Práctica para el primer examen:

 

 

1. Para el siguiente circuito suponga que la corriente de los diodos está dada por
    i_D = 2x10^-3V_D² cuando V_D ≥ 0 y  i_D = 0 cuando V_D < 0.
   
   
1. Encuentre el punto de operación para cada diodo.
2. La resistencia dinámica rd.
3. Dibuje la forma de onda en la salida de la Resistencia RL.

Respuestas: a. 0.83 V, 1.39 mA,  b. 301.2 ohmios, c. DC= 1.39 V, ac = 0.3x10^-3cosw_ot

2. Para los siguientes circuitos suponga que los fusibles soportan una corriente de 0.1 Amperio antes de fundirse. La tensión de los diodos es de 0.7 V. El voltaje de entrada es Vi = 10sen 120πt.

1. ¿En cuál de los circuitos se fundirá el fusible aún cuando no haya ninguna carga conectada a la salida?
2. Se conecta a cada circuito una resistencia de carga a la salida. De los circuitos cuyo fusible no se haya fundido conforme al punto anterior, ¿qué tan pequeño puede hacerse la resistencia antes de que el fusible se funda?
2. Encuentre el voltaje DC en la resistencia de la carga si la tensión de los diodos es de 0.7 V. El voltaje de entrada es Vi = 10sen 120πt.

Respuesta: Vdc = 0.22 V

4. El sistema alternador de un automóvil puede representarse por medio del diagrama de la siguiente figura. El alternador mismo está formado por tres turbinas, cada una de ellas energizada en secuencia por un electroimán giratorio. La geometría es tal que cada una de las tres fases del alternador producen voltajes sinusoidales de magnitud pico Vp y angulos de fase de 0, 120 y 240 grados respectivamente. Las tres fases son rectificadas por los diodos D1, D2 y D3 de forma que pueden proporcionar una corriente de carga a la batería de 12 V vía la resistencia R1. El voltaje a través de la batería es sensado por el circuito de control que se encarga de ajustar la potencia del electroimán vía la fuente dependiente gvx. De esta forma, la corriente promedio de la carga a la batería se incrementa conforme cae el voltaje de la misma y se reduce a cero cuando la batería llega a plena carga.

 

1. Considere el caso cuando el voltaje de la batería es de 11.8 V. Determine el voltaje requerido Vp tal que la corriente de carga promedio se defina en 30 A.
2. Determine la potencia mécanica que deberá ser entregada al electroimán rotativo si éste debe ser capaz de proporcionar esa corriente de carga

Respuestas: a. 225.5 V,   b. 2154 watts o 2.88 HP

5. Encuentre el voltaje Vo en regimen permanente

Respuesta: Vo = -10 V

 

6. Encuentre el voltaje en la resistencia RL en regimen permanente

Respuesta: 34 V

 

7. Sea el siguiente circuito:

 

1. Encuentre el punto de operación Q
2. Encuentre la resistencia dinámica
3. Grafique la forma de onda de VL

Respuestas: a. 0.366 V, 2.317 mA,   b. 10.96 ohms, c. 0.497sen wt mV

 

8. Dibuje la forma de onda en Vo

Respuesta: Diente de sierra con una amplitud de 12 V y un periodo de 55 us

9. Sea el siguiente circuito

 

1. Dibuje la forma de onda del voltaje en RL
2. ¿Con cuál de los diodos especiales estudiados se puede comparar la configuración de los diodos mostrada?
3. Si la potencia del diodo es 500 mW (rz = 0), ¿Cuál es la ri mínima si IL = 0?

Respuestas:   b. diodo varistor, c. 42 ohmios

 

10. Para el circuito mostrado, encuentre la variación de la corriente y la variación de la potencia en el zener

Respuesta: 120 mA - 2.055 A, 2.02 - 42.56 watts

11. En el siguiente regulador con zener se utiliza un diodo LED como luz piloto. Para las condiciones mostradas en la figura:

 

1. Encuentre Iz mínima
2. La potencia máxima que debe disipar el zener
3. Si la potencia del zener es 18000 mW y posee una temperatura máxima de la unión de 100 grados centigrados con una resistencia térmica entre unión y encapsulado de 2.5 c/w. Averiguar la resistencia térmica de un radiador para que el zener tenga una potencia máxima de operación de 13 w. (suponga la temperatura ambiente de 25 grados centigrados).

Respuestas: a. 18.33 mA,  b. 772.8 mW, c. 3.27 c/w

 

12. Para cada uno de los siguientes circuitos mostrados, encuentre los valores del voltaje de salida

Respuesta: 0 - 30 V, 10 V

 

13. Sea el siguiente circuito:

Todos los diodos tienen una tensión de 0.7 V cuando conducen a favor.
Características del Zener: VzT= 18 V, izT = 700 mA, rzT= 2 ohms, izK= 5 mA.

 

1. Demuestre que el voltaje del capacitor durante el tiempo de descarga responde a la siguiente formula:
   
   
   (Ayuda: utilice ecuaciones diferenciales y suponga que el tiempo total de descarga es de aproximadamente T/2)
2. Encuentre la variación del voltaje en la carga.
3. Encuentre el porcentaje de regulación en la carga %LR

Respuestas: b. 0.81 V,   c. 11.57%

 

14. Para el siguiente circuito:

 

 

 

a)      Encuentre el punto de operación Q

b)      Encuentre la resistencia dinámica rd

c)      Dibuje la forma de onda del voltaje en RL, indicando claramente los valores en las dos coordenadas (t,V)

 

Respuestas: a. ID = 0.1mA,   b. 1 KΩ, c. 1.8 V + 3cos 3πt mV

 

15.        Sea el siguiente circuito:

 

 

a)      Encuentre el valor DC en la carga de 1 k. (Recuerde trabajar en radianes).

b)      Si se conecta en paralelo un capacitor de 1000 uF en paralelo con RL ¿Cuál será el valor aproximado del voltaje pico a pico del rizado?

