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FONDAMENTI DI ELETTRONICA

prof. [name redacted] GUAZZONI

chiara.guazzoni@polimi.it

21/01/2008 LABORATORIO 14:15

LIBRO: SEDRA/SMITH CIRCUITI PER LA MICROELETTRONICA EDISES, 2008

http://home.dei.polimi.it/guazzoni/lezioni/indice.html

DISPOSITIVO ELETTRONICO

  1. Segnale Analogico: grandezza fisica continua nel tempo che assume una gamma infinita di valori
    • RUMORE → casuale
    • DISTURBO → sistematico
  2. Il Filtraggio serve per pulire il segnale del RUMORE/DIST più possibile, dobbiamo avere un pattern uniforme
  3. Campionare un segnale → valutare il segnale solo in alcuni istanti temporali (TEMPO DISCRETO)
    • Ci sono dei limiti per la campionatura (posso perdere del contenuto informativo)

Lo trasformiamo in DIGITALE con parole 4 bit (esempio) quindi ho 2n valori → Generalmente si usa un sistema binario (quindi assume solo due valori)

Il VANTAGGIO è che il rumore è trascurabile!

COME POSSO MODELLIZZARE UN SENSORE

  • EQUIVALENTE THEVENIN
    • Se Rs è bassa
  • EQUIVALENTE NORTON
    • Se sono Ie è alta
  • I sensori sono reali → non sono generatori ideali
  • C'è dissipazione! (esiste una SORGENTE)

Rete Lineare

parametri concentrati

trascuriamo gl'effetti induttivi/capacitivi

Linee di trasmissione

Regime stazionario

Regime non stazionario, gli ∇

modellizzato come

nel caso lavoriamo in posti stazionari

(molto semplificato)

RL Parametri Concentrati

  • Rep si trova sperimenti i generatori impressi (generatore di tanda)
  • Rep ⇒ tensione a vuoto
  • Rep vedi sopra
  • icp ⇒ corrente cortocircuito
  • Rep = Vep / icp

Caratteristica Φ,V = generatore ideale tensione

  • gen. ideale corrente
  • Resistenza
  • generatore reale tensione
  • generatore reale corrente

Ri

RL

τ = C ⋅ λF

f = 1 GHz

(1/ωC ) *

λ = 80.3

3)

20V

10kΩ

4 µA

4 µA

10V

EQ. THEVENIN

Req

Veq

1/Req = 1/10 + 1/20

Req = 20kΩ/23 = 870 Ω

Veq = 20/23 * 4 * 3480 = 3.48

Effetto 1

4 µA

Effetto 2

20V

10

Vez = 1kΩ / (10kΩ + 1kΩ) * 20V = 1.74V

Effetto 3

Req = 3480 **3.48**

Veq = 1/21 * (-10V) = -0.45V

Veq = 3,48 + 1,74 - 0,45V = 4,79V

Iout = 4,73 / (870 + 500)Ω = 3,5 mA

4)

5kΩ

500Ω

2V

80mA

  1. Rep = 3,57 Ω
  2. Vout = 7,1 V
  3. Vout R=1k = 5,23 V

vin(t) = √2 vineff sin(ωt)

ṽo = ṽin Z2 / (ZR + ZC) = ṽin 1 / (jωC) / [R + 1 / (jωC)] = ṽin / (1 + jωRC)

T(jω) = Ṽout(jω) / Ṽin(jω) = -1 / (1 + jωRC) ➔ FUNZIONE DI TRASFERIMENTO.

raffigurazione grafica della funzione di trasferimento

|T(jω)| ➔ MODULO

arg [T(jω)] ➔ FASE

calcolo modulo

|T(jω)| = |1 / (1 + jωRC)| = |1 / (1 + jωRC) * 1 - jωRC / 1 - jωRC|

= |1 / √(1 + ω2R2C2)2|

|T(jω)|dB = 20 log10 |T(jω)| ≡ 20 log10 (1 / √(1 + ω2R2C2))

A me interessa solo il comportamento ASINTOTICO

➔ DIAGRAMMA DI BODE

ω2c2R2 ≪ 1

ω ≪ 1 / RC

|T|dB = 20 log10 (1) = 0

ω≫1/RC

|T|dB = -20 log10 (ωRC) = -20 log10 (ω) - 20 log(1/RC)

