. Diseñar un circuito de amplificación inversor con una ganancia de al menos 40 dB, y una impedancia de entrada de al menos 100 k\(\Omega\). Ninguna resistencia utilizada puede ser mayor a 500 k\(\Omega\). Se permiten múltiples etapas.

36. Rediseñar el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\) como un voltímetro con rangos de 500 mV, 2 V, 5 V, 20 V y 50 V.

37. Suponiendo resistencias de precisión de 1% y una precisión de medidor de 5%, ¿qué rango de valores de entrada puede producir una lectura a escala completa de 2 V, para el circuito del Problema 36?

38. Diseñar un amplificador con un rango de ganancia de -10 dB a +20 dB, con una impedancia de entrada de al menos 10 k\(\Omega\).

39. Diseñe un amplificador con un rango de ganancia de 0 a 20. La impedancia de entrada debe ser de al menos 5 k\(\Omega\).

40. ¿Cuál es la impedancia de entrada en la Figura\(\PageIndex{9}\)? ¿Qué es\(A_v\)?

4.6.9.png

Figura\(\PageIndex{9}\)

41. ¿Cuánta atenuación de ondulación de la fuente de alimentación\(\PageIndex{9}\) produce la red de polarización de entrada de la Figura (asumiendo\(f_{ripple}\) = 120 Hz)?

42. Supongamos que el circuito de la Figura\(\PageIndex{10}\) utiliza un amplificador operacional de salida estándar de 20 mA. Si los dispositivos de salida están clasificados para una corriente de colector máxima de 5 amperios y una Beta de 50, ¿cuál es la corriente de carga máxima obtenible?

4.6.10.png

Figura\(\PageIndex{10}\)

43. ¿Cuáles son la ganancia de voltaje y la impedancia de entrada en la Figura\(\PageIndex{10}\)?

44. Dado un verano basado en la Figura 4.2.22, esbozar la forma de onda de salida si\(R_1 = R_2 =\) 10 k\(\Omega\)\(\Omega\),\(R_3 = R_f = \) 30 k,\(R_i\) = 15 k\(\Omega\),\(V_1\) = 0.3 V DC,\(V_2 = 0.1 \sin 2\pi 50 t\) y\(V_3 = -0.2 \sin 2\pi 200 t\).

45. Probar la Ecuación 4.2.15 para el caso en que todas las resistencias sean de igual valor.

Problemas de simulación por computadora

46. Simular el funcionamiento del circuito en la Figura 4.2.9. Verifique el voltaje de salida y la conexión a tierra virtual en la entrada inversora.

47. Utilice un simulador para verificar las ganancias máximas y mínimas del circuito en la Figura 4.2.11.

48. Utilice un simulador para verificar la corriente de carga y el voltaje del circuito en la Figura 4.2.17.

49. Verifique el potencial de salida del circuito en la Figura 4.2.20.

50. Simule el voltaje de salida del circuito de la Figura\(\PageIndex{4}\) para las siguientes entradas:

A)\(V_{in} = 0.1\) VCC,

B)\(V_{in}(t) = 1 \sin 2\pi 10 t\),

C)\(V_{in} = 5\) VCC.

También, tenga en cuenta el potencial en la salida de la primera etapa. ¿Cómo podría afectar su modelo de amplificador operacional a los resultados?

51. Simular el circuito en la Figura 4.2.27. Determine el potencial de salida para las siguientes entradas:

A)\(V_{in+}(t) = 0.1 \sin 2\pi 10t\),\(V_{in-}(t) = 0.1 \sin 2\pi 10t\),

B)\(V_{in+}(t) = 0.1 \sin 2\pi 10t\),\(V_{in-}(t) = -0.1 \sin 2\pi 10t\).

52. Simular el circuito de la Figura\(\PageIndex{10}\), y determinar la salida del circuito y amplificador operacional para entradas de 0.1 V DC y 1 V DC.

Usa el espacio de abajo de forma creativa. Dibuja una caricatura. Componer una canción. Escribe un limerick. Lo que sea que funcione para ti. Si estás atascado, intenta comenzar con esto: ♫