Materias · 🏛️ Universidad y trabajo
Electrónica analógica
Ejercicios resueltos de Electrónica analógica paso a paso, con el error que más se comete en cada uno: Amplificadores operacionales, Polarización del transistor BJT y más. Gratis y en español.
Preguntarle al tutor de Electrónica analógicaSin instalar nada. Puedes probar antes de crear cuenta.
Ejercicios resueltos de Electrónica analógica
Resueltos paso a paso, como te los explicaría el tutor, y con el error que más se comete.
Amplificadores operacionales
Un sensor de temperatura LM35 entrega 10 mV por cada grado centígrado. Quieres medir hasta 45 °C con un microcontrolador cuyo conversor llega hasta 4,5 V, aprovechando todo el rango. Diseña el amplificador no inversor con un operacional y calcula las resistencias.
Cómo se resuelve
- 1Primero se mira qué voltaje entrega el sensor en el peor caso: a 45 °C son 45 × 10 mV = 450 mV = 0,45 V. Solo se usaría el 10 % del rango del conversor, y ahí está el problema.
- 2Buscamos la ganancia que lleva 0,45 V hasta 4,5 V: G = 4,5 / 0,45 = 10.
- 3Se escoge la configuración NO inversora, no la inversora, por dos razones: su entrada es de altísima impedancia (no le roba corriente al LM35, que entrega muy poquita) y no invierte el signo, así que la salida no se va a negativo con una alimentación sencilla.
- 4Su ganancia es G = 1 + Rf/R1. Igualamos: 1 + Rf/R1 = 10, entonces Rf/R1 = 9.
- 5Se elige R1 con un valor cómodo, ni tan bajo que cargue la salida del operacional ni tan alto que el ruido y las corrientes de polarización molesten: R1 = 1 kΩ. Entonces Rf = 9 kΩ.
- 69 kΩ no existe como resistencia comercial: no está en la serie E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82) ni en ninguna otra. El vecino más cercano es 9,1 kΩ, de la serie E24. Con ella G = 1 + 9,1/1 = 10,1. A 45 °C la salida da 0,45 × 10,1 = 4,545 V, un 1 % arriba, que se corrige por software en la constante de conversión.
Respuesta: Amplificador no inversor con ganancia 10: R1 = 1 kΩ a tierra y Rf = 9,1 kΩ (el comercial más cercano, serie E24) de la salida a la entrada inversora. La ganancia real queda en 10,1.
El error de siempre: Usar un operacional común como el LM741 o el TL081 con alimentación sencilla de 5 V. Esos no son rail-to-rail: su salida no baja de ~1,5 V ni sube más allá de ~3,5 V con 5 V de alimentación, así que toda la parte baja de la escala queda plana y el sensor parece marcar siempre lo mismo. Para alimentación sencilla hay que usar un operacional rail-to-rail de entrada y salida, como el MCP6002 o el LM358 (este último al menos llega hasta 0 V en la entrada).
Polarización del transistor BJT
Un transistor NPN 2N3904 está polarizado por divisor de voltaje: Vcc = 12 V, R1 = 40 kΩ (de Vcc a la base), R2 = 10 kΩ (de la base a tierra), RC = 2,2 kΩ y RE = 1 kΩ. Con β = 100, halla el punto de trabajo (IC y VCE) y di si el transistor está en la zona activa.
Cómo se resuelve
- 1Se comprueba primero si el divisor es «rígido», es decir, si se puede ignorar la corriente de base. La regla práctica es β × RE ≥ 10 × (R1 en paralelo con R2). Aquí R1‖R2 = (40 × 10)/50 = 8 kΩ y β × RE = 100 × 1 kΩ = 100 kΩ. Como 100 kΩ ≥ 80 kΩ, el divisor es rígido y podemos seguir con la aproximación.
- 2Voltaje en la base: es un divisor simple, VB = 12 × 10/(40 + 10) = 12 × 0,2 = 2,4 V.
- 3Voltaje en el emisor: la unión base-emisor de un transistor de silicio en conducción cae 0,7 V, así que VE = VB − 0,7 = 2,4 − 0,7 = 1,7 V.
- 4Corriente de emisor: toda ella pasa por RE, así que IE = VE/RE = 1,7 V / 1 kΩ = 1,7 mA.
- 5Como β es grande, IC ≈ IE = 1,7 mA. (Exacto sería IC = IE × β/(β+1) = 1,683 mA; la diferencia es del 1 %.)
- 6Voltaje colector-emisor: por la malla de salida, VCE = Vcc − IC × (RC + RE) = 12 − 1,7 mA × (2,2 kΩ + 1 kΩ) = 12 − 1,7 × 3,2 = 12 − 5,44 = 6,56 V.
- 7Como VCE = 6,56 V está claramente por encima de VCE(sat) ≈ 0,2 V y por debajo de los 12 V de corte, el transistor está en zona activa. Además queda cerca de la mitad de Vcc, que es lo ideal para amplificar sin recortar la señal por ningún lado.
Respuesta: IC ≈ 1,7 mA y VCE = 6,56 V. El transistor está en zona activa, con el punto Q bien centrado.
El error de siempre: Calcular IE como VB/RE, olvidando restarle los 0,7 V de la unión base-emisor. Daría 2,4 mA en vez de 1,7 mA, un 41 % de error que arrastra todo lo demás. El otro error es aplicar estas fórmulas sin verificar primero la rigidez del divisor: si β × RE no supera con holgura a R1‖R2, la corriente de base sí carga el divisor, VB baja respecto al valor calculado y hay que resolver el circuito con el equivalente de Thévenin de la base.
¿Y si tu ejercicio no es ninguno de estos?
No hace falta buscar el ejercicio exacto en internet. Trae el tuyo, o pide los que te falten.
Todo esto es gratis y sin instalar nada. Puedes probar antes de crear cuenta.
Lo que cubre
- Amplificadores operacionales
- Polarización del transistor BJT
Preguntas que le puedes hacer
- Amplificadores operac…Explícame «Amplificadores operacionales» con un ejemplo práctico y dime en qué suele equivocarse la gente.
- Polarización del tran…Explícame «Polarización del transistor BJT» con un ejemplo práctico y dime en qué suele equivocarse la gente.
Cómo enseña este tutor
Es riguroso y completo: justifica cada paso y nombra el teorema, la norma o la buena práctica que está aplicando, para que puedas citarla en tu trabajo o en el parcial.
- · Te muestra el camino completo, no solo el resultado.
- · Si algo no te cuadra, te lo explica otra vez de otra manera.
- · Comprueba las cuentas con matemática simbólica antes de dártelas.
- · Con una foto de tu cuaderno te dice dónde está el error.
- · Te arma quizzes de lo que acabas de ver para saber si de verdad quedó.
Otras materias de Universidad y trabajo
