Amplificatore MOSFET retroazionato

[YoMinCatso]

Oggi ho avuto una prova scritta di Elettronica1. Mi aiutereste a risolverlo? Come da titolo si tratta di un amplificatore retroazionato MOSFET dove viene dato un quesito su questo circuito.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il quesito è il seguente:

Per il circuito retroazionato in figura, determinare dapprima il punto di riposo dei due MOSFET, sapendo che Q1 è un n-MOS di tipo depletion, Q2 è un p-MOS di tipo enhancement e che entrambi i MOSFET hanno e

Calcolare in seguito il guadagno di corrente a centro banda , la resistenza di ingresso Rin e la resistenza di uscita Rout.

Si supponga di poter trascurare la reattanza di tutti i condensatori alla frequenza del segnale di ingresso

E' possibile effettuare qualunque semplificazione o approssimazione si ritenga utile, purché adeguaramente giustificata.

DATI:

[IsidoroKZ]

Bello! In che universita` danno questi esami?

Prova a postare la tua soluzione. Per il bias si risolve prima Q1 perche' conosci quello che c'e` collegato a gate e source. Con la corrente di drain di Q1 calcoli la tensioni di gate di Q2 e quindi la corrente di drain di Q2, poi le tensioni drain source dei due MOS.

Prova a fare questo poi andiamo avanti.

Per l'amplificazione bisogna sapere che metodi di soluzione di circuiti retroazionati ha spiegato il vostro docente. Che tipo di retroazione (prelievo-confronto) e`?

[Flamber]

Ma il valore delle capacità dei condensatori? da dove viene prelevata l'uscita?
In continua non vedo nulla di inusuale, prova ad impostare i calcoli, non dovresti avere troppi problemi.

Che ipotesi pensi di poter fare sui condensatori? sono separati in qualche maniera? Hai provato ad usare Blackman?

[YoMinCatso]

Bello! In che universita` danno questi esami?

Prova a postare la tua soluzione. Per il bias si risolve prima Q1 perche' conosci quello che c'e` collegato a gate e source. Con la corrente di drain di Q1 calcoli la tensioni di gate di Q2 e quindi la corrente di drain di Q2, poi le tensioni drain source dei due MOS.

Prova a fare questo poi andiamo avanti.

Per l'amplificazione bisogna sapere che metodi di soluzione di circuiti retroazionati ha spiegato il vostro docente. Che tipo di retroazione (prelievo-confronto) e`?

L'università è l'Unipa di Palermo (questa tua affermazione mi fa capire che mi fanno fare una buona elettronica )

Per quanto riguarda il punto di riposo (o carico) devo trovare la terna di valori Vds, Vgs, Ids, i quali dovrebbero identificarmi il punto da me cercato (almeno penso, poiché su questo non ero del tutto certo).

Per quanto riguarda l'amplificazione, devo riuscire a sdoppiare l'amplificatore "A" dal blocco di retroazione "beta". Fatto ciò devo io stesso intuire di che tipo di amplificatore si tratti (io misi amplificatore a transconduttanza parallelo-parallelo, ma purtroppo il riconoscimento della tipologia di retroazione è una mia grossissima falla ). Per questo son venuto qui a chiedere aiuto

Comunque penso di farlo domani, visto l'orario non mi sembra il caso cominciare a smanettare con gli amplificatori, visto che potrei dire delle belle corbellerie

[YoMinCatso]

Ma il valore delle capacità dei condensatori? da dove viene prelevata l'uscita?
In continua non vedo nulla di inusuale, prova ad impostare i calcoli, non dovresti avere troppi problemi.

Che ipotesi pensi di poter fare sui condensatori? sono separati in qualche maniera? Hai provato ad usare Blackman?

L'uscita viene prelevata dalla resistenza di carico RL.

Il problema indica come la reattanza dei condensatori, alla frequenza di studio del circuito, è nulla. Dunque si pongono in cortocircuito e circuiti aperti, a seconda della tipologia di condensatore (per esempio il condensatore in parallelo alla resistenza va messa a circuito aperto). In sostanza i condensatori sono dei palliativi, in realtà nello studio del caso specifico non hanno alcun peso.

Non so cosa o chi sia Blackman

[Flamber]

Ok, allora devi fare solo attenzione al fatto che uno è di tipo enhancement ed uno depletion.

Capire il tipo di reazione è sempre difficile, ma puoi seguire questa strada.

1) Metti in cc il carico a gnd. Se nelle resistenze di feedback non scorre più corrente, allora il prelievo è in tensione (parallelo). Direi che in questo esercizio ci troviamo in questa situazione

2) Stessa cosa, ma sostituendo il carico con un c.a., allora il prelievo è in corrente (serie).

in alcuni casi è possibile che nessuna delle due condizioni precedenti sia verificata, ed in quel caso c'è un prelievo misto.

Per quanto riguarda il confronto, devi guardare se l'ingresso ed il feedback arrivano sullo stesso nodo.
Se è cosi hai confronto in corrente (parallelo), altrimenti è in tensione (serie).

P.S. In alcuni casi può essere utile individuare il blocco di feedback e quello di amplificazione, e se il tuo professore usa questa strada, devi farlo necessariamente così. Tuttavia la trovo una complicazione inutile, perché ci sono moltissime cose da valutare, e la separazione tra i due blocchi non è mai intuitiva, soprattutto in schemi più complessi. Ci sono un sacco di metodi, più "meccanici", ognuno applicabile in determinate situazioni (Extra Element Theorem, Blackman, Rosenstark, General Feedback Theorem ecc.) che ti fanno arrivare alla fine molto più in fretta, con calcoli relativamente semplici. Con questi metodi, dicimo che la parte più difficile è "aprire" l'anello di reazione, e calcolare i guadagni. Ma dopo che ne fai un paio e capisci il meccanismo ti risulteranno sicuramente più intuitivi.



Edit: Ho aggiustato un po' il commento :)

[jordan20]

L'università è l'Unipa di Palermo

Dicevo io che la traccia era quella "familiare" del caro prof...

[YoMinCatso]

L'università è l'Unipa di Palermo

Dicevo io che la traccia era quella "familiare" del caro prof...

Il mitico prof sempre indaffarato non si supera

Dopo la partita dell'Italia faccio l'esercizio e vi metto qui i risultati!

[YoMinCatso]

Dunque, ho trovato le correnti di drain (che equivalgono alle correnti di source):



Tramite queste correnti ho trovato le tensioni Vgs (siamo in saturazione):



E le transconduttanze gm1 e gm2



Trovato questo procedo con il circuito di piccolo segnale (non trovato il componente per il generatore pilotato):

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

A questo punto riconosco subito il blocco "beta" composto da R1, R2 ed R5. Mi tocca adesso riconoscere la tipologia di retroazione. Sul campionamento posso dire che il blocco "beta" ha la stessa tensione ai suoi capi della RL, quindi viene campionata tensione (e quindi è un parallelo in uscita). Ma in confronto? Ho sempre avuto problemi nel riconoscere il tipo di controllo

Ovviamente se ho scritto o fatto corbellerie, fucilatemi pure

[IsidoroKZ]

Mi sa che la polarizzazione non va bene. Supponi che i transistori siano in zona satura: quanto vale la VGS di Q1?

Come scrivete l'equazione del MOS in zona satura? Ci sono due versioni con o senza diviso 2!