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Con I D 25 mA, V D 0.79 V y R D = V D = 0.79 V I D 25 mA = 31.62 æ la cual excede por mucho la r d de 2 . NIVELES DE RESISTENCIA 25 Determinamos la resistencia dinámica gráficamente, pero hay una definición básica en el cálculo diferencial que manifiesta que: La derivada de una función en un punto es igual a la pendiente de la línea tangente trazada en dicho punto. Por consiguiente, la ecuación (1.4), definida por la figura 1.26, se encuentra hallando esencialmente la derivada de la función en el punto Q de operación. Si determinamos la derivada de la ecuación general (1.1) para el diodo semiconductor con respecto a la polarización en directa aplicada y luego invertimos el resultado, obtendremos una ecuación para la resistencia de ca o dinámica en dicha región. Es decir, si tomamos la derivada de la ecuación (1.1) con respecto a la polarización aplicada tendremos y d dV D 1I D 2 = d dV D CI s 1e V D>nV T - 12D dI D dV D = 1 nV T 1I D + I s 2 luego aplicamos algunas maniobras básicas de cálculo diferencial. En general, I D I s en la sección de pendiente vertical de las características y dI D I D dV D nV T Invirtiendo el resultado para definir una relación de resistencia (R V/I) se tiene dV D = r dI d = nV T D I D Sustituyendo n 1 y V T 26 mV del ejemplo 1.1 se obtiene r d = 26 mV I D (1.5) La importancia de la ecuación (1.5) debe entenderse con claridad. Implica que la resistencia dinámica se determina con sólo sustituir el valor quiescente de la corriente de diodo en la ecuación. No es necesario disponer de las características o preocuparse de trazar líneas tangentes como lo define la ecuación (1.4). Es importante tener en cuenta, sin embargo, que la ecuación (1.5) es precisa sólo con valores de I D en la sección de levantamiento vertical de la curva. Con valores menores de I D , n 2 (silicio) y el valor de r d obtenido debe multiplicarse por un factor de 2. Con valores pequeños de I D por debajo de la rodilla de la curva, la ecuación (1.5) se vuelve inapropiada. Todos los niveles de resistencia determinados hasta ahora fueron definidos por la unión p-n y no incluyen la resistencia del material semiconductor propiamente dicho (llamada resistencia del cuerpo) y la resistencia introducida por la conexión entre el material semiconductor y el conductor metálico externo (llamada resistencia de contacto). Estos niveles de resistencia adicionales se pueden incluir en la ecuación (1.5) agregando una resistencia denotada r B : r¿ d = 26 mV I D + r B ohms (1.6) La resistencia r d , incluye, por consiguiente, la resistencia dinámica definida por la ecuación (1.5) y la resistencia r B que se acaba de introducir. El factor r B puede variar desde 0.1 para dispositivos de alta potencia hasta 2 para algunos diodos de uso general de baja potencia. En el ejemplo 1.3 la resistencia de ca a 25 mA resultó ser de 2 . Utilizando la ecuación (1.5) tenemos r d = 26 mV I D = 26 mV 25 mA = 1.04 æ La diferencia de aproximadamente 1 puede ser considerada como la contribución de r B .
26 DIODOS En el ejemplo 1.4 la resistencia de ca a 2 mA resultó ser de 27.5 . Utilizando la ecuación SEMICONDUCTORES (1.5) pero multiplicando por un factor de 2 en esta región (en la rodilla de la curva n 2), 26 mV 26 mV r d = 2a b = 2a I D La diferencia de 1.5 puede ser considerada como la contribución de r B . En realidad, la determinación de r d con alto grado de precisión a partir de una curva de característica utilizando la ecuación (1.4) es un proceso difícil en el mejor de los casos y los resultados tienen que ser tratados con reservas. Con bajos niveles de corriente en el diodo el factor r B normalmente es lo bastante pequeño comparado con r d como para ignorar su impacto en la resistencia de ca del diodo. Con altos niveles de corriente, el nivel de r B puede aproximarse al de r d , pero puesto que con frecuencia habrá otros elementos resistivos de mucha mayor magnitud en serie con el diodo, en este libro supondremos que la resistencia de ca está determinada únicamente por r d , y el impacto de r B se omitirá a menos que se diga lo contrario. Mejoras tecnológicas de años recientes indican que el nivel de r B continuará reduciéndose en magnitud y con el tiempo llegará a ser un factor que ciertamente puede ser ignorado en comparación con r d . El análisis anterior se centró únicamente en la región de polarización en directa. En la región de polarización en inversa supondremos que el cambio de la corriente a lo largo de la línea I s es nulo desde 0 V hasta la región Zener, y la resistencia de ca calculada con la ecuación (1.4) es suficientemente alta como para permitir la aproximación de circuito abierto. 2 mA b = 2113 Æ2 = 26 æ D (V) Resistencia de ca promedio Si la señal de entrada es suficientemente grande para producir una amplia variación tal como se indica en la figura 1.28, la resistencia asociada con el dispositivo en esta región se llama resistencia de ca promedio. La resistencia de ca promedio es, por definición, la resistencia determinada por una línea recta trazada entre las dos intersecciones establecidas por los valores máximo y mínimo del voltaje de entrada. En forma de ecuación (observe la figura 1.28), r prom = ¢V d ¢I d ` punto a punto (1.7) En la situación indicada por la figura 1.28, ¢I d = 17 mA - 2 mA = 15 mA I D (mA) 20 15 ΔI d 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 ΔV d V FIG. 1.28 Determinación de la resistencia de ca promedio entre los límites indicados.