Respuestas: a. 19.25 V,   b. 0.02 V

 

16.              Un dispositivo tiene la siguiente curva característica de temperatura:

 

 

 

a)      Encuentre la resistencia térmica del radiador requerida para trabajar con una potencia de 30 W.

b)      Si se utilizará  un radiador infinito con una potencia de 30 W. ¿Cuál sería la temperatura en la unión?

 

Respuestas: a 4.83 ºc/W,   b. 55 ºc

 

 

 

 

 

17. Para el siguiente circuito:

 

 

Encuentre el rango de variación de ri si la corriente de la carga puede variar de 0-10 mA.

           

Respuesta: 1304 < ri < 1343 ohms

 

 

 

18. Sea el siguiente circuito:

 

 

a)      Encuentre el punto de operación del diodo.

b)      Encuentre la resistencia dinámica

c)      Dibuje la forma de onda de la corriente total que pasa por el diodo

 

Respuesta: a. 0.35V, 0.965 Amp b. 0.0259 ohms, c.( 0.35 + 0.00199coswt)

 

 

19. Un dispositivo posee una resistencia térmica de 1.2 ºC/W,  con una temperatura máxima en la unión de 200 ºC y una potencia máxima de 50 W.  Si se utiliza un radiador de calor de 5  ºC/W, encuentre:

 

a)      La potencia máxima con que este dispositivo puede trabajar. Si la temperatura ambiente es de 25 ºC.

b)      La temperatura en la unión para la potencia encontrada en el punto a), si la temperatura ambiente se bajará a 20 ºC.

 

Respuesta: a. 28.22 W, b. 29 W

 

20. Para el siguiente circuito:

 

 

a)      Encuentre el valor máximo y mínimo de I_D .

b)      Encuentre la razón de rechazo de rizado si está se define como ( (∆VL/∆Vi)x100 )

 

Respuesta: a. 33.5 mA - 10.25 mA b. 2.3 %

21. Un diodo que opera a 30 W tiene la siguiente curva característica de temperatura:

  

a) Encuentre la resistencia térmica del disipador de calor requerido para que la temperatura de la unión sea de un 75% de su valor máximo. Tome la temperatura del medio como 25 ºC.
b) Si la temperatura ambiente se baja a 15 ºC. ¿Cuál debe ser el valor de la resistencia térmica del nuevo disipador de calor, si se desea que la temperatura del encapsulado sea de 30 ºC?¿Cuál sería la temperatura en la unión?

Respuesta: a. 2.96 ºC/W b. 0.5 ºC/W, 51 ºC

 

 

22. Sea el siguiente demodulador AM:

   Vi(t) = 10 [f(t) + 2] cos 200000 πt

a) ¿Cuál sería la máxima frecuencia recomendada para f(t), si esta es senoidal.?
b) Dibuje la forma de onda de VL(t), si f(t) tiene la forma mostrada en la siguiente figura

 

Respuesta: a. 1.6 Khz

 

 

 

23. Para el siguiente circuito:

 

 

 

 

a)      Demuestre que en DC, VL ≈ 0.533 V.

b)      Encuentre el valor A.C. de VL

Respuesta: b. 10^-3coswt

24. Sea el siguiente circuito:

 

 

 

 

a)      Encuentre el valor máximo de Rx 

b)      Utilizando el 75% del valor de RX máximo, encuentre la variación de Vz al variar RL

 

Respuesta: a. 184 Ω , b.  5.078 – 5.034 V

 

25. Un dispositivo posee una resistencia térmica de 1.2 ºC/W,  con una temperatura máxima en la unión de 200 ºC y una potencia máxima de 50 W.  Si se utiliza un radiador de calor de 5  ºC/W, encuentre:

 

a)      La potencia máxima con que este dispositivo puede trabajar. Si la temperatura ambiente es de 25 ºC.

b)      La temperatura en la unión para la potencia encontrada en el punto a), si la temperatura ambiente se bajará a 20 ºC.

 

Respuesta: a. 28 W , b.  194.8 ºC

 

26. Para el siguiente circuito:

 

 

 

a)      Encuentre el punto de operación Q

b)      Encuentre la resistencia dinámica rd

c)      Dibuje la forma de onda del voltaje en RL, indicando claramente los valores en las dos coordenadas (t,V)

 

Respuesta: a. 2.31 mA , b.  6.26 Ω

 

 

27.  Rectificador onda completa:

1. Diseñe un rectificador de onda completa que se conecta a una carga de 1 K y suministra 15 V con un rizado del 3%. La señal de entrada es de 120 Vrms @ 60 hz.
2. Para el diseño del punto a, encuentre los valores de la corriente máxima del diodo y el voltaje pico inverso que requieren los diodos para operar adecuadamente.

 

28. En el siguiente circuito las características de Z1 y Z2 son:
    V_ZT = 5 V, I_ZT = 30 mA, r_ZT = 2 Ω, I_ZK = 3 mA.
    
    
    

 



1. Encuentre el valor del ri máximo.
2.  Encuentre la potencia máxima que pueden disipar cada diodo si se toma un ri con un valor del 75% del ri máximo del punto a.

 

Respuesta: a. 341. 67 Ω, b. 161 mW