RESOLUCION

RESOLUCIÓN TERCER EXÁMEN DE
ELECTRÓNICA 2

PRIMER TEMA (35 PUNTOS)
En un sistema de control industrial se necesita alimentar un motor con una intensidad eléctrica proporcional a la
presión que se detecta en un amortiguador. La relación presión-intensidad que se necesita es la que se muestra en la
gráfica (lineal, sin offset, y cubra el rango de presión que se indica). Para ello se dispone de untransductor
piezoresistivo de presión tipo MPX12, cuyas hojas características se adjuntan. El terminal del motor sobre el que se
inyecta la intensidad presenta una impedancia aproximada de 1 Ohm. Y las fuentes de alimentación de que se disponen
son de ± 6 V.
Se propone utilizar el circuito con dos etapas. La primera es un amplificador diferencial que amplifica la señal del
transductor. El segundoes un conversor tensión-intensidad de mediana potencia que inyecta en el motor una intensidad
proporcional a su tensión de entrada. Este segundo circuito es el que también compensa el offset inherente al
transductor. Temperatura de trabajo 25[ºC]. Considerando que todos los componentes son ideales y que el sensor
tiene los parámetros típicos, proponer y justificar los 7 valores de las resistenciasa fin de que el circuito tenga la
funcionalidad requerida.

Del DataSheet se obtiene:
Zoutmax = 1.25 [K]
Pin 1: GND
Pin 2: Vo+
Pin 3: V_CC
Pin 4: Vo-

Vcc

R6

I5
R2

Zi
U1

R1

-Vcc

7
1

ZOUT

Vcc

I5

Vcc

U2

R4

7
1

MPX12

3

VS

3

R7

6
6

2

2

Vx

R3
4
5

R1
4
5

LM741
LM741

Is
R2

-Vcc

(IE+I5)=I6
R5

I3=0

-Vcc

IB

Q1

VEC

Dadas las gráficas obtenidas:

Si:


Zoutmax << Zi

Vs =𝑉𝑜+

Vout1 (del Opam 1)=𝑉𝑥 = −
Zi = 2R1
R1 >



𝑅2
(Vo+
𝑅1

Zoutmax << 2R1

Zoutmax
(100)
2

− 𝑉𝑜−

- Vo-) −


𝑅2
Vs
𝑅1

Zoutmax < 1(2R1)

R1 = 65[K]

Si: >>1 y IE>>I5

 VE  Vcc – R6Io

 VEC  Vcc – Io(R6+RL)

Si VECmin > 0  0 < Vcc – Iomax(R6+RL)
R6 <

𝑉𝑐𝑐
𝐼𝑜𝑚𝑎𝑥

− RL

R6 = 4.5 [] debido a condición

I5 = I4
𝑉𝐸 −𝑉𝑥
𝑅5

=

𝑉𝑥 −(−𝑉𝑐𝑐 )
𝑅4

𝑅

𝑅

VE(𝑅4) = Vx(1+𝑅4)+Vcc
5

𝑅

VE(𝑅4) = 55

𝑅2
𝑅1

𝑅

Vs(1+𝑅4) + Vcc
5

𝑆𝑖: 𝑉𝑠 = 70[𝑚𝑉]  𝐼𝑜 = 𝐼𝑜𝑚𝑎𝑥 = 1[𝐴] 𝑉𝐸𝐶 = 0.5[𝑉]𝑉𝐸 1.5[𝑉]
{
𝑆𝑖: 𝑉𝑠 = 20[𝑚𝑉] 𝐼𝑜 = 𝐼𝑜𝑚𝑖𝑛 = 0[𝐴] 𝑉𝐸𝐶 ≈ 6[𝑉] ∴ 𝑉𝐸 ≈ 6.0[𝑉]

{

𝑅
𝑅5
𝑅4
6( )
𝑅5

𝑅
𝑅1
𝑅2
− ( ) (0.02) (1 +
𝑅1

𝑅4
)+6
𝑅5
𝑅4
)+6
𝑅5

1.5 ( 4 ) = − ( 2 ) (0.07) (1 +
=



1.5𝑎 = −𝑏(0.07)(1 + 𝑎) + 6
{
6𝑎 = −𝑏(0.02)(1 + 𝑎) + 6

 a=0.7692  b =39.13
b=

𝑅2
𝑅1

= 39.13 R2=2543.45 [K]

Si: IE>>I5 𝐼𝑜𝑚𝑎𝑥 >>I5max  I5max<1 𝐼𝑜𝑚𝑎𝑥
I5max =

−𝑏𝑉𝑠𝑚𝑖𝑛 +𝑉𝑐𝑐
𝑅4



−𝑏𝑉𝑠𝑚𝑖𝑛 +𝑉𝑐𝑐
𝑅4

<

𝐼𝑜𝑚𝑎𝑥
100

R4=530[] debido a condición.

R5 =

𝑅4
0,7692

530

=0,7692

R5 =682,03[]

Para el Opam 2, es decir el conversor tensión-intensidad de mediana potencia, si las
resistencias equivalentes vistas por los terminales de entradas son aproxidamente iguales,
por lo tanto:
𝑅3 ≈ 𝑅4 | | 𝑅5 + 𝑅6 | |

Si 𝑅5 ≫ 𝑅6

𝑅7
( + 1)

𝑅3 ≈ 𝑅4 | |𝑅5 = 530| | 689,03
𝑹𝟑 = 𝟐𝟗𝟗, 𝟓𝟕 []
𝐼𝑜

Vopam=Vo - IB 𝑅7 - 0,7V=VE−  𝑅7 − 0,7𝑉
Vopammin > -Vcc (Zona lineal)
VEMIN -

𝐼𝑂𝑀𝐴𝑋



𝑅7 - 0,7 >-Vcc

𝑅7 < (𝑉𝐸𝑀𝐼𝑁 + 𝑉𝑐𝑐 − 0,7)



𝐼𝑂𝑀𝐴𝑋

Si  ≫ 1 → 1%( ) ≈ 1 →  ≈ 100(𝑠𝑒 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑒)
𝑅7 < (1,5𝑉 + 6𝑉 − 0,7)

100
1𝐴

𝑅7 < 680 → 𝒔𝒆𝒍𝒆𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒎𝒐𝒔: 𝑹𝟕 = 𝟔𝟕𝟎[]

Vxmin=-bVsmax=-39,13(0,07) =-2,74V
Vxmin>-Vcc→ 𝑂𝑝𝑎𝑚 𝑒𝑛 𝑍𝑜𝑛𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙

SEGUNDO TEMA (35 PUNTOS)
En elamplificador clase B de la figura:
a) Hallar el valor de N = N1/N2 >1 sabiendo que la amplitud máxima de la corriente
por la carga es 1.52 [A], cuando la potencia disipada por los dos transistores es
máxima. [10 ptos]
b) Graficar las rectas de carga (“DC” y “ac”) para Q1. [5 ptos]
c) Potencia máxima disipada por Q2. [5 ptos]
d) Eficiencia cuando la potencia disipada en RE es la mitad de la máxima. [5ptos]
e) Potencia entregada por la fuente cuando la eficiencia sea 2/3 de la eficiencia
máxima. [5 ptos]
f) Potencia disipada máxima en todo el circuito. [5 ptos]
Datos:
VCEsat = 0[V].

a) Hallar el valor de N = N1/N2 >1 sabiendo que la amplitud máxima de la
corriente por la carga es 1.52 [A], cuando la potencia disipada por los
dos transistores es máxima.
𝐼𝑐𝑝 = 1.52
𝑉𝑐𝑐𝐼′𝑐𝑝2 𝑉𝑙𝑝...