INSTITUTO POLITÉCNICO DE TOMAR Escola Superior de

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INSTITUTO POLITÉCNICO DE TOMAR
Escola Superior de Tecnologia de Tomar
Departamento de Engenharia Electrotecnica
Electrónica II 2007-2008
Recurso
Data: 15-07-2008
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I. (6 valores)
1.1 Calcule o factor de propagação e a relação de onda estacionaria numa linha de
transmissão com uma indutância e capacidade distribuída de 25nH e 10pF, com uma
carga de 200Ω. Qual a amplitude da onda reflectida se na entrada aplicarmos 100V.
1.2 Explique a diferença entre uma PLA e uma FPGA. Como é feita a programação em
ambas.
1.3 Um conversor AD tem uma SNR de 72dB. Calcule o respectivo numero efectivo de bits
do conversor.
1.4 Explique em que consiste a transformação complementar em filtros RC. Exemplifique.
1.5 Calcule o valor da tensão de ruído térmico, à temperatura de 27ºC, à saída de um filtro
de 1º ordem RC, com uma resistencia de 100k e um condensador de 1pF. Se o valor da
resistencia aumentar para 1M, qual o valor da tensão de ruído na saída. Calcule o valor
da largura de banda de ruído em cada um dos casos.
1.6 Um transístor MOS tem uma corrente Id de 2mA e uma tensão de overdrive de 200mV.
Calcule o valor da corrente de ruído no dreno, considerando uma largura de banda de
10MHz e temperatura 27ºC.
Exame
Data: 04-07-2008
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I. (6 valores)
1.1 Calcule o factor de reflexão e a relação de onda estacionaria numa linha de transmissão
de 50Ω com uma carga de 100Ω. Qual a amplitude da onda reflectida se na entrada
aplicarmos 100V.
1.2 Calcule a relação SNR na saída de um conversor A/D de 15 bits tendo na sua entrada um
sinal de 2V de amplitude, com Vref=4V. Qual é a SNR máxima do conversor e para que
situações tal ocorre.
1.3 Indique como pode aumentar a gama dinâmica de funcionamento num multiplicador de
Gilbert. Que aplicações podem ter os multiplicadoes analógicos, exemplifique.
1.4 Explique como é feita a estabilização de amplitude num oscilador em ponte de Wien,
justificando.
1.5 Calcule o valor da tensão de ruído térmico à saída de um filtro de 1º ordem RC, com
frequência de corte 1MHz que utiliza uma resistencia de 1M ohm. Qual o valor da
largura de banda equivalente de ruído do filtro.
1.6 Calcule a precisão necessária a utilizar nas resistências de um DAC de string para
obtermos 7 bits de resolução.
Recurso
Data: 23-07-2007
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I. (8 valores)
1.1 Dimensione um amplificador classe D para uma potência na carga de 100W com RL=50Ω
e resistência de condução dos transístores Ron=2Ω. Qual o rendimento do andar nessas
condições.
1.2
Indique como pode aumentar a gama dinâmica de funcionamento num multiplicador de
Gilbert. Que aplicações podem ter os multiplicadoes analógicos, exemplifique.
1.3 Calcule a relação SNR de um sinal de 1V de amplitude aplicado a um conversor A/D de
16 bits, com Vref=2V. Qual é a SNR máxima do conversor e para que situações tal ocorre.
justificando.
1.5 Calcule qual deve ser a ordem de um filtro Chebyshev para responder ás seguintes
especificações: Ap=0.1dB, As=60dB, wp=5kHz, ws=10kHz.
1.6 Calcule o factor de reflexão e a relação de onda estacionaria numa linha de transmissão de
50Ω com uma carga de 25Ω.
1.7 Calcule o consumo de potência de um conjunto de 1000 portas lógicas CMOS a operar a
100MHz cada uma com uma carga de saída de 250fF usando uma alimentação de 5V.
1.8 Um amplificador em malha fechada tem um ganho de 10 e um polo dominante de
100kHz. O amplificador foi realimentado com β = 0.01. Calcule o ganho em malha aberta
e seu respectivo pólo.
II. (6 valores)
Considere o seguinte circuito.
+15V
Rc
3k
C2
100uF
V0
C π = 70 pF
C µ = 20 pF
100 ohm
Vi
Rin
β = 250
C1
100uF
RL = 10k
Re
5k
-15V
2.1 Desenhe o modelo incremental de baixas frequências do amplificador.
2.2 Calcule a frequência de corte inferior do amplificador pelo método das constantes de
tempo.