ω = 1 / RC ➔ |T|dB = 20 log10 1 / √2 = - 3 dB

con una frequenza ≪ 1 / RC ➔ |T| = 1. ➔ così passano le frequenze in bassa frequenza

le frequenze alte sono abbattute 20 volte ogni decade ➔ FILTRO PASSA BASSO

Il CIRCUITO ➔ FILTRO PASSA ALTO

(z1 - z0) c1 ∙ i + I0 = I1

z1 = I0 (1 - f0) ε

I = 17,1 = 346,5 μA

Nel caso consideriamo dispositivi in silicio Z = 14

[1s2 2s2 2p6 3s2 3p2]

forma l’ibrido sp3 energeticamente equivalenti con angolo di 109,5.

mi = 4,15 ∙ 10-22 300K

intrinseca

se la temperatura OK ni = 0, si compiuta come isolante

p = ni per vale sempre, sia che il silicio sia drogato o no.

i drogaggi sono dell’ordine 1014 NS x 1019 microletto basso.

se ho un modo di cambiare in modo macroscopico il materiale, approfitto la conducibilità

ρ = 1

9 μm n + 9 μp p

1450/cm2v∙s + 4/3 μ

se usi come inferiore

log log

fib la visibilità e diminuire della temperatura AUMENTA perché diminuisce lo SCATTERING

x aumento la possibilità di scattering

COME È FATTO UN RESISTENZA INTEGRATA IN SILICIO

consideriamo un pezzo di silicio drogato n.

ora colto che zona P (scelta categoricamente con m)

genero una ΔN tra A e B

Polarizzazione diretta

crescita tensione...saggio. Riportato da una funzione esponenziale

con VT = ... 2.5mV

  • FORTEMENTE non lineare.
  • Presenza di un esponenziale.
  • TENSIONE ON oltre la polarizzazione diretta ho una corrente approssimativa a 0.7V.

AUMENTA la tensione ON

T2 > T1

Ix fisso V1, V2

In inversa dissipa molto:

  • Può dato che la corrente è molto bassa in diretta, la corrente è molto alta e quindi dissipa.
  • La condizione di massima dissipazione è la nel BREAKDOWN

METODO 1: metodo grafico (molto scomodo)

  • Scopro che è polarizzato in DIRETTA.
  • Non implementabile... con... resistore.
  • L'occhio del circuito equ. THEVENIN.

METODO 2: Analitico

  • è un’equazione trascendente che... posso solo risolvere graficamente

ID = μn Cox W [ (VGS - VT) VDS

ID = μn Cox W [ (VGS - VT) VDS

     - (VDS)2 ]

ID = μn Cox W [ (VGS - VT) VDS

     - (VDS - VT) VDS + 2 VDS VDS ]

ID = μn Cox W [ (VGS - VT) VDS - 2VDS VDS ]

ID = μn Cox W [ (VGS - VT) VDS - VDS2 )

VDS = VGS - VT (è una parabola) CORRENTE OHMICA nella zona lineare

Q(L) = Cox (VGS - VDS - VT) = Cox (VGD - VT)

VGS - VTVDS

esiste un valore di VDS tale per cui Q = 0. (punto = VT) → il canale è strozzato! - PITCH-OFF

non ha + cariche VDS = VGS - VT

il max della parabola è nel punto VDS = VGS - VT quindi il pitch-off è nel vertice della parabola, si genera un corpo che funzione da generatore di corrente costante.

ci sono quindi 2 zone di funzionamento - 1) ohmica 2) saturazione nel MOSFET reale al crescere di VDS si ha un arretramento del pitch-off → Rc quindi la corrente aumenta lievemente

ID = 1/ 2 μn Cox W L (VGS - VT)2 ZONA SATURAZIONE

K = 1/2 μn Cox W L = Kn → fatore di transconductanza

Simbologia circuitale

non si specifica il source dipende come é polarizzato

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ramlui79
A.A. 2007-2008
126 pagine
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SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-INF/01 Elettronica
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ramlui79 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di elettronica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano o del prof Guazzoni Chiara.