Elettronica(Teoria+Esercizi esame+Dimostrazione esame)

APPUNTI ELETTRONICA

(teoria+esercizi esame+ domande esame)

prof DE CESARE

Un sistema elettronico è l'insieme di più componenti base.

La tecnologia dei circuiti integrati ha reso possibile la miniaturizzazione dei circuiti elettronici

permettendo di ottenere numerosi vantaggi: migliori prestazioni, maggiore affidabilità e minori

costi di produzione.

Aumento della capacità di un chip di memoria in funzione del tempo

primo chip di 64 bit

primo memorie da 1 GB

Aumento della complessità del microprocessore in funzione del tempo

• 1971 - 2,250 transistor
• 1972 - 3,500 transistor
• 1974 - 5,000 transistor
• 1978 - 29,000 transistor
• 1982 - 120,000 transistor
• 1985 - 275,000 transistor
• 1989 - 1,180,000 transistor
• 1993 - 3,100,000 transistor
• 1994 - 7,500,000 transistor
• 2000 - 24,000,000 transistor
• 2002 - 42,000,000 transistor
• 2003 - 55,000,000 transistor

Dimensione caratteristica dei chip di memoria dinamica in funzione del tempo

1950 - Componenti discreti - 1-2

1990 - ULSI = altra legge scala di ¹⁰⁹

Errori con rappresentazione digitale

Il numero di bit disponibili determina l'errore della rappresentazione numerica.

Errore di quantizzazione:

• N° bit = n, valori utilizzabili 2ⁿ
• Errore Ea = 100*1/2ⁿ = 1/2^n-2 PPM

• 4 bit = 2^16
• 8 bit = 2^36
• 16 bit = 65,300
• 24 bit = 16,700,000
• 32 bit = 43 G

Ea = 6,25%

Ea = 0,4%

Ea = 0,0015%

1.5 PPM

Ea = 0,00045%

0,06 PPM

Richiami teoria dei circuiti

Bipoli lineari

• Generatore di tensione
• Generatore di corrente
• Resistore

Ideale

Reale

• Il generatore di tensione è un bipolo che eroga una tensione sul carico indipendente dal carico stesso
• Il generatore di corrente è un bipolo che eroga una tensione sul carico indipendente dal carico stesso

Legge di Ohm

V=R·I

V_AB=V_A-V_B=R·I

Le correnti sommo in un nodo; la tensione usciere è il potenziale in un nodo

Resistenze in serie

R_eq=R₁+R₂

Due resistenze sono in serie quando in esse scorre la stessa corrente

Resistenze in parallelo

R_eq=R₁·R₂/_R1+R2

Due resistenze sono in parallelo quando hanno la stessa differenza di potenziale

Generatori Controllati esempio

• Per comodità V_cc si può rappresentare come una tensione in un nodo, ma esteticamente indica il circuito a destra.
• Per scrivere correttamente le maglie deve essere chiusa.

• Per risolvere il circuito ci sono 2 alternative:
1. V_cc = A = I₂R₂ + βI₂R₃
2. V_cc = V_cc - I₂R₂ - I₃R₃

Analizzazione l’equazione di maglia del percorso 2)

V_cc - I₁R₁ - I₂R₂ - V_γ - I₃R₃ = 0

• A = I₁ = I₂ + I_β = βI₂ + I₃

V_a = V_cc - I(R₁); V_b = I₂R₃

V_ab = V_cc - V_γ - I_R - I₃R₃

Equazione di maglia applicata al percorso 1)

V_cc - I₁ - V_ab - I₃R₃ = 0

V_ab = I₂R₂ + V_γ

Parametri Z (o impedenze a circuito aperto)

Per una qualsiasi rete lineare:

V₁ = Z₁₁I₁ + Z₁₂I₂

V₂ = Z₂₁I₁ + Z₂₂I₂

dove

• Z₁₁ rappresenta l'impedenza di ingresso con l'uscita a circuito aperto
• Z₂₁ rappresenta il parametro di retroazione con l'ingresso a circuito aperto
• Z₁₂ rappresenta il parametro di trasmissione con l'uscita a circuito aperto
• Z₂₂ rappresenta l'impedenza di uscita con l'ingresso a cortocircuito

Gestione tensione introdotta dalla corrente I₁

Gestione tensione introdotta dalla corrente I₂

Resistenza di uscita del valore Z₂₁

V₁ = Z₁₁I₁ + Z₁₂I₂

V₂ = Z₂₁I₁ + Z₂₂I₂

Amplificatore di corrente

io = A_is i_s connetté di uscita dell'amplificatore

io = A_is i_s

• A_is guardaione di corrente dell'amplificatore
• ii = is Rs connetté di ingresso dell’amplificatore
• io = i_s Rs + Ri guardaione di connetté complessido Rs + Ri R_o + R_s

A_is guardaione di corrente di sotto circuito

3 genre tipo dei amplificatori

AMPLIFICATORE DI TENSIÓNE

• Ri = 0
• Ro = 0

AMPLIFICATORE DI CORRÈNTE

guadaione de corrente in cortocircuito

• A_is = io
• i_i | V_b = 0
• (A/A)

• Ri = 0
• Ro = 00

AMPLIFICATORE DI TRANSCONDUTTANZA

Transconduttanza in cortocircuito

• G_m = io i_i | V_o = 0 (A/V)

• Ri = oo
• Ro = 0

AMPLIFICATORE DI TRANSRESISTENZA

Transresistenza a circuito aperto

• Rm = io i_i | i_o = 0
• (V/A)

• Ri = oo
• Ro = o

Risposta in frequenza di un reale STC di tipo passa-alto

τ = 1/ω₀

T(jω) = K

s¹ + jω/ω₀

R (dB) (scalo log)

-20

0

20

-45°

0°

1

10

Risposta a gradino di un circuito RC passa-basso

v₀(t) = V_s(1 - e^-t/τ)

Risposta a gradino di un circuito RC passa-alto

v₀(t) = V_s e^-t/τ

• Per capire se è un circuito PASSA-ALTO o PASSA-BASSO analizzo il circuito vedendo il comportamento del condensatore a seconda delle varie frequenze
• Se a frequenze basse esso si considera un CIRCUITO APERTO se ω → 0:
• Sarà un CIRCUITO PASSA-BASSO.
• Se a frequenze alte esso si considerava un CORTOCIRCUITO se ω → + ∞:
• Sarà un CIRCUITO PASSA-ALTO.
• NB: Ogni condensatore introduce uno sfasamento di 90°

Controreazione parallelo/serie (amplificatore di corrente)

Il generatore viene schematizzato con lo schema equivalente di Norton. In uscita si preleva una corrente con un collegamento in serie, e la si riporta in ingresso. Questa configurazione non stabilizza il guadagno, ma produce una diminuzione di Ri e un aumento di Ro.

Esercizio

Si calcoli il guadagno e caratteristico dei seguenti parametri:

• R_f = 10kΩ
• R₁ = 1kΩ

Disegnare lo schema seguente con:

• V₁ = 2V
• V₂ = 6V
• R₁ = 1kΩ
• R₂ = 2kΩ

caso a)

I₂ = V_x / R₂ = 6 / 2 = 3mA

I₁ = V_x / R₁ = 3mA

Amp non satura quindi V_o si legge V_o = A_o(V_i - V_f) + V_f

caso b)

Nel caso b l'A.O. è saturo quindi fisso V_o = 12V

6 = V_o - I_LR_o

• V_o = 12V

I_L = V_o - V_x / R_L => V_x ≠ Y => I_l + 12Y = 2 / 2 = 2.5mA