2.3 Desenhe o modelo incremental de altas-frequências do amplificador.
2.4 Calcule a frequência de corte superior do amplificador pelo método das constantes de
tempo.
2.5 Esboce o diagrama de resposta de frequência do ganho do amplificador.
III. (6 valores)
3.1 Projecte e apresente um filtro Butterworth passa-baixo de 6ª ordem de ganho unitário com
frequência de corte fc= 20 kHz, utilizando secções biquadráticas de Sallen-Key.
3.2 Como procederia para transformar este filtro num outro do tipo passa alto.
3.3 Que tipo de aproximação usaria para reduzir a ordem do filtro mantendo as mesmas
especificações.
Exame
Data: 3-07-2007
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
1.1 Num andar em push-pull qual é o nível mínimo de entrada para existir sinal na saída.
Como se pode resolver este problema, exemplifique.
2 Calcule o valor da tensão de desvio de um andar diferencial considerando uma precisão
nas resistências Rc de 4% e no Is dos transístores de 6%.
3 Calcule a relação SNR de um sinal de 1V de amplitude aplicado a um conversor A/D de
10 bits, com Vref=2V. Qual é a SNR máxima do conversor e para que situações tal ocorre.
4 Explique o funcionamento interno de uma memória EEPROM. Como é realizada a sua
programação. Que vantagens e inconvenientes tem este tipo de memória.
4.1 Calcule qual deve ser a ordem de um filtro Butterworth para responder ás seguintes
4.2 Calcule o valor da tensão de ruído térmico gerado por uma resistencia de 1M ohm numa
banda de frequências de 1MHz.
II.
+10V
RC
RC
5k
5k
β = 250
Vo
2k
2k
V1
V2
T1
T2
100k
100k
RE = 5k
-10V
2.1 Calcule o ganho diferencial e o de modo comum da montagem.
2.2 Calcule o CMRR em dB da montagem. Sugira alternativas para aumentar este factor.
2.3 Calcule a frequência de corte superior do amplificador (cπ=40pF cµ=20pF) e esboce a sua
resposta de frequencia.
III.
Considere o seguinte circuito com β=250.
+20V
T1
T3
Vi
Vx
V0
T4
RL = 4 ohm
T2
R1
R2
10k
-20V
1k
3.1 Desenhe a caracteristica XY de Vi/Vx.
3.2 Qual é o rendimento do andar. Considerando que a saida do ampop tem transistores
com VCEsat = 0.3V.
3.3 Calcule o ganho do andar (Vi/Vo). Basei o calculo na teoria da realimentação
justificando.
3.4 Como protegia o circuito para eventual curto-circuito na carga. Exemplifique e
dimensione o circuito proposto.
3.5 Altere o circuito de saída para utilizar um transístor composto e compensação da
distorção de cruzamento.
Exame
Data: 4-02-2006
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
1.1 Calcule o valor do condensador equivalente de Miller num amplificador com Cµ=30pF e
AV=50.
1.2 Indique quais as condições necessarias para um andar em push-pull poder ter um
rendimento de 78.6%. Qual é a dissipação de potência em cada um dos transistores nestas
condições em %.
justificando.
1.4 Um amplificador tem um ganho de 20. Qual deve ser o factor de realimentação β que pode
colocar o amplificador a oscilar.
1.5 Um amplificador tem um ganho de 10000 e um polo dominante a 200kHz. O amplificador
foi realimentado com um β = 0.01. Calcule a posição do novo polo do sistema
realimentado.
II.
+15V
6k
100uF
V0
C π = 50 pF
C µ = 20 pF
RL = 6k
β = 200
100 ohm
Vi
100uF
5k
-10V
tempo.
2.3 Desenhe o modelo incremental de altas-frequências do amplificador.
tempo.
III.
+15V
T1
Vi
Vx
V0
T2
R1
R2
1k
10k
RL = 5 ohm
-15V
3.2 Qual é o rendimento do andar. Considerando que a saida do ampop tem transistores com
VCEsat = 0.3V.
3.3 Calcule o ganho do andar (Vi/Vo). Basei o calculo na teoria da realimentação
justificando.
IV.
4.1
4.2
4.3
Projecte e apresente um filtro Butterworth passa-baixo de 4ª ordem de ganho unitário
com frequência de corte fc= 20 kHz, utilizando secções biquadráticas de Sallen-Key.
Como procederia para transformar este filtro num outro do tipo passa banda.
Que tipo de aproximação usaria para reduzir a ordem do filtro mantendo as mesmas
especificações.
