Saltar al contenido principal
LibreTexts Español

9.5: Problemas

  • Page ID
    87939
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Preguntas de revisión

    1. ¿En qué se diferencian los comentarios positivos de los negativos?

    2. Definir el criterio de Barkhausen.

    3. Explicar el funcionamiento del oscilador de amplificador operacional puente Wien.

    4. Detallar el funcionamiento del oscilador de amplificador operacional de desplazamiento de fase.

    5. ¿Cómo podría generarse una onda cuadrada a partir de una fuente sinusoidal o triangular?

    6. Da dos formas de hacer que la frecuencia de salida de un oscilador de puente Wien sea ajustable por el usuario.

    7. ¿Qué factores contribuyen a la precisión de la frecuencia de salida de un oscilador puente Wien?

    8. ¿Qué es un VCO y en qué se diferencia de un oscilador de frecuencia fija?

    9. Dibuja un diagrama de bloques de un PLL y explica su funcionamiento básico.

    10. ¿Cuál es la diferencia entre el rango de captura y el rango de bloqueo para un PLL?

    11. Dar al menos dos aplicaciones para un oscilador de frecuencia fija o VCO.

    12. Dar al menos dos aplicaciones para el PLL.

    13. Explicar la diferencia entre el funcionamiento astable y monoestable de un temporizador.

    Problemas

    Problemas de análisis

    A menos que se especifique lo contrario, todos los circuitos utilizan fuentes de alimentación de\(\pm\) 15 V.

    1. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\), determinar la frecuencia de oscilación si\(R_1 = 1.5 k\Omega \),\(R_2 = R_3 = R_4 = 3 k\Omega \), y\(C_1 = C_2 = 22 nF\).

    9.5.1.png

    Figura\(\PageIndex{1}\)

    2. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\), determinar la frecuencia de oscilación si\(R_2 = 22 k\Omega \),\(R_1 = R_3 = R_4 = 11 k\Omega \), y\(C_1 = C_2 = 33 nF\).

    3. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{2}\), determinar el máximo y mínimo fo si\(R_1 = 5.6 k\Omega \),\(R_2 = 12 k\Omega \),\(R_3 = R_4 = 1 k\Omega \),\(P_1 = P_2 = 10 k\Omega \),\(C_1 = C_2 = 39 nF\).

    9.5.2.png

    Figura\(\PageIndex{2}\)

    4. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\), determinar fo si\(R_4 = 2 k\Omega \),\(R_3 = 20 k\Omega \),\(R_2 = 200 k\Omega \),\(R_1 = 1.6 M\Omega \),\(C_1 = 30 nF\),\(C_2 = 3 nF\),\(C_3 = 300 pF\).

    9.5.3.png

    Figura\(\PageIndex{3}\)

    5. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\), determinar\(f_o\) si\(R_1 = R_3 = R_4 = 3.3 k\Omega \),\(R_2 = 100 k\Omega \),\(C_1 = C_2 = C_3 = 86 nF\).

    6. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{4}\), determinar\(f_o\) si\(R_1 = R_2 = 22 k\Omega \),\(R_3 = 33 k\Omega \),\(C = 3.3 nF\).

    9.5.4.png

    Figura\(\PageIndex{4}\)

    7. Usando el circuito de la Figura\(\PageIndex{5}\), determine el voltaje de salida si\(R_{set} = 100 k\).

    9.5.5.png

    Figura\(\PageIndex{5}\)

    8. Usando el circuito de la Figura\(\PageIndex{6}\), determine el voltaje de salida si\(R_{set} = 50 k\).

    9.5.6.png

    Figura\(\PageIndex{6}\)

    9. Una resistencia dependiente de la temperatura, o termistor, se utiliza en la Figura\(\PageIndex{7}\). Si la resistencia varía entre 20 k y 200 k a través del rango de temperatura de interés, determine el rango de frecuencias de salida.

