Esercizi di elettronica (circuiti di polarizzazione, circuiti d'aggancio, raddrizzatori, funzioni di trasferimento)

Esercizio 1)

Determinare il punto di lavoro di tutti i transistor sapendo che la potenza dissipata dal transistore M₁ è pari a 24 mW.

• V_CE = -V_EE = +10 V
• R₁ = 7 kΩ
• R₂ = 1 kΩ
• R₃ = 1 kΩ
• R₄ = 3 kΩ
• R₅ = 6 kΩ
• R₆ = 5 kΩ
• R₇ = 3.7 kΩ
• R₈ = 1.3 kΩ
• D: V_on = 0.7 V; V_Z = 5 V; r_on = r_z = 0
• J: I_DSS = 5 mA; V_P = |V_P| = 3 V; V_A = ∞
• Q₁, Q₂: β = 100; V_A = ∞
• M₁: k = 1 mA/V²; |V_T| = 2 V; V_A = ∞
• M₂: k = 1 mA/V²; |V_T| = 3 V; V_A = ∞

Esercizio 2)

Con riferimento al circuito in figura e alla forma d’onda di ingresso di frequenza 500Hz, si determini l'andamento analitico delle tensioni v_C(t) e v_o(t) per 0 ≤ t ≤ 3 ms.

• D₁, D₂: V_Don = 0.7 V, R_on = R_Z = 0, V_Z = ∞

26 FEBBRAIO 2014

CIRCUITONE

M1 canale P (svuotamento) VTR = 0V VT = 2V

ip: √_s (VGS1 - VT) saturaz. √_s VDS1 √_s GS1 - VT

VGS1 = 10V VGS1 = 10V VGS4 = 0V VDS2 = -2V VDD2 = -2V

Ms1: (2V, 2mA)

• P = 24mW → VSD1 iSD1 = 24 mW
• iSD2 = ^K/₂ (√^s J DS1- VT)² = ^{10 ⋅ 3}/₂ ⋅ 4 = 2mA
• (√_s VGS1 - VDS1) iSD2 = 24 mW
• (10 - VDS2) ^K/₂ ⋅ 10² ⋅ 10^-3, 10 - VDJ2 = 12 → VDS2 = -2V

• VPS1 < L 0 - 8K
• VGS2 VT
• -12 < -2 (ok)
• 0 < 2 (ok)

Ms é in SATURAZIONE

Q₁ PNP

• ipotesi: attiva diretta
• VA-∞ P β = βF0
• VBE0 = 0,7 V
• VBE = VBB = 2V
• VES2 = 2,7 V
• IE3 = ^{VES2 + 10}/_R1 = ^{-2,7 + 10}/7 = 1,043 mA
• IB1 = ^IE3/_βF1 = ^1,043/101 = 0,01 mA
• IC1 = β1B1 = 100 ⋅ 0,01 mA = 1,032 mA
• 10 - VCS1 = 1,032 ⋅ 10^-3
• 10 - VCS1 = 1,032 ⋅ 10² ⋅ 10² - VCS1 = +8,97 V
• VCE1 = 11,668 V > 0,2 V
• Q₁ é in ATTIVA DIRETTA

Q₁: (11,668 V, 1,032 mA)

M2 canale N (arricchimento) VTR 20 VT = 3V

• VDS2 VT = 5 + 3 = 0 (OK)
• VDS3 VT VDS2 - VT = ^8,7 (OK)
• VD2 = -2V VDS2 = 5V
• VS2 = -30V VDS2 = 8V
• VGD2 = -5V

M₂: (8V, 2mA)

M₂ é in SATURAZIONE

D ipotesi: Zener (VERIFICATA)

• iD = ^{2 - 5 ⋅ 10}/₃ ma = 4 mA > 0
• Φ + 5 → ^{+ 5 V = VG2}

1^o Settembre 2009

a) Determinare la funzione di trasferimento

V_o = V_o(V_i) del circuito in figura

V_i = 0V → V_o = 0V

Quando V_i = 0.7V si accende D₂ a corrente nulla. Fin quando D₃ non si accende V_o è sempre nulla.