Recurso
Data: 21-02-2006
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
1.1 A tensão de saída de um oscilador tem um desfasamento na origem de 50º. Qual deve ser
o desfasamento introduzido pela malha de realimentação para a entrada. Considere que o
amplificador não introduz desfasamento.
condições em %.
AV=250.
realimentado.
II.
+15V
RC
RC
5k
5k
β = 150
Vo
2k
2k
V1
V2
T1
T2
100k
100k
RE = 5k
-15V
2.3 Calcule a resistência de entrada diferencial.
2.4 Calcule o valor da tensão de desvio do amplificador considerando uma precisão nas
resistências Rc de 5% e no Is dos transístores de 15%.
III.
+15V
T1
Vi
Vx
V0
T2
R1
R2
1k
10k
RL = 5 ohm
-15V
3.2 Qual é o rendimento do andar. Considerando que a saida do ampop tem transistores com
VCEsat = 0.3V.
3.3 Calcule o ganho do andar (Vi/Vo). Justifique o cálculo com base na teoria da
realimentação.
IV.
4.1
4.2
4.3
Como procederia para transformar este filtro num outro do tipo passa alto.
especificações.
Departamento de Engenharia Electrotécnica
Exame
Data: 27-01-2005
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
1.1 Calcule o valor da resistencia de entrada de modo comum de um par diferencial a operar
com Ic=1mA, β=250 e Re=10kΩ.
condições em %.
1.3 Qual deve ser o valor da parte real dos polos de um oscilador sinusoidal no seu arranque.
Depois de ter arrancado qual deve ser o seu valor.
realimentado.
II.
+10V
RC
RC
3k
3k
β = 350
Vo
1k
1k
V1
V2
T1
T2
100k
100k
RE = 2k
-10V
III.
+12V
RC
R2
V0
100uF
R1
1k
C π = 50 pF
C µ = 5 pF
Vi
Rin
10uF
β = 250
3.1 Dimensione R1, R2 e RC para termos uma corrente IC=1mA. Considere que R1=R2.
3.2 Calcule o ganho do amplificador.
3.3 Calcule a frequência de corte superior e inferior do amplificador pelo método das
constantes de tempo.
3.4 Esboce o diagrama de Bode do ganho do amplificador.
IV.
4.1
4.2
4.3
especificações.
Instituto Politécnico de Tomar
Engenharia Electrotécnica/ Engenharia Informática
Exame de Época Especial de Electrónica II
23/09/2005
Nota: Todas as questões devem ser devidamente comentadas e justificadas.
Grupo I
1. (1.5 Val) Calcule o valor do condensador de Miller num amplificador com
Cµ=20pF e AV=750.
2. (1.5 Val) Considere a montagem não inversora com amplificador operacional. O
ganho DC do AMP-OP é de 104 e o ganho da montagem é de 20. Qual deve ser
a frequência do pólo dominante do AMP-OP para que a montagem possua uma
largura de banda de 100 kHz.
3. (1.5 Val) Dimensione um oscilador em ponte de Wien para que oscile a uma
frequência de 5 kHz. Explique como pode ser feita a estabilização de amplitude.
4. (1.5 Val) Pretende-se projectar um filtro de ganho unitário com frequência de
corte de 5 kHz, atenuação máxima da banda passante de 3dB e atenuação
mínima da banda de rejeição de 50dB a partir da frequência de 10kHz.
Determine a ordem de um filtro Butterworth necessária para que obedeça às
especificações desejadas. Qual a atenuação mínima da banda de rejeição
resultante?
5. (1.5 Val) Calcule o consumo de potência de um conjunto de 1000 portas lógicas
CMOS a operar a 50MHz cada uma com uma carga de saída de 250fF usando
uma alimentação de 5V.
Grupo II
1. Considere o circuito da figura 5 em que VCC=6V, -VEE=-6V, RC1=10kΩ, RC2=11kΩ,
Rx= 2kΩ, IEE=100 µA, β1=100, β2=80, IS1= IS2. A fonte de corrente é ideal.
Despreze o efeito de Early.
a) (1 Val) Calcule o ganho diferencial e o ganho em modo comum.
b) (0.75 Val) Calcule a relação de rejeição de modo comum, CMRR em db.
c) (0.75 Val) Determine a tensão de desvio de entrada, a corrente de desvio de
entrada e correntes de polarização.