    9.5.7.png

    Figura\(\PageIndex{7}\)

    10. Para el circuito de\(\PageIndex{8}\), determinar el rango de frecuencias de salida si\(V_C\) varía entre 0 V y -1 V.\(R_C = 100 k\),\(R_1 = 1 M\),\(R_2 = 681 k\).

    11. Para el circuito de Problema 9.10, determine las frecuencias de salida si\(V_c\) es una onda cuadrada de 100 Hz a pico de 0.5 voltios.

    12. Esboce la forma de onda de salida para Problema 9.11.

    9.5.8.png

    Figura\(\PageIndex{8}\)

    13. Si se utiliza un voltaje de control de 0.4 sin 2π60t para el circuito de Problema 9.10, encuentre las frecuencias de salida máxima y mínima resultantes.

    14. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{9}\), determinar la frecuencia de salida si\(V_C = 2 V\),\(R_{VCO} = R_{set} = 100 k\),\(R_1 = 976 k\) y\(R_2 = 102 k\).

    9.5.9.png

    Figura\(\PageIndex{9}\)

    15. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{4}\), determinar fo si\(R_1 = R_2 = 22 k\Omega \),\(R_3 = 33 k\Omega \), y\(C = 3.3 nF\).

    16. Determine el rango de frecuencia de salida en la Figura\(\PageIndex{10}\) si\(V_C\) varía de 0 a 2 voltios\(R_f = 200k\),\(R_i = 100 k\),\(R_C = 500 k\),\(R_1 = 976 k\) y\(R_2 = 182 k\).

    9.5.10.png

    Figura\(\PageIndex{10}\)

    17. Determine el rango de frecuencia de salida en la Figura\(\PageIndex{11}\) si\(V_b\) varía de 0 a 2 voltios\(V_a = 1 volt\)\(R_f = 200 k\),\(R_a = 100 k\),,\(R_b = 200 k\),\(R_C = 390 k\),\(R_1 = 182 k\) y\(R_2 = 976 k\).

    9.5.11.png

    Figura\(\PageIndex{11}\)

    Problemas de diseño

    18. Para el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\), determine los valores para\(C_1\) y\(C_2\) si\(R_1 = 6.8 k\Omega \),\(R_2 = R_3 = R_4 = 15 k\Omega \), y\(f_o = 30 kHz\).

    19. Para el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\), determine los valores para\(R_3\) y\(R_4\) si\(R_1 = 2.2 k\Omega \)\(R_2 = 4.7 k\Omega \),\(C_1 = C_2 = 47 nF\), y\(f_o = 400 Hz\).

    20. Para el circuito de la Figura\(\PageIndex{1}\), determine los valores para\(R_2, C_1\) y\(C_2\) si\(R_1 = 7.2 k\Omega , R_3 = R_4 = 3.9 k\Omega \), y\(f_o = 19 kHz\).

    21. Determinar los valores requeridos para\(R_3, R_4, P_1\), y\(P_2\) en la Figura\(\PageIndex{2}\) if\(C_1 = C_2 = 98 nF\),\(R_1 = 5.6 k\Omega , R_2 = 12 k\Omega \),\(f_{o.min} = 2 kHz\), y\(f_{o.max} = 20 kHz\).

    22. Repita el Problema 21 para\(f_{o.min} = 10 kHz\) y\(f_{o.max} = 30 kHz\).

    23. Rediseñe el circuito del Problema 1 para que no se necesiten resistencias de ganancia exacta. Utilice la Figura 9.6 como modelo.

    24. Rediseñe el circuito del Problema 3 para que no se produzca recorte. Utilice la Figura 9.2.6 como modelo.

    25. Determine nuevos valores para los condensadores del Problema 4 si fo se cambia a 10 kHz.

    26. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\), determinar los valores para los condensadores if\(R_1 = R_3 = R_4 = 3.3 k\Omega \),\(R_2 = 100 k\Omega \), y\(f_o = 7.6 kHz\).

    27. Dado el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\), determinar valores para las resistencias si todos los condensadores son iguales a 1100 pF y fo = 15 kHz.

