il diodo a giunzione transistori ad effetto di campo (FETs) il transistore bipolare (BJT)

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1 Contenut del corso Parte I: Introduzone e concett ondamental rcham d teora de crcut la smulazone crcutale con PICE element d Elettronca dello stato soldo Parte II: Dspost Elettronc l dodo a gunzone transstor ad eetto d campo FETs l transstore bpolare BJT Parte III: Crcut amplcator a transstor dscret amplcator a BJT e FETs

2 Crcut elettronc Denzone: nseme d component elettronc conness tra d loro da conduttor deal. Problema da rsolere: determnare tutte le tenson e le corrent della rete soluzone della rete. Input del problema: generator d tensone e d corrente ndpendent. Metodo d rsoluzone: legg d Krcho.

3 Conenzon Potenzale d un punto della rete: s ntende la derenza d potenzale d.d.p. tra l punto e un punto nodo d rermento assunto con potenzale nullo. M: nodo d rermento V M 0V denzone V V M V -V M Il smbolo V CC ndca che è presente una battera tra l nodo V CC e l nodo d rermento M M

4 Conenzon Potenzale d un punto della rete: s ntende la derenza d potenzale d.d.p. tra l punto e un punto nodo d rermento assunto con potenzale nullo. M: nodo d rermento V M 0V denzone V V M V -V M Il smbolo V CC ndca che è presente una battera tra l nodo V CC e l nodo d rermento M M

5 Conenzon V non ha sgncato V M contnua ad aere senso V CC non ha sgncato: l almentazone non c è! M

6 Conenzon egnale elettrco: componente contnuacomponente arable alor medo nullo Esempo: potenzale del punto V : componente contnua a : componente arable : segnale totale V a V a 5sn000πt 4 3cos000π t 4V 5sn000πt 3cos000π t V V

7 elazon costtute La relazone costtuta d un componente elettronco è la legge o nseme d legg matematca che lega le corrent che scorrono a suo termnal con le tenson applcate a termnal stess. d esempo per un bpolo termnal La caratterstca corrente-tensone IV d un componente elettronco è la relazone costtuta n DC

8 Component lnear e non lnear un componente elettronco è lneare se è lneare la unzone è lneare se e solo se ale l prncpo d sorapposzone degl eett, oero se e solo se ax bx ax bx Esemp d component elettronc lnear t t _ t t/ xx/ C t C dc t dt L t L dl t dt Esempo d componente elettronco non lneare : l dodo D β e D α D

9 Crcut lnear e non lnear Un crcuto è lneare se e solo se è costtuto da component lnear C L crcuto elettronco lneare crcuto elettronco non lneare la maggor parte de sstem elettronc sono costtut da component non lnear es: gl amplcator sono att con transstors nella maggor parte de cas s rchede un unzonamento lneare es: l concetto d amplcazone è lneare mpareremo a ar unzonare tal sstem non lnear n regme d unzonamento lneare lnearzzazone

10 Lnearzzazone de crcut non lnear La relazone I V può essere lnearzzata ntorno ad un punto d rposo nzale I 0, V 0 se V ha pccole arzon ntorno a V 0 pccolo segnale. I I 0 V V Ieq Geq 0 V I V V V 0 V G I eq eq / I eq 0 I I I V V 0 V 0 G eq V 0 modello d pccolo segnale

11 nals nel domno del tempo gl nput del problema sono matematcamente rappresentat da espresson nel domno del tempo. Es: tv 0 V M sn πtφ 0 La soluzone della rete sono espresson nel domno del tempo. crcuto elettronco

12 nals nel domno del tempo Caso partcolare: anals n DC : gl nput del problema sono le component contnue delle sorgent d tensone/corrente ndpendent se assente uol dre che ale 0!. La soluzone della rete è detta punto d laoro OP o punto d unzonamento a rposo ed è un nseme d numer, oero le component DC d tutte le corrent e tenson della rete. C L I anals n DC I C I L

13 nals nel domno del tempo Caratterstca d trasermento d una rete: yx relazone che lega una arable y corrente o tensone della rete ad una sorgente ndpendente x della rete stessa n DC. ret lnear o non lnear le altre sorgent ndpendent restano sse al arare d x Es: DC V I B V, V, V V, V, V

14 nals nel domno della requenza C concett matematc d sere e trasormata d Fourer consentono d rappresentare matematcamente gl nput del problema come somme d snusod [ t Φ ] x t sn π X : spettro d x X X X X e jφ X X : spettro d ampezza d x Φ X : spettro d ase d x spettro d un segnale perodco