VCC
RC
RC
vo
vi
Q1
Q2
Rx
Rx
IEE
-VEE
23/09/2005
2. Considere o seguinte circuito (β=200, RL=8Ω); .
+15V
R1
5KΩ
T5
T4
T1
R3
Vo(t)
Vi(t)
Rl
16Ω
R4
T2
T3
T6
R2
5kΩ
-15V
a) (1 Val) Determine justificando o valor de v0 quando vi = 0V . Indique,
justificando a classe deste andar de saída.
b) (1 Val) Qual a função dos transistores T3 e T4?
c) (1 Val) Dimensione as resistências R3 e R4 para que a corrente máxima nos
transistores de potência seja de 2A.
d) (1 Val) Determine a máxima potência de saída do amplificador sem distorção
e o seu rendimento nestas condições. (VCEsat=0.3V).
3. Considerar o circuito da figura em que o transístor tem β=100 e VA=100V.
VCC
9V
20kΩ
R1
RC
2 KΩ
C1
100µF
RL
200Ω
v1
R2
10kΩ
C2
100µF
RE
1.5kΩ
CE
33µF
23/09/2005
a) (0.75 val.) Determine Ponto de Funcionamento em repouso do circuito.
b) (0.75 val.) Determinar o ganho na gama média, a resistência de entrada e a
resistência de saída.
c) (1.25 val.) Determine a frequência de corte inferior do circuito, considerando
que a resistência da fonte v1 é Rg=500.
d) (1.25 val.) Se o transístor tiver fT=1GHz e Cµ=2 pF, determinar a largura de
banda do amplificador. Esboce o gráfico de resposta em frequência do
circuito.
4. (2 val.) Projecte e apresente um filtro de Butterwoth passa-baixo de ganho unitário de
3ª ordem com frequência de corte fc= 5 kHz.
Trabalhador Estudante
Data: 13-09-2005
Duração: 3:00h
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
AV=1000.
condições em %.
justificando.
realimentado.
II.
+20V
RC
RC
5k
5k
β = 250
Vo
2k
2k
V1
V2
T1
T2
100k
100k
RE = 5k
-20V
III.
+15V
RC
R2
V0
100uF
R1
2k
C π = 30 pF
C µ = 3 pF
Vi
Rin
10uF
β = 350
3.1 Dimensione R1, R2 e RC para termos uma corrente IC=1mA. Considere que R1=R2.
3.2 Calcule o ganho do amplificador.
3.3 Calcule a frequência de corte superior e inferior do amplificador pelo método das
constantes de tempo.
3.4 Esboce o diagrama de Bode do ganho do amplificador.
IV.
4.1
4.2
4.3
especificações.
Exame
Data: 13-02-2004
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------I.
1.1 Dimensione IC para que a resistência de entrada de um andar em base comum seja de
20 Ω.
1.2 Um transístor exibe uma variação incremental ∆IC = 192.3 µA para ∆Vbe = 4 mV.
Calcule a corrente IC do transístor.
1.3 Um amplificador tem um ganho de 20. Qual deve ser o factor de realimentação β que pode
colocar o amplificador a oscilar.
1.4 Num andar em push-pull qual é o nível mínimo de entrada para existir sinal na saída.
Como se pode resolver este problema, exemplifique.
realimentado.
II.
Considere o seguinte circuito:
+15V
T6
T5
T3
10k
T4
Vo
T2
100uF
10k
13k6
Vi
T1
2.1
2.2
2.3
2.4
Calcule o ponto de funcionamento do circuito e desenhe o seu modelo incremental.
Calcule a resistência de saída do andar considerando β = 200, VAp=50V e VAn=100V
Calcule o valor da resistência de entrada do andar.
Calcule o ganho do andar.
III.
+15V
R5
T5
β = 200
R1
T3
R3
Vo
T2
R2
T4
R4
RL = 8 Ohm
T6
Vin
T1
-15V
3.1 Dimensione R5 para que T1 tenha uma corrente Ic de 20 mA. Considere Vo = 0V e
desconsidere as correntes de base de T5 e T6.
3.2 Dimensione R1 e R2 para evitar distorção de cruzamento.
3.3 Dimensione R3 e R4 para evitar sobrecargas de 2A nos transístores de potência.
3.4 Qual a máxima potência de saída do amplificador sem distorção, e o seu rendimento
nestas condições. Tenha em conta a queda de tensão em R3, R4 e VCEsat = 0.3V.
IV.
+15V
2k
100uF
V0
C π = 45 pF
C µ = 10 pF
RL = 10k
β = 100
100 ohm
Vi
100uF
2k
-10V
tempo.
4.3 Desenhe o modelo incremental de altas frequências do amplificador.
tempo.

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