Prova scritta I° parte –ELETTRONICA I – 05/09/06

ESERCIZI di SISTEMI ELETTRONICI (I PARTE) 2012-2013
1) Dato il seguente circuito e sapendo che il diodo è caratterizzato dai parametri di seguito
riportati: Vγ=0V, VZ =6V; ron=1 KΩ, roff=∞; rz=0 Ω:
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Disegnare il circuito equivalente del diodo nelle diverse regioni di funzionamento e
tracciare il relativo grafico della caratteristica iD=f(vD) (utilizzando l’espressione
matematica dei modelli).
Calcolare e disegnare la caratteristica di trasferimento vO=f(vI) per vI compreso fra -8V e
+8V.
Modificare il circuito collegando l’uscita vO ad un carico resistivo RL =20 KΩ, calcolare
e disegnare la nuova caratteristica di trasferimento vO=f(vI) per vI compreso fra -9V e
+9V.
Disegnare l’andamento della tensione di uscita relativa al circuito modificato, sapendo
che la tensione di ingresso è VI= 4+3sen ωt (Volt).
Calcolare la potenza di picco del diodo.
2) Dato il circuito in figura
D
VI
R
vO
Disegnare il circuito equivalente del diodo zener nelle diverse regioni di funzionamento e basandosi
sul modello matematico tracciare il relativo grafico della caratteristica iD = f(vD), sapendo che V=
0.7V, Vz = 5.1V, ron = 200Ω rz = 100Ω, roff = ∞. Disegnare l’andamento temporale di VO dato VI =
VPP·sin(·t) con VPP = 8V e = 1rad/s ed R=1K Ω. Calcolare, inoltre, la potenza di picco sul
diodo e quella sulla resistenza.
3) Disegnare un amplificatore CS con resistenza di source RS e doppia alimentazione,
dimensionare opportunamente RS e RD al fine di soddisfare le seguenti specifiche:
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M1 in zona di saturazione e tale che VDS sia maggiore del doppio della
tensione limite oltre la quale il MOSFET si trova in regione di saturazione.
corrente ID pari a 60A
utilizzando i seguenti dati
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M1 è un MOSFET ad arricchimento a canale n con caratteristiche
K n  120 A V 2 ,   0V 1 , VT  1V
VSS =VDD = 4 V.
(ricavare per prima cosa il valore di RS che consente di avere la corrente ID richiesta,
successivamente determinare il valore massimo di RD).
Calcolare il guadagno di tensione vo/vi in forma analitica e numerica. Stimare,
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commentando i passaggi, il massimo (valore assoluto) guadagno di tensione raggiungibile
dalla configurazione CS al variare di RS e di RD.
 Scrivere in forma simbolica l’espressione in serie di Taylor dell’equazione: corrente di drain
in funzione della tensione gate-source, al fine di individuare la massima ampiezza V1 di un
segnale sinusoidale applicabile in ingresso affinché siano rispettate le condizioni di linearità.
 Disegnare l’andamento della tensione di uscita (valori totali) supponendo in ingresso il
segnale sinusoidale di ampiezza precedentemente determinata V1.
4)Si consideri il seguente amplificatore ad un polo:
RO
out
A·VI
VI
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CO
Ro Co =0.02s
A= 105 ±20%,
R1 = 10 kΩ Ro=600Ω
Calcolare la frequenza di taglio e di transizione dell’amplificatore operazionale.
Disegnare un amplificatore in configurazione non invertente con guadagno di tensione =10,
basato su detto A.O.
Calcolare la frequenza di taglio e di transizione del amplificatore in configurazione non
invertente.
Calcolare la variazione percentuale del guadagno di tensione dell’amplificatore
retroazionato in condizioni di bassa frequenza, passando attraverso il calcolo della
sensibilità.
5) Disegnare un amplificatore in configurazione invertente utilizzando un amplificatore
operazionale. Progettare (considerando l’amplificatore operazionale ideale) le resistenze di
retroazione affinché il guadagno di tensione sia uguale a -5 e la resistenza di ingresso uguale a
5KΩ. Quindi supponendo l’amplificatore operazionale caratterizzato da un guadagno di tensione
A=5*104, Ro=400Ω, Ro Co =0.01s, Disegnare il circuito equivalente dell’A.O. e calcolare la
frequenza di taglio e quella di transizione dell’amplificatore retro azionato.