Esercizi di Elettronica analogica

ESERCIZI DI ELETTRONICA ANALOGICA

INDICE:

• AMPLIFICATORI OPERAZIONALI (PAG. 2)
• DIODI (PAG. 12)
• TRANSISTOR BJT (PAG. 19)
• TRANSISTOR MOSFET (PAG. 32)

AMPLIFICATORI OPERAZIONALI

Esempio 2.1

Si consideri la configurazione invertente con R1=1kOhm e R2=100kOhm

1. a) Si determini il guadagno in anello chiuso per A=10^3, 10^4 e 10^5

Per ognuno dei casi si determini l'errore percentuale nel modulo G relativamente al valore ideale R2/R1 (ottenuto con A=∞). Si determini anche la tensione v1 presente al terminale invertente quando vi=0.1V.

2. b) Se il guadagno a ciclo aperto A passa da 100000 a 50000 (cioè scende del 50%), qual è il cambiamento percentuale nel modulo del guadagno a ciclo chiuso G?

G_ι = R₂/R₁ / 1 + (R₂/R₁) * 1/A

ε = |G| - (R₂/R₁) / (R₂/R₁) * 100

ε = (R₂/R₁) / (1 + A * R₁/R₂)

A = 10^3 G = 98.0 ; ε = -2% ; v₁ = -2mV

A = 10^4 G = 99.3 ; ε = -0.7% ; v₁ ≈ 3mV

A = 10^5 G = 99.93 ; ε = -0.07% ; v₁ ≈ 3.10^-4V

A = 50000 ΔG = 99.51 - 99.49 / 99.50 * 100 = 0.1%

Esercizio 3 Aprile 28/06/2023

Si consideri la configurazione invertente con R1=2kOhm e R2=150kOhm

1. a) Si determini il guadagno in anello chiuso per A=10^3, 10^4 e 10^5

Per ognuno dei casi si determini l'errore percentuale nel modulo G relativamente al valore ideale R2/R1 (ottenuto con A=∞). Si determini anche la tensione v1 presente al terminale invertente quando vi=0.1V.

2. b) Se il guadagno a ciclo aperto A passa da 100000 a 50000 (cioè scende del 50%), qual è il cambiamento percentuale nel modulo del guadagno a ciclo chiuso G?

G_ι = R₂/R₁ / 1 + (R₂/R₁) * 1/A

ε = |G| - (R₂/R₁) / (R₂/R₁) * 100

ε = (R₂/R₁) / 1 + A * (R₁/R₂)

A = 10^3 G = 63,9 ; ε = -15% ; v₁ ≈ 5.5mV

A = 10^4 G = 74,7 ; ε = -0.3% ; v₁ = 6.6.10^-3V

A = 10^5 G = 74,93 ; ε = -0.08% ; v₁ = 6.66.10^-5

A = 50000 ΔG = 74,92 - 74,86 / 74,90 * 100 = 0.07%

Esercizio 2.4

Si utilizzi il circuito in figura per progettare un amplificatore avente guadagno -10 e resistenza di ingresso 100kOhm. Si determinino i valori di R1 e R2.

R_in = 100kΩ

G = - V₀/V₁ = - R₂/R₁ = -10 R₂ = 10 * R₁ = 10⁵Ω

R_in = 1MΩ

A

Si utilizzi il principio di sovrapposizione degli effetti per trovare la tensione di uscita del circuito mostrato in figura.

B

Nel circuito di figura il resistore da 1kOhm viene disconesso dalla massa e connesso ad un terzo generatore di segnale v3. Si utilizzi la sovrapposizione degli effetti in funzione di v1, v2, v3

vi = v1 _R3 / (R2 + R3)

vi = v1 _R2 / (R2 + R3)

v0 = 6vi1 + 4vi2

Nelle altre due resistenze non scorre corrente, quindi non influiscono al calcolo

v0 = 6v1 + 4v2 + 10v3

Esercizio 2 Appello 08/01/2013

Un integratore invertente ad operazionale ha un guadagno di tensione -100V/V a 1kHz. Per quale frequenza il guadagno si riduce a -1V/V? Qual è la costante di tempo dell'integratore?

1 dopo due decadi, quindi ad una frequenza f' = = 100kHzla costante di tempo è data da: = CR

Esercizio 3 Appello 30/06/2016

Si progetti un integratore di Miller con una costante di tempo di 1ms ed una resistenza di ingresso di 10kOhm. La tensione di saturazione dell'op amp di +/-12V e la sua tensione di offset 2mV. Dal momento dell'accensione ipotizzando il condensatore inizialmente scarico quanto tempo impiega l'amplificatore a saturare?