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+ v i + - R + v o + v i R + v o V m
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PIV (PRV) La capacidad de voltaje i
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PIV El PIV requerido de cada diodo
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El rectificador de media onda de la
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RECORTADORES 85 + v O _ FIG. 2.74 R
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Paso 2: La polaridad de la fuente d
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Resumen En la figura 2.88 aparecen
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El producto RC determina la constan
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DIODOS ZENER 93 - + 0.7 V + - + - V
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gativa aplicada aparecerá a travé
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Como V 12 V es mayor que V Z 10 V
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Con la ecuación (2.26) se determin
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Duplicador de voltaje La red de la
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circuito, cómo se pueden conectar
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Pico = 18 V 12 V 120 V de ca 2 A 6
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V R R R s 100 Inductor Relevador C
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APLICACIONES PRÁCTICAS 109 D 2 - v
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+ 6 V - R D 1 D 2 Verde (+) LED1 LE
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v i + 5 kΩ + 22 V Z 1 v Zeners i v
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 115 2.081
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 117 2.072
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ajo el encabezado Data Range. Luego
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seleccione AMMETER H. Observará qu
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2.3 Configuraciones de diodos en se
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V o1 I PROBLEMAS 125 V o2 FIG. 2.15
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*30. Trace v o para la red de la fi
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PROBLEMAS 129 v o E + - v o (a)
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Transistores de unión bipolar 3 ES
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+ Portadores mayoritarios E + - + -
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I C (mA) CONFIGURACIÓN EN BASE COM
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c. Según la figura 3.8 I E I C =
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3.6 CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN
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IB (µA) CONFIGURACIÓN EN EMISOR C
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ción las I B 20 µA y 30 µA sati
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I C I B IE V BB V CC (a) (b) (c
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Para el dispositivo de la figura 3.
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También baja a este nivel si I C s
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Si ambas uniones de un transistor d
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2. Los transistores son dispositivo
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 157 FIG.
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11. Utilizando las características
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Polarización de cd de los BJT 4 ES
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I C (mA) 80 μA PUNTO DE OPERACIÓN
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Malla colector-emisor La sección c
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Si aproximamos las curvas de la fig
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Si ahora seleccionamos V CE como 0
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4.4 CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN
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Solución: a. Ec. (4.17): I B = V C
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La ecuación de la malla colector-e
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CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN POR
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CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN POR
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Nota importante: Volviendo a los re
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CONFIGURACIÓN DE REALIMENTACIÓN D
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250 kΩ 10 V 4.7 kΩ 10 μF v o CON
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Solución: Ec. (4.44): I B = V EE -
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DIVERSAS CONFIGURACIONES DE POLARIZ
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R 1 8.2 kΩ R 2 2.2 kΩ B RTh V CC
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TABLA 4.1 Configuración de polariz
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con y V C = V CE + V E = 10 V + 2.4
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voltaje de alimentación. Seleccion
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I X R X +V CC I X R X I Q 2 +V CC Q
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R + E - E + - I R I Fuente de volta
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Al aplicar la ley de voltajes de Ki
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V i V CC = 5 V R C 0.82 kΩ V C RED
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Seleccionando I B = 60 mA para gara
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está conectado al colector del BJT
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50 A 40 A punto Q 30 A punto Q 20 A
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como se muestra en la figura 4.89.
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Si I C definida por la ecuación (4
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S() El último factor de estabilida
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V CC I fuente de corriente APLICACI
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Compuertas lógicas Por ahora proba
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Una vez que se establece la resiste
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16. Beta es muy sensible a la tempe
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cuyos parámetros son muy sensibles
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PROBLEMAS 233 I CQ + V B I BQ _ V C
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8. Dada la información provista en
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PROBLEMAS 237 I C V CE I B + V B V
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PROBLEMAS 239 V C FIG. 4.123 I B V
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PROBLEMAS 241 I FIG. 4.129 Problema
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PROBLEMAS 243 0 V 20 V 0.05 V + 20
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4.20 Análisis por computadora 58.