Trovo tale V_i per cui D₃ = ON a corrente nulla

0 ≤ V_i ≤ 1.616V → V_o = 0V → G = 0

Valuto il circuito per V_i ≥ 4.516V

V_X - V_o = 0,7 φ - V_X = 0,7 V_X = V_o + 0,7 φ = V_o + 1.4

1. V_i - V_o - 1.4
2. V_i - V_o + 0,7 = V_o + 0,7 + (V_o / R₄)

V_i ≥ 4.516V → V_o = 3/4 V_i - 91/80

G = 3/4

-0.35

-63 V_D =

-0.492 V_D² - 2.824 V_D + 1.4598 = 0

0.492 V_D² + 2.824 V_D - 1.4598 = 0

V_S = (-0.81 V, -7.98 V)

V_S +10 ≥ R_DI_DS

V_S = R_DI_DS -10

V_S = 93 I_DS -10

V_D = - 6.21 V

V_GS = 8.18 V

V_DS = 1.77 V

V_S = -7.98 V

I_DS = 2.02 mA

Ipotesi: Triodo

V_GS < V_P

J è in triodo

Q3 npn

Ipotesi: Saturazione

V_BES = 0.7 V

I_B5 = 2 mA

I_C5 = 1.972 A

I_E5 = 3.972 mA

V_CE = 0.266 V

I_C5 ≥ β_F I_B5

Q5 è in saturazione

V_BB5 = -7.314 V

Q3 npn

ipotesi: attiva diretta (VERIFICATA)

V_BE3=0.7V

V_C3=8V

i_C3=_12-VC3/²=^12-8/₂=2mA

i_B3=i_C3/²/₂₀₀=0.01mA

i_E3=(β_f0+1)i_B3=201·0.01mA=2.01mA

i_E3=V_E3/R₆ ⟹ V_E3=i_E3R₆=2.01·10^-3·2·10³=4.02V

V_E3=4.02V

V_B3=8V-4.02V=3.98V⟹0.2V

D

(ipotesi: zener (VERIFICATA))

i_D=V_B3-4/_R5=^4.32-4/_10³=0.32mA>0

i_Z2>i_D+i_B3=0.72mA+0.01mA=0.73mA

ipotesi 2 MOSFET in saturazione e 1 BJT in attiva diretta

i_C2=i_C3+0.73 i_B2 i_B1=i_E1-i_C3 ⌀

V_BE2=0.7V V_BE1+0.7V

(⌀)

β_f02i_B2=β_f01i_B1+0.73

i_B1(β_f02-β_f01)=0.73

i_B1=0.13/(β_f02-β_f01)=0.13/170+200=0.01mA

i_E1=(β_f01+1)i_B2=101·0.01mA=1.053mA

i_E2=(β_f02+1)i_B2=171·0.01mA=1.783mA

i_C3=i_E1-i_B1=1.042mA

i_C2=i_E2-i_B2=1.772mA

FDT V_iCO (GRAFICO):

V_i

GRAFICO COMPLETO

V_i

• -9V
• -6V
• -2V
• 0.7
• 20V

• -9V
• -6V
• G_OD
• 6.24
• 30.23V

Prova 23 Maggio 2023

P_R4 = 2mW

R₄i_R4² = 2·10^-3

i_R4 = √(2·10^-3/2·10³) = ±1mA

Q₄:

npn ipotesi: attiva diretta

V_BE4 = 0.2V

i_C4 = 1mA

2 - V_C4/_R4 = 1·10^-3

12 - V_C4 = 1·10³·2·10^-3

12 - V_C4 = 2

V_C4 = 10V

i_B4 = i_C4/_βFO = 10/500 = 10μA = 0.01mA

i_E4 = (β_FO + 1)i_B4 = 101·0.01·10^-3 = 1.01mA

V_E4 - 0/_R5 = i_E4

V_E4 = R₅i_E4 = 2·10³·1.01·10^-3 = 2.02V

V_C4 = 7.98V > 0.2V

attiva diretta verificata

V_C4 = 10V

V_E4 = 2.02V

V_B4 = 2.12V

Ipotesi 1:

D₁ = ON

D₂ = ZENER

V_C2 - V_B4 = V_ON + R₁i_R2

V_C2 - V_B4 = V_Z + R₂i_R2

V_ON + R₁i_R4 = V_Z + R₂i_R2

i_R2 + i_R2 = 0.01mA

10 + i_R1 + 0.7 + 100i_R2

i_R2 = 0.01 - 10^-3- i_R2

i_R2 = -1.2/(100 + 10⁴)

A < 0 ipotesi sbagliata

Ipotesi 2:

D₁ = ON

D₂ = OFF

V_C2 - V_B4 + 0.7 + R₁i_R2

V_C2 = V_B4 + 0.7 + R₁i_R2

V_C2 = 2.12 + 0.7 + 10⁴·0.01·10^-3 = 3.52V

[V_C2 - V_B4 = V_D2 = V_D2 = 0.8V < 2V]

Quindi cadono in inverso su D₂ 0.8V che non sono sufficienti per mandarlo in zener

pertanto i_R2 > 0 dunque D₁ = ON, D₂ = OFF

è un'ipotesi corretta.