= 10kOhm , = CR = 1ms C = = 0,1MF = = 12V = 0, Vos t

Esercizio 2.14

Si deve collegare un trasduttore caratterizzato da una tensione a circuito aperto di 1V ed una resistenza interna di 1MOhm ad un carico di 1kOhm. Si determini la tensione sul carico se il collegamento viene fatto

• (a) Direttamente
• (b) Attraverso un inseguitore di tensione a guadagno unitario (buffer)

= 0,39mv 1mV =

Appello 2020

Si deve collegare un generatore di segnale da 12V con una resistenza interna di 100 kOhm ad un carico da 1 kOhm. Si determini la tensione sul carico se:

• a) il generatore di segnale viene collegato direttamente al carico;
• b) viene inserito tra il segnale e il carico uno stadio buffer operazionale a guadagno unitario

= 0,12V =

Esercizio 3 Appello 11/06/2019

Si consideri il circuito in figura nel caso in cui R=10kOhm.L'alimentazione statica V+ ha un valore continuo di 10V sulquale è sovrapposta una sinusoide a 60Hz con ampiezza dipicco di 1V. Si calcoli la tensione statica sul diodo el'ampiezza del segnale sinusoidale che compare ai suoi capi.Si ipotizzi che il diodo presenti una caduta di 0.7V ad 1mA eche presenti n=2.

Esempio 3.5

Si ripeta il problema dell'esempio 3.4 utilizzando il modello lineare a trattii cui parametri sono: VD0=0.65V, rD=20Ω. Si noti che le caratteristiche deldiodo sono quelle dell'esempio 3.4

Esempio 3.4 (Modello a Tensione a Caduta Costante)

Si ripeta il problema dell'esempio 3.4 utilizzando il modello a caduta ditensione costante

Esempio 3.4 (Modello Ideale)

Si ripeta il problema dell'esempio 3.4 utilizzando ilmodello ideale

Si analizzi il circuito in figura per determinare le tensioni a tutti i nodi e le correnti nei vari rami. Il minimo valore di b è 30

Si analizzi il circuito in figura per determinare le tensioni a tutti i nodi e le correnti nei vari rami. Si ipotizzi b=100

• T: THEVENIN
• V_BB = V_CC R_B2 = 5V
• R_BB = R_B1 // R_B2 = 33,33 kΩ

Si studi la polarizzazione del transistor nella configurazione in figura.

• Il transistore è interdetto

Si studi la polarizzazione del transistor nella configurazione in figura. b=100, α=0.99

Esercizio 5.45

Si consideri l’amplificatore CB progettato utilizzando i valori dell’esercizio 5.41. Sia Rsig=RL=5kOhm. Si determinino: Rin, Av0, R0, Av, vi/vsig e Gv. A quale valore deve essere ridotto Rsig per ottenere lo stesso guadagno complessivo trovato per l’amplificatore CE dell’esercizio 5.43 cioè -39?

I=1mA ; β=100Rc=8kΩVcc=VEE=10V

Parte I: PolarizzazioneI_E=1.4 mA ; I _B = 10 μA ; I_E/β=0,01 mA; I _C ≈ β I_B = 0.99 mA; V₀ ; V_E ≈ -r_OE = 0,6V, v_C ≈ V_CCE - R_C I_C = 2,09 V; V_E - V_B = 20 + 2 dB

Parte II: Piccolo segnaleg_m = I_CQ / V_T = 50 ; r_π = V_A / 2.5 kΩ ; R_in = 1/4 g_m , R'_E = 125 Ω , R_C = 8 kΩ A_v , R_in / R'_E = 123; G_v = A_V = 63% ; k = 5,43 10³

G_v , A_V R_in = R_ext - (R_out) ^-1 (x R) R_sig R_L 0.95 k r'↓, Rin = 5 kΩ

Esercizio P5.115

Per l’amplificatore in Fig. P5.115 si disegni l’equivalente per piccolo segnale utilizzando un modello π ibrido. Si consideri α=0.99 -> β=100. Calcolare la resistenza di ingresso Rin e il guadagno in tensione v_o/vsig

Parte I: PolarizzazioneI_E 0,5 mA ; I_C T_Q = 0,85mA V_B = 0 ; V_CE - p_r t_C = 0,5 V ; V_E - V_BE = 0,7 V

Parte II: Piccolo segnaleV_IN/V_T = 18,8 m /iter, τ/3 g_m = 0,5 R_l ; k_P = -ƒ/un , R’_in = 1,95 k R_L ; k_D ; A_v = g_m R_e / R_L = 93; G_V 93,75