1 - "E.Majorana" AVEZZANO

ESERCIZI COMPITO IN CLASSE
AMPLFICATORI OPERAZIONALI E DIODI
1) Ricavare la transcaratteristica e la forma d’onda del segnale di uscita facendo riferimento al
circuito di fig.,supponendo il diodo ideale.
Vin
5V
2V
t
-1V
R
R
-1/5V
1.0 kHz
R
Soluzione
Durante l’intervallo di tempo in cui il segnale Vin rimane positivo, il diodo,avendo il segno + sul
catodo (polarizzazione inversa) ed essendo ideale, si comporta come un circuito aperto (cioè non fa
passare corrente).
R
R
-1/5V
R
1.0 kHz
Studiando il circuito con A.O. si ha che: Vout = - Vin R/R = - Vin
Durante l’intervallo di tempo in cui il segnale rimane negativo, il diodo, avendo il segno – sul
catodo ( polarizzazione diretta) ed essendo ideale, si comporta come corto circuito (cioè fa passare
la massima corrente).
R
R
-1/5V
1.0 kHz
R
Studiando il circuito con A.O. si ha che: V+ = Vin per cui : anche V- = Vin. Ne segue che le
correnti attraverso le R del ramo di controreazione negativa sono uguali, cioè:
(Vin – V- ) / R = ( V- - Vout ) / R
Vout = Vin
(Vin – Vin) = (Vin – Vout)
0 = (Vin – Vout)
Transcaratteristica
Vout
-1 V
-5V
Forma d’onda d’uscita
5V
Vin
Vout
tt
-1V
-2V
-5V
2) Ricavare la transcaratteristica e la forma d’onda del segnale d’uscita facendo riferimento al
circuito di fig.,supponendo dapprima i diodi ideali e poi i diodi reali con tensione di soglia
pari a 0,7 V.
Sono noti: R f 1 = 100 k Ω,
D2
D1
R f 2 = 150 k Ω,
R s =50 k Ω,
V i n =2 sen ω t
Rf2 150k
Rf1 100k
Vin =2 sen
Rs 50k
ωt
Soluzione
1) diodi ideali
Durante il semiperiodo positivo di Vin il diodo D1 (avendo il + sul catodo) risulta polarizzato
inversamente e quindi si comporta come circuito aperto (essendo ideale)
il diodo D2 (avendo il + sull’anodo) risulta polarizzato
direttamente e quindi si comporta come circuito chiuso (essendo ideale)
V
Rf2 150k
Rf1 100k
Vin
Rs 50k
Vout
Dallo studio del circuito risulta che: Vout = - Vin R f 2 / R s = - 3 Vin
Durante il semiperiodo negativo di Vin il diodo D1 (avendo il - sul catodo) risulta polarizzato
direttamente e quindi si comporta come circuito chiuso (essendo ideale)
il diodo D2 (avendo il - sull’anodo) risulta polarizzato
inversamente e quindi si comporta come circuito aperto (essendo ideale)
Rf2 150k
Rf1 100k
Vin
Rs 50k
Vout
Dallo studio del circuito risulta che: Vout = - Vin R f 1 / R s = - 2 Vin
Transcaratteristica
Forma d’onda d’uscita
Vout
Vout
4
4
2
Vin
-2
-6
-6
2)
diodi reali
Durante il semiperiodo positivo di Vin il diodo D1 (avendo il + sul catodo) risulta polarizzato
inversamente e quindi si comporta come circuito aperto
il diodo D2 (avendo il + sull’anodo) risulta polarizzato
direttamente ma se l’ampiezza di Vin è inferiore a 0,7V si comporta come circuito aperto,
mentre se l’ampiezza di Vin supera 0,7V
si comporta come una batteria di valore appunto 0,7V.