    28. Determine los valores de condensador y resistencia para el circuito de la Figura\(\PageIndex{3}\) si\(R_2 = 56 k\Omega \) y\(f_o = 1 kHz\).

    29. Encuentra C en la Figura\(\PageIndex{4}\) si\(f_o = 5 kHz, R_1 = R_3 = 39 k\Omega , R_2 = 18 k\Omega \).

    30. Determine los valores de resistencia en la Figura\(\PageIndex{4}\) si\(f_o = 20 kHz\) y\(C = 22 nF\). Establecer\(R_1 = R_2\) y\(R_2 = R_3/2\). También esboce las formas de onda de salida.

    31. Determine la relación requerida\(R_2/R_3\) para establecer la salida de la onda triangular en el pico de 5 V en la Figura\(\PageIndex{4}\).

    32. Usando el circuito de la Figura\(\PageIndex{5}\),\(R_{set}\) busque una salida de 100 kHz.

    33. Determine el valor para\(R_{set}\) en la Figura\(\PageIndex{6}\) para establecer la frecuencia a 50 kHz.

    34. Diseñe un generador de onda cuadrada que sea ajustable de 5 kHz a 20 kHz.

    35. Para el circuito de la Figura\(\PageIndex{9}\), determinar los valores de los componentes de tal manera que se produzca una frecuencia de 250 kHz cuando\(V_C = 0\) voltios y 125 kHz cuando\(V_C\) es de 1 voltio.

    36. Diseñar un\(V_{CO}\) circuito y determinar los valores de los componentes de tal manera que se produzca una frecuencia de 250 kHz cuando\(V_C = 1\) voltios y 125 kHz cuando\(V_C\) es de 0 voltios.

    Problemas de desafío

    37. Usando la Figura 9.2.9 como guía, diseñe un oscilador de onda sinusoidal que operará de 2 Hz a 20 kHz, en rangos de décadas

    38. Diseñe un oscilador de onda cuadrada compatible con TTL de 10 kHz usando un oscilador puente Wien y un comparador 311.

    39. Utilizando un oscilador triangular o de onda sinusoidal y un comparador, diseñe un generador de impulsos de ciclo de trabajo variable. Pista: Considere la posibilidad de variar la
    referencia del comparador.

    40. Usando un sintetizador de funciones (Capítulo Siete) y el oscilador de la Figura\(\PageIndex{4}\), delinear un generador de frecuencia de laboratorio simple con salidas de onda sinusoidal, triangular y cuadrada.

    41. Para el problema anterior, describa cómo se podrían implementar también los controles de amplitud y desplazamiento de CC.

    42. Genere una onda cuadrada que aumente suavemente de 50 kHz a 300 kHz y vuelva a una velocidad 100 veces cada segundo.

    43. Supongamos que la salida del amplificador operacional más a la izquierda de la Figura\(\PageIndex{4}\) impulsa Vb de la Figura\(\PageIndex{11}\). Además, supongamos que para accionar se usa un voltaje de\(V_b\) CC positivo igual al
    valor pico de\(V_a\). También,\(R_a = R_b = R_f\). Suponiendo que la frecuencia producida por la Figura\(\PageIndex{4}\) es considerablemente menor que la de la Figura\(\PageIndex{11}\), describa la forma de onda de salida de la Figura\(\PageIndex{11}\).

    Problemas de simulación por computadora

    44. Realizar una simulación del circuito del Problema 1. Realizar un análisis de dominio de frecuencia de la ganancia y fase del bucle de retroalimentación positiva, y verificar que se cumple el Criterio de Barkhausen.

    45. Realizar una simulación para el circuito del Problema 4. Realizar un análisis de dominio de frecuencia de la ganancia y fase del bucle de retroalimentación positiva, y verificar que se cumple el Criterio de Barkhausen.

    46. Realizar un análisis de simulación de dominio de tiempo para el circuito del Problema 6. Asegúrese de verificar ambas salidas (lo mejor sería una trama simultánea).


    This page titled 9.5: Problemas is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by James M. Fiore via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.