fondamenti di elettronica

Fondamenti di Elettronica per allievi AUTOMATICI e INFORMATICI - AA 2003/2004
I appello – 17 Febbraio 2004 (IIa parte)
Indicare chiaramente la domanda a cui si sta rispondendo. Ad esempio 1a) …
Esercizio 1
Dato il circuito di figura 1:
R=10 k
a) tracciare il diagramma di Bode del modulo di Vin
Vout/Vin, utilizzando i valori dati per Ao e GBWP;
C=
b) calcolare Gloop e disegnarne il diagramma di Bode
4pF
completo (modulo e fase);
c) definire il margine di fase del circuito e ricavarne
il valore numerico;
R1=
A0=106
7
d) supponendo che l’A.O. abbia SR=0.1V/s e di GBWP=10 Hz
1 k
avere in ingresso una sinusoide di ampiezza VA e
frequenza 100 kHz, si trovi il massimo valore di
VA compatibile con lo SR dell’A.O.
Figura. 1
e) sapendo che le correnti di bias dell’operazionale
(entranti nei morsetti) valgono Ib= 0.5
calcoli Vout
Vout
R2=
19 k
Esercizio 2
Si consideri il circuito di figura 2.
a) Sapendo che : i) l’A/D ha una dinamica compresa tra 0 e 10 V, ii) che ha 11 bit di risoluzione, iii) che
si vuole sfruttare l’intera dinamica del convertitore A/D, determinare R supponendo ideali gli
operazionali.
b) Utilizzando il valore di R trovato prima, determinare il valore minimo di Ao che garantisca un errore
di guadagno sul primo stadio inferiore alla risoluzione.
c) Con lo stesso R, determinare il valore minimo di Ao che garantisca un errore di guadagno sul secondo
stadio inferiore alla risoluzione.
d) Sapendo che fs= 25 kHz e che C= 5 pF, calcolare il massimo valore di IB tollerabile con la risoluzione
data.
e) Sapendo che fs= 25 kHz e che l’A/D è del tipo ad approssimazioni successive, calcolare la fck
necessaria.
VREF=10 V
R
RP=
10 k
IS
fck
fS
A0
IB
C
ADC
11 bit
A0
IS = 0.5 mA + 0.5 mA cos(0t)
0 = 2f0 = 2 10 krad/s (f0=10 kHz)
Figura 2
Esercizio 3
Si vuole realizzare un generatore di onda quadra alla
frequenza fs= 25 kHz con il componente 2-input
NAND Schmitt trigger impiegato in laboratorio,
utilizzando lo schema di figura 3. Sapendo che il
NAND è alimentato a +5V e che le soglie del trigger
sono +2V e +3V, determinare il prodotto RC.
Figura 3
VDD=5 V
V0
C
R
Fondamenti di Elettronica per allievi AUTOMATICI e INFORMATICI - AA 2003/2004
I appello – 17 Febbraio 2004 (Ia parte)
Indicare chiaramente la domanda a cui si sta rispondendo. Ad esempio 1a) …
Esercizio 1
Dato il circuito di figura 1:
a) calcolare I1 e I2;
b) quanta potenza viene dissipata nel diodo? E
quanta ne eroga Io?
c) Se Io=-10mA e la tensione di breakdown del
diodo è pari a 5 V, a che tensione si porta il
punto A?
VCC=10 V
I1
I0=
3 mA
R1=
2 k
A
R2=
1 k
I2
Figura 1
Esercizio 2
VDD=10 V
Dato il circuito di figura 2:
VT=0.5 V
W
1
2
a) trovare le correnti nei rami e le tensioni ai
RD= k= 2 COX L =5 mA/V
R2=
nodi;
2 k
27k
b) calcolare il guadagno Vout/Vin a bassa
Vout
frequenza (C1 aperta);
Vin
c) calcolare il guadagno Vout/Vin ad alta
frequenza (C1 chiusa);
R1=
RS =
C1=
d) se si connette una C2=100pF tra Vout e massa,
13k
1 k
5 nF
da quale frequenza in poi cambia il guadagno
ad alta frequenza?
e) Se vin=0.2 cos(0t) con 0=28106 rad/s,
Figura 2
quanto vale l’ampiezza dell’uscita ?
( )
Esercizio 3
Dato il circuito di figura 3:
a) Disegnare la rete di pull-down
b) Determinare la funzione logica
A
c) Indicare, motivando la risposta, qual e il
transitorio di pull-up più veloce e calcolarlo.
d) Quanta energia viene dissipata durante tale
C
transitorio?
B
|VTp|=0.7 V
W
kp= 1 pCOX
=100 A/V2
L p
2
( )
D
E
VOUT
PULL - DOWN
n-MOS
CL=5 pF
Figura 3
Esercizio 4
La cella della figura 4 può essere utilizzata come
elemento di memoria.
a) E’ una memoria statica o dinamica? Perché?
b) Quale è lo svantaggio fondamentale di
questa cella rispetto alla versione realizzata
con due inverter CMOS?
VDD
R
Out
R
Out
Figura 4