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Per il seguente circuito, determinare Kp del MOSFET M1 sapendo che il resistore R4 dissipa 2 mW
VSS = 12 V
D1, D2 Von = 0.7 V, Rd = 0Ω, Vz = 2 V, Rz = 0Ω
R1 = 10 kΩ, R2 = 100 kΩ, R3 = 100 kΩ, R4 = 2 kΩ
R5 = 2 kΩ, R6 = 1 kΩ
M1: IVTP = 1 V, Van = ∞
Q1, Q2, Q3, Q4: βFO = 100, Vn = ∞
Sappiamo che R4 dissipa 2 mW, cioè:
PR4 = R4 Ic42 ⇒ Ic4 = √(PR4 / R4) = √(2 ⋅ 10-3 / 2 ⋅ 103) A = 1 mA
Ipotizzo Q4 in attiva diretta.
IB4 = Ic4 / β = 1 mA / 100 = 0.01 mA e IE4 = (β + 1) / β Ic4 = 101 / 100 ⋅ 1 mA = 1.01 mA
In attiva diretta si può supporre VBE4 = 0.7 V
Ieu = VSS - Vcu/Ru = 12 - Vt/2 . 106 = 10-6
=> Vcu = 10 V
inoltre Veu = R5 . Ieu = 2 . 103 . 1,01 . 10-3 V =
= 2,02 V
per cui Vce4 = Vcu - Veu = (10 - 2,02) V = 7,98 V
per verificare Q4 in attivo deve aversi: VCB > 0.
Per la LKT si ha:
- VBCu - VCBu + Vce4 = 0
VCBu - Vce4 - VBCu = 7,28 V > 0 => Q4 in ATTIVA!
Ipotizzo D1 ON e D2 OFF
-Vx + Von + R1IB2 + VBc4 + R5Ie4 = 0
Vx + Von + R1IB2 + VBc4 + R5Ie4 =(0,7 + 10 . 10-3 . 0,01 . 103 + 0,7 + 2,02) V = 3,52 V
inoltre Vx = VD2 + VB2 = 0 => VD2 = - Vx + VB2 = (3,52 + 2,72) V =
= -0,8 < 0 => D2 OFF
( |VB2 - VD2 - Vx| = 0 essendo inoltre |VD2| < |Vt|, D2 non è in zona!
⇒ VD2 = 0,5 VL0 ⇒ D2 OFF ! Verificato
Per Vi = 0 si ha Vo1 = 1, R2ID4 = 0,5 V e Vo2 = R3ID3 = 1 V
0 < Vi < VΓ ? D1 ON, D2 OFF, D3 Zener
ID1 = 1 - Vi/R1 + R2
- Vi - RTID1 + Vo1 = 0 ⇒ Vo2 = Vi + R1/R1 + R2(1 - Vi) = Vi + 1/2 (1 - Vi)
⇒ Vo2 = Vi/2 + 1/2
Tale equazione vale fintantoché D1 non commuta
ID1 = 1 - Vi/R1 + R2 = ∅ ⇒ Vi = VΓ = 1 V
VD2 = 1 V poiché non "veda" Vi.
cioè 0 ≤ Vi < 1 si ha Vo2 = Vi/2 + 1/2 e Vo2 = 1 V
Vo2
Vi
per 6.7 < Vi < Vs D1 zener, D2 ON, e D3 OFF
Ii = ID1 + ID2
Vi - Vo1 - Vof - Vz - VA + Voa - Vom
R1 R2 RA
Vi - Voa - Vo1 + Vz + VA - VoA + VoM = 0
Vi - 3Vg + 1.7 + 2 + 0.7 = 0
Vo1 = Vi + 4.1 3
Vo2 = Rh ID2 = XA(Vo1 - Vom)
Rh = Vi + 4.1 = 0.7 = Vi + 23 3
Per il seguente circuito calcolare i valori di RS e di RE affinché in Q2 scorra una corrente di 0,5 mA e IE di Q3 sia pari a 10 mA.
VDD = 6V ; VSS = -6V
|VT| = 1V per Q1 e Q2
K1 = μn Cox W/L = 1 mA/V2
K2 = μn Cox W/L = 0,2 mA/V2
VA = ∞ per Q1, Q2, Q3
βF = 99
VON = 0,7 per Q3
RC = 7,5 KΩ
RG1 = 2 KΩ , RG2 = 1 MΩ
per trovare RE devo calcolare il valore di VE poiché IE = VE3 - VSS / RE ⇒ RE = VE3 - VSS / IE
per RS invece RS = VS1 - VSS / IDS1
Ipotezzo che Q3 sia in regione attiva
IE = 10 mA ⇒ IC = (βF +1) IB ⇒ IB = IE / βF + 1
IB = 10 / 100 mA = 0,1 mA
Ipotezzo Q2 (MOS a svuotamento) in pinch-off e ON
Vi=-0.7V per -∞<Vi<-0.7V
Quando D1 e D2 OFF si ha che:
Vo=Vo
e vale per -0.7 < Vi < V2
V2 lo determino imponendo che D1 commuta da OFF a ON.
-Vi + VD1 = 0 => Vi = VD1
D1 commuta in ON quando VD1 = Vo,ϒ = 0.7
=> Vi = V2 = 0.7V
Finora ho,
-0.7 < Vi < 0.7 Vi = Vo
Ora D1 è in ON e D2 in OFF,
0.7 < Vi < V3
Ho il seguente circuito:
cioè
Vx = R3ISD1 + VS = (1,91 + 2,61) = 4,52 V
A questo punto ipotizzo il diodo in ON.
ID = Vx - Von = 4,52 - 0,7 / R3 = mA = 1,91 mA
ID > 0 ⇒ D in ON! (Ipotesi Verificata)
Conoscendo ID e ISD1 posso determinare la corrente I1 :
I1 = ID + ISD1 = (1,91 + 1,91) mA = 3,82 mA
inoltre I1 = VC2 - Vx / R1 dove Vz = VC3
⇒ VC2 = R1I1 + Vx = (300 ⋅ 3,82 ⋅ 10-3 + 4,52) V = 5,66 V = VC3
Ipotizzo Q2 in attiva, ovvero VBE2 ≅ 0,7 V
Faccio la KKT alla seguente maglia
RBIB2 + VBE2 + REIE + VSS = 0
poiché ho ipotizzato la zona attiva si ha che IE = (βF + 1)IB
⇒ IB2[(βF + 1)RE + RB] = VSS - VBE2
IB2[7 ⋅ 1,04 + 10] = 10 - 0,7
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