15 Nel caso d ret lnear o nel caso d regme d unzonamento lneare è possble calcolare la soluzone della rete usando l prncpo d sorapposzone, oero calcolando la rsposta della rete requenza per requenza. Tale metodologa è detta anals n C. Gl output del problema saranno qund esprmbl come [ ] Φ Y Y t t y sn π nals nel domno della requenza C j Y Y e Y Φ Funzone d rsposta armonca: [ ] j j X Y H X Y e H e X Y H Φ Φ Φ X, Y, Φ X, Φ Y, H, Φ H sono unzon real d arable reale X, Y, H sono unzon complesse d arable reale X Y H

16 nals nel domno della requenza C Funzone d rsposta armonca: yt X H Y t j Φ H H H e xt gncato. consder per semplctà una rete lneare con un ngresso ed una uscta. e n ngresso alla rete applco un segnale snusodale a requenza, con ampezza X e ase Φ X, n uscta ottengo, dopo che s sono esaurt tutt transtor, un segnale snusodale alla stessa requenza, ampezza Y H X e ase Φ Y Φ H Φ X.

17 nals nel domno d Laplace s Xs, Ys: trasormate d Laplace d xt e yt sono unzon complesse della arable complessa sσjω Funzone d trasermento.d.t: H s Y s X s H è unzona complessa d arable complessa s gncato. derenza d H, Hs contene normazon sullo stato nzale del sstema e qund sul transtoro d eoluzone. Nel caso sjω σ0 la Hs s rduce alla H

18 nals de crcut: legg d Krcho Prma legge KCL: la somma delle corrent entrant n un nodo è par alla somma delle corrent uscent. econda legge KVL: la somma algebrca delle d.d.p. lungo un percorso chuso è par a zero. s applcano a crcut elettronc a parametr concentrat, coè crcut che non rradano, doe l'energa s può consderare concentrata ne component del crcuto _ sono una approssmazone delle legg dell'elettromagnetsmo d Maxwell, che non mplcano nessuna potes sulla natura de component del crcuto es. lnear o non-lnear

19 nals de crcut: parttore d tensone s scegle un erso arbtraro per la corrente d magla s e per le d.d.p. a cap d, s scrono le relazon costtute d tutt component s s s applca la KVL alla magla s s s s s combnando le equazon s ottengono le legg del parttore d tensone: s 8 kω 0 V 8 kω kω 8.00 V kω 0 V 8 kω kω.00 V

20 nals de crcut: dsore d corrente s scelgono ers arbtrar alle corrent e tenson sulle resstenze s scrono le relazon costtute s applca la KCL al nodo s s s s s combnando le equazon s ottengono le legg del dsore d corrente s s 3 kω 5 m kω 3 kω 3.00 m kω 5 m kω 3 kω.00 m

21 Crcut equalent d Théenn e Norton Teorema d Theenn Norton: qualunque rete elettrca lneare, sta tra due punt e B della rete, è rappresentable come un generatore reale d tensone corrente. Théenn th : resstenza equalente tra e B th : tensone a uoto tra e B n : corrente d corto-crcuto tra e B Norton Nota: l equalenza ale per cò che concerne l resto della rete L

22 nals de crcut: equalente d Théenn Calcolo generatore equalente d Theenn: s calcola la tensone a uoto tra e B 3 equazon: magle ndpendent, nodo B B β B termn not: ncognte:,, B 3 equazon n 3 ncognte β β s s th B s 78

23 nals de crcut: equalente d Théenn Calcolo resstenza equalente d Theenn: s calcola la resstenza sta tra e B. s passano le sorgent ndpendent. s applca un generatore d tensone X corrente X d proa tra punt doe s uole calcolare th 3. s calcola la corrente X tensone X erogata sluppata dal genetore d proa. 4. th X / X B

24 nals de crcut: equalente d Théenn Calcolo resstenza equalente d Theenn: 3 magle nd. nod nd. V VB V B X β X B termn not: X ncognte:, B,,, X 5 equazon n 5 ncognte th β kω 0 kω 50 kω 39 Ω 8 Ω

25 nals de crcut: equalente d Norton Calcolo generatore equalente d Norton: s cortocrcutano termnal d uscta e B s calcola n col erso d erogazone del crcuto equalente β β β n s 50-3 s.55 0 Ω 3 s 0 0 Calcolo resstenza equalente d Norton: stesso procedmento d th

26 Conronto crcut equalent d Théenn e Norton th n th n th Ω - s 8 Ω 0.78 s th Mentre due crcut sono dentc n termn d tenson e corrent su termnal d uscta, c è una derenza: senza un carco collegato l crcuto d Norton contnua a dsspare potenza!

27 Calcolo resstenza sta Problema: calcolare la resstenza sta dal generatore oluzone: / l problema s rduce al calcolo d g m kω 605 g g g m m m