+
0.7V
Rf2 150k
Rf1 100k
Rs 50k
Vin
Dallo studio del circuito risulta che:
V+ =V- = 0V
IRS = I R f 2
(- 0.7 –Vout) / R f 2 Vout = - Vin R f 2 / R s - 0.7 = - 3 Vin – 0.7 (V)
Vout
(Vin / Rs) =
Durante il semiperiodo negativo di Vin il diodo D2 (avendo il - sul anodo) risulta polarizzato
inversamente e quindi si comporta come circuito aperto
il diodo D1 (avendo il - sull’catodo) risulta polarizzato
direttamente ma se l’ampiezza di Vin è maggiore di - 0,7V si comporta come circuito aperto,
mentre se l’ampiezza di Vin è inferiore a
- 0,7V si comporta come una batteria di valore appunto - 0,7V.
Rf2 150k
0.7V Rf1 100k
+
Vin
Vout
Rs 50k
Dallo studio del circuito risulta che:
V+ =V- = 0V
IRS = I R f 1
( 0.7 –Vout) / R f 1 Vout = - Vin R f 1 / R s - 0.7 = - 2 Vin + 0.7 (V)
(Vin / Rs) =
Vout
Vout
4,7
0,7
4,7
0,7
2
Vin
-2
- 0,7
-0,7
-6,7
-6,7
3) Ricavare la transcaratteristica del circuito di fig, in cui i due diodi Zener sono identici; si
supponga che: V z = 4,3 V
V d = 0,7 V
V i n = 2 sen ω t
R
R
-2/2V
DZ2
Vout
DZ1
Vin
1.0 kHz
Soluzione
R
Durante il semiperiodo positivo fino a che l’ampiezza del segnale rimane al di sotto di Vd = 0,7 V il
diodo DZ1 è polarizzato direttamente ma al di sotto della tensione di soglia per cui non conduce,
mentre il diodo DZ2 è polarizzato inversamente e quindi non conduce.
R
R
Vin
Vou
-2/2V
1.0 kHz
R
Quando,invece, Vin supera 0,7 V il diodo DZ1 conduce ed è equivalente ad una batteria di valore
0,7 V mentre il diodo DZ2 continua a non condurre.
R
R
Vin
0,7V
+
-2/2V
1.0 kHz
R
Durante il semiperiodo negativo fino a che l’ampiezza del segnale rimane al di sopra di Vd = - 0,7
V il diodo DZ2 è polarizzato direttamente ma al di sotto della tensione di soglia per cui non
conduce, mentre il diodo DZ1 è polarizzato inversamente e quindi non conduce.
R
R
Vin
Vou
-2/2V
1.0 kHz
R
Quando,invece, Vin è inferiore a - 0,7 V il diodo DZ2 conduce ed è equivalente ad una batteria di
valore - 0,7 V mentre il diodo DZ1 continua a non condurre.
R
R
-2/2V
Vin
0,7V
+
1.0 kHz
R
Transcaratteristica
Vout
2V
2V
Vin
-2 V
-2V
4)Ricavare la transcaratteristica del circuito di fig. Determinare inoltre la forma d’onda del
segnale di uscita nell’ipotesi che il segnale d’ingresso sia di tipo sinusoidale e che il diodo
sia ideale.
R
R
Vou
Vin
R
D
Soluzione
Durante il semiperiodo positivo di Vin il diodo è polarizzato inversamente per cui non
conduce.
R
R
V
Vin
R
Dallo studio del circuito si ha: V+ = Vin per cui : anche V- = Vin. Ne segue che le
correnti attraverso le R del ramo di controreazione negativa sono uguali, cioè:
(Vin – V- ) / R = ( V- - Vout ) / R
Vout = Vin
(Vin – Vin) = (Vin – Vout)
0 = (Vin – Vout)
Durante il semiperiodo negativo di Vin il diodo è polarizzato direttamente per cui conduce
e, quindi, sicomportaq come un corto circuito essendo il diodo ideale.
R
R
R
Vin
V
Essendo V+ = 0 V ne segue che : ( Vin – 0 ) / R = ( 0 – Vout ) / R
per cui Vout = - Vin
Transcaratteristica
Curva d’uscita
Vin
Vout
Vin
Vout