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5.1 INTRODUCCIÓN ● En el capítu
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MODELO DE UN TRANSISTOR BJT 249 + I
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5.4 MODELO r e DEL TRANSISTOR ● A
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Desde luego, por consiguiente, cuan
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V CC C 2 CONFIGURACIÓN DE POLARIZA
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Como normalmente b es mucho mayor q
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Como por lo general R E es mucho ma
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e. Al comprobar la condición r o
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Efecto de r o Z i Un análisis comp
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Z o : A v : Z o = r o 7R C 7R F = 2
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Para r b 10R C , A v = V o R F2 7R
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Para demostrar la validez de la ecu
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283 EFECTO DE R L Y R S I b + R s +
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Primero observe las marcadas simili
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TABLA 5.1 Amplificadores con transi
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TABLA 5.2 (Continuación) Amplifica
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Al aplicar una carga al sistema de
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Sin embargo, I s I s , por lo que
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No importa qué tan perfecto sea el
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En el punto de polarización, 26 mV
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La ganancia sin carga total es A vT
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y la terminal emisor del circuito D
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Impedancia de salida Como la impeda
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la relación de la corriente de sal
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I i V i I o I o + + + + h i - I i V
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Como la hoja de datos o el análisi
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Z i De la figura 5.107 con R B = R
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A v Para la ganancia de voltaje, se
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definidos para cada configuración.
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EJEMPLO 5.22 Para la red de la figu
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la cual es mayor que el valor deter
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5.22 MODELO P HÍBRIDO ● El últi
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Este valor parece bastar, pero obse
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V CC SOLUCIÓN DE FALLAS 333 R s +
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Micrófono + 1 k k 470 k 33 k 500 k
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En el dominio de ca, el capacitor d
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frecuencias muy bajas, todos los ca
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4. La impedancia de salida de una r
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Conexión Cascodo: A v = A v1 A v2
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Por ejemplo, 5.2, b es 90, con br e
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6. Para la configuración en base c
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I o Z i 1.2 kΩ Z o 390 kΩ 20 V 2.
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12 V V CC PROBLEMAS 357 I o 3.9 kΩ
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5.16 Sistemas en cascada *45. Para
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PROBLEMAS 363 V i V o FIG. 5.178 Pr
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V CC = 14 V PROBLEMAS 367 v o v i (
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INTRODUCCIÓN 369 (Corriente de con
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Región de empobrecimiento e D I D
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En la figura 6.10 se aplica un volt
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CONSTRUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE
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La ecuación de la red puede cambia
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Método abreviado Como la curva de
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V DG no deben ser excedidos en cual
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el nivel de V p se puede estimar a
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Electrones atraídos a la compuerta
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Para ambos tipos de MOSFET la longi
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FIG. 6.54 Red utilizada para obtene
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PROBLEMAS 409 FIG. 6.57 Problemas 9
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PROBLEMAS 411 (V) FIG. 6.58 Problem
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Otra diferencia entre el análisis
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de la configuración, comúnmente c
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sin que se incremente significativa
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Solución: a. Para las característ
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I D (mA) I DSS CONFIGURACIÓN EN CO
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7.6 CASO ESPECIAL: V GSQ 0 V ● U
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Estableciendo I D 0 mA resulta Est
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MOSFET TIPO ENRIQUECIMIENTO 433 FIG
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la que se escribe como sigue despu
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Solución: Por experiencia ahora sa
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una red, la leve variación debida
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7.12 SOLUCIÓN DE FALLAS LOS FET DE
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Multisim Ahora comprobaremos los re
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PROBLEMAS 467 V D V D FIG. 7.83 Pro
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*28. Aun cuando las lecturas de la
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de ca es un poco más simple que el
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molesto. Un método alternativo par
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8.4 CONFIGURACIÓN DE AUTOPOLARIZAC
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y VP, todo lo que se tiene que hace
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+ I' Z' i - I' a I rd + CONFIGURACI
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Solución: a. b. g m0 = 2I DSS ƒV
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V gs - I S o + Z o g m V gs r d RS
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Sin r d , A v = = g m R S 12.28 mS2
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Como la definición de g m sigue si
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y de modo que A v = -g m 1R F ƒƒ
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y si r d 10R D , A v = V o V i -g
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Sustituyendo los valores conocidos
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TABLA 8.1 (continuación) Configura
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Para demostrar cada uno de los mét
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TABLA 8.2 Configuración A vL = V o
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Por tanto, el voltaje de salida a t
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aplicar a la misma terminal de comp
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la guitarra se oye en el micrófono
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que el nivel de cd esté presente d
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Sustituyendo los valores numéricos
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8.18 RESUMEN Conclusiones y concept
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voltaje aplicado. Ahora cambie SEL
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la red, y la ecuación de la gananc
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8.4 Configuración de autopolarizac
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+22 V PROBLEMAS 533 1.8 kΩ V o V i
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8.14 Efecto de R L y R sig 46. Para
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PROBLEMAS 537 V o V i 2 mV FIG. 8.
