Diseño de sistemas electrónicos analógicos
El dominio de diseño de sistemas electrónicos analógicos evalúa tu capacidad para polarizar dispositivos, modelar su comportamiento en pequeña señal y cerrar lazos de realimentación estables. El examen pregunta por transistores BJT/MOSFET, amplificadores operacionales, filtros, osciladores, fuentes y ruido, siempre con cuentas y verificación de supuestos.
Núcleo: polarización y modelo
- Verifica la región: en BJT, VCE > VCE(sat) ≈ 0.2 V; en MOSFET, VDS > VGS − VTH.
- Usa gm = IC/VT (≈ 38.5 mS por mA a 300 K) y ro = VA/IC; en MOSFET, gm = 2ID/(VGS − VTH).
- La ganancia de un amplificador no inversor ideal es 1 + R2/R1; la de uno inversor, −R2/R1.
Realimentación y frecuencia
- Con Aβ ≫ 1, la ganancia se fija por componentes y el ancho de banda se extiende; revisa margen de fase > 45° y estabilidad capacitiva.
- El producto ganancia-ancho de banda (GBP) es constante: a mayor ganancia, menor BW.
Ejemplo trabajado
Op-amp con GBP = 1 MHz en configuración no inversora, R1 = 1 kΩ, R2 = 9 kΩ. Ganancia nominal = 10; BW de lazo cerrado ≈ 1 MHz/10 = 100 kHz. Si excitas a 100 kHz con 0.1 V de entrada, la ganancia cae 3 dB y la salida sería 0.707 V, no 1 V. A 200 kHz, la ganancia es 10/√(1+2²) ≈ 4.47 y la salida ≈ 0.447 V. Revisa el slew rate: para 1 Vp a 200 kHz se requieren 2πfVp ≈ 1.26 V/µs.
Trampas que cuestan puntos
Confundir GBP con BW a ganancia unitaria, ignorar la carga de la siguiente etapa, suponer que la salida llega a los rieles, no verificar saturación y olvidar la capacidad de carga.