PROVA SCRITTA DI CIRCUITI ELETTRONICI ELEMENTARI (D.M. 270/04) 27/01/2017 [A] PROVA SCRITTA DI FONDAMENTI DI ELETTRONICA (D.M

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1 PROVA SCRITTA DI CIRCUITI ELETTRONICI ELEMENTARI (D.M. 270/04) 27/01/2017 [A] PROVA SCRITTA DI FONDAMENTI DI ELETTRONICA (D.M. 270/04) 27/01/2017 [B] ESERCIZIO 1 [A] [B] DATI: β = 100; k = 4 ma/v 2 ; VTH = 0.75 V; ft(mos) = 106 MHz; CGS = 8 CGD; ft(bjt) = 600 MHz; Cµ = 0.6 pf. Dato l amplificatore in figura, in cui C i e C L sono 2 capacità di disaccoppiamento: 1) Calcolare il punto di lavoro, verificando il funzionamento del MOS in saturazione e del BJT in zona attiva diretta. [A] [B] 2) Considerando il circuito alle frequenze intermedie, individuare gli stadi elementari da cui è costituito, distinguendo i 2 casi in cui la tensione di uscita è v O o v O1. Calcolare inoltre le resistenze R IN, R OUT ed R O1. [A] [B] 3) Calcolare i guadagni in tensione per piccolo segnale, A V = v O / v i ed A V1 = v O1 / v i, mediante l uso dell equivalente di Thevenin. [A] [B] 4) Disegnare uno specchio di Widlar a BJT, che, collegato al circuito in figura al posto delle resistenze R C ed R L, possa fungere da carico attivo; dimensionare i resistori dello specchio in modo da non perturbare il punto di lavoro e che la corrente nel ramo di riferimento sia pari a 5 ma. Calcolare inoltre la trasconduttanza, G m, del circuito. Considerando infine V A = 80 V, calcolare i nuovi valori della resistenza di uscita, R OUT, e del guadagno in tensione, A V = v O / v i, del circuito con carico attivo. [A] [B] ESERCIZIO 2 [A] [B] Con riferimento al circuito in figura (senza carico attivo), dopo aver aggiunto una capacità di bypass C E in parallelo ad R E: 1) Dimensionare le capacità C i, C E, C L, in modo da avere una frequenza di taglio inferiore, f L = 300 Hz. [A] 2) Calcolare il guadagno in tensione A V = v O / v i a centro banda. [A] 3) Stimare la frequenza di taglio superiore, f H, e disegnare la risposta del circuito ad un impulso rettangolare di tensione, di ampiezza pari a 5 mv e durata di 1 ms. Valutare il tempo di salita dei transitori ed il valore della tensione di uscita nei vari punti intermedi. [A] 4) Collegare una resistenza R F = 5 kω, con in serie una capacità di disaccoppiamento, tra il source di M 1 ed il collettore di Q 2. Verificare che il circuito così ottenuto è retroazionato negativamente e calcolare il guadagno stabilizzato, in anello chiuso. [B] 5) Calcolare il guadagno in tensione A Vf = v O / v i e le resistenze R IN ed R OUT, in anello chiuso. [B] 6) Stimare la posizione di tutti i poli del guadagno d anello e calcolare il margine di fase del circuito reazionato. [B] QUESITO 1 [A] [B] Disegnare lo schema circuitale di un regolatore di tensione con diodo Zener, ricavando, mediante l uso delle caratteristiche statiche, le equazioni di progetto del limitatore, noti il valore di tensione stabilizzato richiesto in uscita, le caratteristiche del carico e quelle del segnale di ingresso. Cosa rappresentano la regolazione di linea, RL, e la regolazione di carico, RC? Esprimere infine la massima variazione complessiva della tensione di uscita, V O, in funzione di RL ed RC. QUESITO 2 [B] Disegnare lo schema circuitale di un trigger di Schmitt in configurazione invertente, rappresentandone la caratteristica statica ingresso-uscita e le espressioni delle soglie. Modificare il circuito in modo da ottenere un OP-AMP clock, determinandone l espressione della frequenza di oscillazione. Quale parametro circuitale limita la massima frequenza di oscillazione ottenibile?

2 SECONDO ESONERO DI FONDAMENTI DI ELETTRONICA (D.M. 270/04) 27 GENNAIO 2017 ESERCIZIO 1 DATI: β = 100; ID1 Q = 2.25 ma; IE2 Q = 1 ma; k = 4 ma/v 2. Nell amplificatore in figura Ci e CL sono 2 capacità di disaccoppiamento; considerando il circuito alle frequenze intermedie: 1) Calcolare la transconduttanza, Gm, mediante l uso dell equivalente di Thevenin. 2) Calcolare la resistenza di uscita, ROUT, ed il guadagno in tensione per piccolo segnale, AV = vo / vi. 3) Disegnare uno specchio di Widlar a BJT, che, collegato al circuito in figura al posto delle resistenze RC ed RL, possa fungere da carico attivo. Assumendo VDD = -VSS = 6 V, dimensionare i resistori dello specchio in modo da non perturbare il punto di lavoro e che la corrente nel ramo di riferimento sia pari a 5 ma. 4) Stabilire se la transconduttanza Gm del circuito con carico attivo è diversa o meno rispetto a quella calcolata nel punto 1). Considerando infine VA = 80 V, calcolare il nuovo valore del guadagno in tensione, A V = vo / vi, del circuito con carico attivo. ESERCIZIO 2 Con riferimento al circuito in figura (senza carico attivo), dopo aver aggiunto una capacità di bypass CE in parallelo ad RE: DATI: 1) Dimensionare le capacità Ci, CE, CL, in modo da avere una frequenza di taglio inferiore, fl = 300 Hz. 2) Calcolare il guadagno in tensione AV = vo / vi a centro banda. 3) Stimare la frequenza di taglio superiore, fh, e disegnare la risposta del circuito ad un impulso rettangolare di tensione, di ampiezza pari a 5 mv e durata di 1 ms. Valutare il tempo di salita dei transitori ed il valore della tensione di uscita nei vari punti intermedi. ft(mos) = 106 MHz; CGS = 8 CGD; ft(bjt) = 600 MHz; Cµ = 0.6 pf.

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13 Firmato digitalmente da Gianvito Matarrese ND: cn=gianvito Matarrese, o=politecnico di Bari, ou=dei, oliba.it, c=it Data: :23:30 +01'00'