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9.2 LOGARITMOS ● En este campo no
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EJEMPLO 9.4 Utilizando una calculad
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9.3 DECIBELES ● El concepto de de
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. G v = 20 log 10 V o V i Q 40 = 20
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y a las frecuencias de media potenc
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A v FIG. 9.11 549 0 dB − 3 dB −
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obtenemos, utilizando la frecuencia
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Para frecuencias f f 1 , u = tan -
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Utilizando la letra mayúscula A pa
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+ R s R 1 ⎜⎜R 2 h ie = r e RESP
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Como se satisface el voltaje de cd
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que V E es de 3.166 V, comparado co
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RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA; AMPLI
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Utilizando la ganancia de banda med
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+ V i I i Z i R i C M = (1 − A υ
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RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA; AMPLI
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y el colector, se forma un lazo de
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con = 6 pF + 36 pF + [1 - (-90)]4 p
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9.11 RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA;
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. Con Pspice para Windows, el esque
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o ec1 + a f 2- 1>2 n 1 b d f = ec1
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ocasionada por el amplificador. Por
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9.14 RESUMEN Conclusiones y concept
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2. a. Determine el logaritmo común
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PROBLEMAS 591 V o V i Z i FIG. 9.7
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f Ho c. Determine f Hi y . d. Trace
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Entrada 1 Entrada no inversora + IN
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Rechazo en modo común Una caracter
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Solución: Ec. (10.1): I E = V EE -
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= I b I b1 CIRCUITO DEL AMPLIFICADO
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CIRCUITO DEL AMPLIFICADOR DIFERENCI
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I D (mA) I D (mA) nMOS pMOS 0 +V Th
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constante. Se toma una sola salida
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El resultado en la ecuación (10.8)
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V 1 + Amplificador operacional R f
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CIRCUITOS PRÁCTICOS DE AMPLIFICADO
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v 1 (t) Amplificador operacional v
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de salida resultante. Al aplicar su
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0.707A VD A VD A v ESPECIFICACIONES
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Solución: Para una ganancia de mag
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características eléctricas a una
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Solución: a. b. c. Ec. (10.8): V o
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Entradas comunes Cuando las dos se
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Solución: A partir de las medicion
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10.11 ANÁLISIS POR COMPUTADORA PSp
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PROBLEMAS *Nota: Los asteriscos ind
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8. Calcule el voltaje de salida des
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15. Calcule V o en el circuito de l
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Aplicaciones del amplificador opera
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MULTIPLICADOR DE GANANCIA CONSTANTE
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Solución: El resistor para cada et
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V o = -c R f R f a - V R 3 R 1 b +
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EJEMPLO 11.9 Muestre la conexión d
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CIRCUITOS DE INSTRUMENTACIÓN 651 F
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la cual envía 600 mA a través de
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11.6 FILTROS ACTIVOS ● Una aplica
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Filtro activo pasoaltas Se pueden c
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Amplificador sumador de voltajes: A
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Seleccione GLOBAL (conector global)
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PROBLEMAS 665 FIG. 11.45 Filtro act
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8. Determine el voltaje de salida p
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17. Calcule las frecuencias de cort
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Amplificadores de potencia 12 ESQUE
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TABLA 12.1 Comparación de clases d
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Incluso con una señal de ca aplica
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12.3 AMPLIFICADOR CLASE A ACOPLADO
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Solución: Ec. 112.112: a N 2 1 b =
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EJEMPLO 12.4 Calcule la potencia de
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Eficiencia teórica máxima Para un
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dondeI1p2 es el valor pico de la fo
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EJEMPLO 12.8 Para un amplificador c
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utiliza una etapa de BJT con salida
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CIRCUITOS DEL AMPLIFICADOR CLASE B
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EJEMPLO 12.11 Para el circuito de l
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I Cmáx DISTORSIÓN DE UN AMPLIFICA
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Señal senoidal distorsionada V 1 s
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Es interesante observar qué valor
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amplificadores de potencia. Se nece
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Operación clase B: I cd = 2 p I1p2
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A partir de los resultados del aná
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La potencia de salida se calcula en
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*14. Calcule la eficiencia de un am
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Circuitos integrados analógicos-di
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En general, el nivel de referencia
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La figura 13.6 muestra cómo se pue
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El voltaje de entrada diferencial (
