Esercizi svolti di Fondamenti di Elettronica

ESERCIZIARIO

DI

FONDAMENTI DI ELETTRONICA

Esercitazioni

• Amplificatori

1. Di seguito sono elencate le grandezze di varie combinazioni di amplificatore e carico utilizzando i valori rms. Per ognuna, si determini i guadagni di tensione, di corrente e di potenza (rispettivamente A_v, A_i e A_p) sia come rapporto che in dB.

   • (a) v_i = 100 mV, i_i = 100 μA, v_o = 10 V, R_L = 100 Ω
   • (b) v_i = 10 V, i_i = 10 mA, v_o = 2 V, R_L = 10 kΩ
   • (c) v_i = 1 V, i_i = 1 mA, v_o = 10 V, R_L = 10 Ω

Svolgimento

a)

Vogliamo ricavare i tre guadagni di tensione, corrente e potenza. Partiamo dal guadagno di tensione:

• G_V = V_o / V_i = 10 V / 0.1 V = 100

Che in decibel è:

• G_VdB = 20 log₁₀ |G_V|_dB = 40 dB

Per quanto riguarda il guadagno di corrente invece dobbiamo prima ricavare la corrente in uscita (corrente sulla resistenza):

• I_O = V_O/R_L = 10 V / 100 Ω = 0.1 A

3) 1° ESONERO 22-04-2015

1) Si supponga di voler realizzare un circuito combinatorio con 4 ingressi (a,b,c,d) la cui uscita u valga 1 quando <a,b,c,d> = 13

Svolgimento

Per circuito combinatorio intendiamo un circuito, realizzato con porte logiche, di cui ci interessa la sola relazione ingresso-uscita.

Partiamo quindi con la realizzazione della tabella di verità:

• Applichiamo il metodo di: Quine McCluskey

Confrontiamo tra loro le righe che differiscono di 1 solo bit.

Sono primi poiché non sono confrontabili con altre righe.

Nel caso limite ho che V_o = 50 V, scrivo la URT alla maglia

composta da V_o e da R_P ed ottengo:

|V_o| = R_a I_o => dovrebbe essere I_o di massimo per α = 1mA ricavo R_a

R_a = V_o / I_o = 50V / 1mA => 50 kΩ

Applicando le condizioni 1 e 2 otteniamo:

1. R_a / R₁ = 5 => R₁ = R_a = 50 kΩ
2. R₂ / R₂ = 5 => R₂ = R_a / 5 = 2 kΩ

Definire il margine di rumore.

Svolgimento

Il margine di rumore (o noise margin) non è altro che un intervallo di valori della tensione che, nell'inverter, mi permettono di valutare correttamente la tensione in ingresso.

In particolare distinguiamo tra:

• NMH = noise margin high ⇒ NMH = VOH - VIH
• NML = noise margin low ⇒ NML = VIL - VOL

Cosa indicano i valori VOH, VIH, VOL e VIL?

Se consideriamo il diagramma della tensione dell'inverter, notiamo che:

• VOH = tensione massima di uscita.
• VIH = tensione oltre la quale la tensione d'ingresso è considerata alta.
• VIL = valore della tensione di input sotto delle quale la tensione in ingresso è considerata bassa.
• VOL = tensione minima di uscita.

Tra VIL e VIH abbiamo la regione di transizione, regione entro la quale la quale la tensione d'ingresso è considerabile sia alta che bassa. In questo caso la scelta è del tutto aleatoria.

3)

Minimizza con le mappe di K e con il metodo di Quine McCluskey la seguente funzione:

Y = A'B'C'D + AB'C'D' + A'BC'D' + A'B'CD' + A'B'CD + ABC'D' + AB'CD'

Disegna lo schematico in logica NAND.

Svolgimento

La funzione assegnata è già in forma canonica, possiamo quindi già procedere con la tabella di verità:

• Karnaugh

Y = A'C + AC' + AB'D

• Quine - McCluskey

Come consueto raggruppiamo i mintermini aventi ugual numero di 1:

Appello 12/04/2023

1) Implementare la funzione F(A,B,C,D)=Σ (1,3,5,7,8,10,12,13,14) utilizzando un MUX. Minimizzare la stessa funzione con il metodo di Quine-McCluskey e con le mappe di Karnaugh. Realizzare il circuito minimizzato in logica NAND.

Svolgimento

Evitiamo di tracciare il circuito del MUX a 4 ingressi di controllo e 16 input: Scriviamo la tabella di verità:

• Associano 1 all'uscita che vogliamo ottenere, ovvero ai mintermini

Minimiziamo la funzione mediante Quine-McCluskey: