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2005
Instrumentación 2005
Primera Prueba Optativa
Instrucciones generales.
 Ponga su nombre en todas las hojas de la prueba.
 No desprenda las hojas.
 Responda cada pregunta en la hoja correspondiente, puede
usar el reverso de la hoja.
 Está permitido ver sus apuntes, libros, etc.

Todas las preguntas tienen el mismo peso para el cálculo de
la nota de la prueba.

La prueba dura 2 bloques de clases.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 1
El transistor del circuito tiene una ganancia de corriente
de 100x. Calcule la intensidad de la corriente de colector
y la diferencia de potencial eléctrico entre los extremos
de R2.
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Para R2 = 1
Para R2 = 10
Para R2 = 100
Para R2 = 1K
Para R2 = 10K
Para R2 = 100K
Para R2 = 1M
La corriente de base es (10-0,7)/10-4 Amperes.
La corriente de colector esperada según la corrinete de base i el factor de ganacia
de corriente es 100 veces la corriente de base = 9,3 10-2 A.
Para 1 Ohm, Icolector = 93 mA, V = 93 mV
Para 10 Ohm Icolector = 93 mA, V = 930 mV
Para 100 Ogm Icolector = 93 mA, V = 9,30 V.
1 KOhm Icolector  100 mA, V  10 V, porque V no puede ser mayor que 10V,
el voltaje de la fuente.
10 KOhm Icolector  10 mA, V  10 V, porque V no puede ser mayor que 10V,
el voltaje de la fuente.
100 KOhm Icolector  1 mA, V  10 V, porque V no puede ser mayor que 10V,
el voltaje de la fuente.
10 MOhm Icolector  0.1 mA, V  10 V, porque V no puede ser mayor que
10V, el voltaje de la fuente.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 2
Un generador de voltaje alterno de 1 Volt rms alimenta un
circuito compuesto por una resistencia y un diodo
rectificador, como lo muestra este dibujo:
Dibuje gráficos que muestren el
curso temporal de las
diferencias de potencial
esperada entre los siguientes
nodos.
a. Nodo 1 menos nodo 0
b. Nodo 2 menos nodo 0
c. Nodo 1 menos nodo 2
Haga el gráfico para
el intervalo desde
t+ = 0 hasta t+ =
2. Cuide de marcar
correctamente la
escala del voltaje. El
diodo es un
rectificador de
silicio.
1
V1
R1
1kohm
1V 1000Hz 0Deg
2
0
Nodos 1-0
a) En el nodo 1 el
voltaje es
1,4cos(t+).
Nodos 2-0
b) En el nodo 2 el
voltaje está limitado
a 0,7 V porque el
diodo se hace
conductor.
c) Es la resta de a –
b.
Nodos 1-2
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 3
Dibuje la forma de la onda a la entrada y a la salida del
circuito en el intervalo
de tiempo desde t+ = 0
hasta t+ = 2. La señal
Xi
de entrada es V(t)=
10cos(t+) Volts.  =
9 K
100 s-1 y  = . Xi
representa el componente
conecta la entrada del
1 K
circuito con la entrada +
del Amplificador. Suponga
que se trata de un
amplificador ideal.
a.
Para el caso
en que el
componente de
entrada sea un
alambre R = 0.
V+=V- porque el
circuito tiene
realimentación
negativa.
Vout/(9000+1000)= V-/1000.
Vout= 10 V+
V+= 10cos(t+) porque es un alambre R = 0.
b.
Para el caso en que el componente sea una resistencia
de 100K.
V+=10cos(t+) porque V+=10cos(t+) – i 100 KOhm, pero
i = 0 por ser un amplificador ideal.
el resultado es el mismo que en a)
c.
Para el caso en que el componente sea un condensador
de 100 F.
V+=10cos(t+) + Constante porque el condensador no
cambia su diferencia de potencial ya que i = C
dVcondesador/dt pero i = 0 porque se trata de un
amplificador ideal. La constante es la carga del
condensador dividida por su capacidad.
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 4
El circuito integrado 74191 es
un contador binario de 1 dígito
hexadecimal. En la caja negra
hay un circuito lógico cuya
salida es 1 cada vez que el
número hexadecimal representado
por QA QB QC QD sea 8 ó C
(hexadecimal) y la salida es 0
para todos los otros números.
Q
a. Dibuje la forma de onda Q que sale de la caja negra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A B
C D
E F 0
1
2
3
4
5
6
7
b. Calcule la duración de los intervalos de tiempo en que
Q = 1. Cada intervalo dura 1 ms.
c. Calcule la frecuencia con que se repiten los pares de
pulsos registrados a la salida de la caja negra. Los
pares se repiten cada 16 ms.
d. Construya un circuito mínimo para caja negra, usando
compuertas lógicas.
Q  ABCD  ABCD  ABD(C  C )  ABD
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 5
En la puerta de escape del laboratorio hay un sistema alarma que hace
sonar una sirena cuando esta puerta se abre. Si se cierra la puerta la
alarma sigue sonando hasta que la guardia se hace presente y la
silencia.
El interruptor J1 se abre
momentáneamente mientras la
puerta esté abierta. El
interruptor J2 se abre
momentáneamente cuando el
guardia lo acciona con una
llave.
El circuito muestra J1 y J2 en
Q
el estado cerrado. La lámpara X1
A
representa la sirena, si la
salida de la caja negra es 0
B
está en silencio si es 1 está
sonando.
Arme el circuito de la caja
negra usando compuertas lógicas.
Considere que el guardia no
puede silenciar la alarma si la
puerta está abierta.
El circuito debe tener memoria por lo que hay que usar un
slip flor de tipo S R.
Si
Si
Si
Si
la
el
la
el
puerta está cerrada A = 0
guardia no está B = 0
puerta está abierta A =1.
guardia trata de apagar la alarma B = 1.
SA
R  AB
Nombre …………………………………………………………………………………………
Pregunta 6
Para este circuito calcule el potencial eléctrico en C para
estos casos
a. A = 1 V,
B = 1 V
b. A = 1 V,
B = -5V
c. A = -2 V,
B = 10cos(t).
d. A = 4cos(t),
B = 2cos(t)
e. A = 4cos(t),
B = 2cos(t+)
El circuito tiene realimentación negativa por lo que V- =
0.
La corriente que circula por R1 es A/1000
La corriente que circula por R2 es B/2000.
La corrinete que circula por R3 es
V
V
VA
V
2VA
V
 B  C
 B - C
1000 2000
2000
2000 2000
2000
Por lo tanto VC  (2V A  VB )
a)
b)
c)
d)
e)
Vc
Vc
Vc
Vc
Vc
=
=
=
=
=
-3 V
+3 V
4 -10cos(t) V
-10cos(t)
-( 8cos(t)+ 2cos(t+)) = -6cos(t) V
Nombre …………………………………………………………………………………………