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La función de una red en escalera
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Entrada analógica Comparador Deten
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C se descarga C se carga 7 8 4 Temp
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Solución: Con la ecuación (13.7),
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variar V C desde casi 9 V hasta cer
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Una unidad de PLL de gran aceptaci
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la malla permanece enganchada. La s
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MARCA Lazo de corriente Salida RS-2
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PROBLEMAS 737 FIG. 13.39 Oscilador
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12. ¿Cuántos pasos de conteo ocur
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TIPOS DE CONEXIONES DE REALIMENTACI
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Impedancia de entrada con realiment
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conexión más detallada con realim
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` ` ` ` Estabilidad de la ganancia
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EJEMPLO 14.4 Calcule la ganancia de
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Solución: Sin realimentación, A =
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Sabemos que la ganancia de un ampli
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14.5 OPERACIÓN DE UN OSCILADOR El
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medimos el desfasamiento por secci
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el amplificador operacional proporc
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CIRCUITO OSCILADOR SINTONIZADO 761
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14.9 OSCILADOR DE CRISTAL ● Un os
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eactancia inductiva de valor máxim
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salida FIG. 14.39 Algunas configura
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Ejemplo 14-12 Oscilador Colpitts de
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Los siguientes son los mismos cálc
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Fuentes de alimentación (regulador
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Solución: r = V r1rms2 V cd CONSID
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de obtener un voltaje de cd es que
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v v FIG. 15.7 Formas de onda del vo
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EJEMPLO 15.7 Calcule los componente
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I B = I C b = 11.3 mA 50 = 226 mA I
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REGULACIÓN DE VOLTAJE CON TRANSIST
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(La corriente a través del Zener y
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integrado proporciona un voltaje re
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EJEMPLO 15.12 Dibuje una fuente de
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15.7 APLICACIONES PRÁCTICAS Fuente
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Circuitos de cargador de baterías
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lida de la sección de RC para una
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Otros dispositivos de dos terminale
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Diodo Schottky Diodo de unión p-n
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la capacitancia C p son valores de
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DIODOS VARACTORES (VARICAP) 807 FIG
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de desempeño con ruido. Un Q alto
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DIODOS TÚNEL 811 FIG. 16.14 Diodo
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almacene energía en el inductor en
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de superficie particular. Por lo co
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16.7 CELDAS FOTOCONDUCTORAS CELDAS
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El flujo radiante en miliwatts cont
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Sellador y separador Polarizadores
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Curva de oscuridad sin luz incident
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TERMISTORES 825 Lugar geométrico d
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Aplicación En la figura 16.52 apar
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*9. Con la figura 16.10(a), determi
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Dispositivos pnpn y de otros tipos
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En el instante t t 1 aparecerá un
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Corriente de compuerta mínima requ
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APLICACIONES DEL SCR 837 Interrupto
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de termostatos. Los termostatos de
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si se emplea el valor correcto de R
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Luz Cubierta de cristal Ánodo Áno
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17.10 DIODO SHOCKLEY ● El diodo S
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el potencial de encendido. Luego se
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El símbolo para el transistor de m
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Valores nominales máximos absoluto
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La ecuación general para el period
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c. Determine si R 1 está dentro de
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En la figura 17.50 se dan algunas c
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configuraciones de circuito integra
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TRANSISTOR DE MONOUNIÓN PROGRAMABL
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Oscilador de relajación Una aplica
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= 20 * 10 -3 11.292 = 25.8 ms f = 1
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. A un voltaje fijo de ánodo a cá
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Parámetros híbridos: determinaci
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ƒh oe ƒ = ¢i c ¢v ce ` I B = co
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A.2 ECUACIONES DE CONVERSIÓN EXACT
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Factor de rizo y cálculos de volta
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Utilizando los detalles de la forma
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APÉNDICE B 879 Carga ligera Carga
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Apéndice C Gráficas y tablas 881
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Apéndice D Soluciones a problemas
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%¢V CE = 2.68% 17. (a) I C = 2.28
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17. (a) I DQ = 4 mA (b) V DQ = V DS
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Capítulo 13 9. 13. 17. 19. 21. V o
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ÍNDICE A Aisladores optoelectróni
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Dispositivos de dos terminales, 801
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