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Esercizio con operazionale

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Esercizio con operazionale

Messaggioda Foto Utentepwm » 18 ott 2017, 15:54

Salve a tutti,

sto svolgendo il seguente circuito

avente i seguenti dati: R1 = 3000 ohm, R2 = 1000 ohm, R3 = 600 ohm, R4 = 2400 ohm, R5 = 200 ohm, RL = 1000 ohm, VBE = 0.7V, VCE(sat) = 0.3, VDD = 3V, VBIAS = 1.5V, VZ = 1V, beta = 100 con A.O. e Zener ideali (RZ = 0 eventualmente).

Ho calcolato che:
- DZ lavora in breakdown con (-1V; -1,2mA),
- Q2 in z.a.d. con (1.7V; 1mA).

Sono corretti questi valori ?

Come si calcola invece vuot/vs ? Per caso è pari alla tensione di uscita dell'AO (che forma una conf. inv.) ?

Grazie per l'attenzione
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[2] Re: Esercizio

Messaggioda Foto UtenteDrCox » 18 ott 2017, 19:08

A me la corrente sul diodo viene di 0.2 mA (ma magari ho sbagliato io...).
Puoi postare i passaggi che hai fatto?

Riguardo alla relazione v:o/v_s, devi rappresentare il circuito equivalente di piccolo segnale per calcolarti la funzione di trasferimento.
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[3] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentepwm » 18 ott 2017, 21:30

Salve Dottore,

ha ragione, la corrente inversa nel diodo è di 0.2mA. Il resto invece rimane invariato. Può confermare ?

Per quanto riguarda il vout/vs, ho notato che per piccolo segnale il diodo diventa un cortocircuito, quindi l'uscita dell' A.O. (una conf. inv.) è collegata ad R3, quindi vout è uguale all'uscita dell'A.O. In questo modo sembrerebbe inutile la presenza di Q2. C'è qualcosa che non va nel mio ragionamento ?
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[4] Re: Esercizio

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 18 ott 2017, 22:19

Mi pare un problema di quelli incasinati. Da che universita` arriva? (anche corso e professore).

Si possono fare un paio di ipotesi per iniziare l'analisi. Una e` che l'operazionale sia in linearita` e questo implica che il diodo DZ sia in conduzione. Se Lo zener non fosse in conduzione l'operazionale avrebbe una retroazione positiva (per un lapsus avevo scritto negativa!), e quindi niente ipotesi di linearita`.

Si puo` anche fare un equivalente Thevenin sull'emettitore del transistore, fra R4 ed R5 per calcolare il bias point. Il circuito diventa il seguente (solo la parte in nero).


Se l'operazionale e` in linearita` ha un guadagno pari a 1+R2/R1 e quindi sul lato destro di R2 ci sono 2V, e sull'uscita dell'operazionale 1V. La corrente attraverso la resistenza R3 e` quindi di 1.67mA.

Se la base del transistore e` a 1V l'emettitore sara` a 0.3V. Il transistore NON puo` essere saturo, con le nostre ipotesi, perche' la giunzione base collettore ha una polarizzazione inversa di 1V. La corrente di emettitore e` data dalla tensione di emettitore meno la tensione equivalente di Thevenin diviso per la resistenza equivalente e viene 1mA.

La corrente di collettore di Q2 vale circa 1mA (0.99mA se si considera il beta), e quindi la corrente che va verso diodo e R2 vale 676µA (valori blu).

La corrente che circola in R2 e` la stessa che circola in R1 e vale 0.5mA, lasciando per il diodo 176µA di corrente (valori gialli).

Finche' il diodo rimane in conduzione la tensione di uscita e` data dall'amplificazione dell'operazionale che vale -1.3.

Il tutto forse :-). BIsognerebbe anche analizzare la dinamica del circuito. Se la tensione di ingresso e` positiva, sempre supponendo che l'operazionale sia in linearita, la tensione di uscita del circuito scende al di sotto di 2V, la corrente di R3 aumenta, quella di R45 diminuisce e quindi aumenta la corrente nel diodo, tenendolo in conduzione e quindi il sistema in retroazione positiva.

FORSE al quadrato :D

PS: perche' fate gli schemi senza mettere i valori dei componenti sullo schema?
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[5] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentepwm » 19 ott 2017, 0:06

Ciao Isidoro,

ho letto la tua analisi, è un po' diversa dalla mia, però vedo che ha portato agli stessi risultati. Meno male. Per quanto riguarda il calcolo di vout/vs, va bene il ragionamento che ho fatto ?

P.S.: non mettiamo i valori nello schema del circuito perché ricopiamo il testo del compito ciecamente (neanche nel compito stanno sullo schema). Info sul corso: http://bit.ly/2x5pYHL

Grazie
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[6] Re: Esercizio

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 19 ott 2017, 1:00

Tanto di cappello per il vostro professore! Fortunato ad averlo!
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[7] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentepwm » 20 ott 2017, 1:33

Grazie, è molto in gamba.
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[8] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentepwm » 16 nov 2017, 18:35

Ciao a tutti. Mi confermate che la resistenza vista da C_1 (per il calcolo della freq. di taglio inf.) è R_4||R_5||(r_{\pi}/(\beta+1)) ?

Grazie
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[9] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentegac » 16 nov 2017, 18:54

Direi di sì, se R_4 e R_5 sono collegate allo stesso nodo dell'emettitore. La resistenza di base è nulla perché si ha la bassa impedenza di uscita (idealmente nulla) dell'operazionale, quindi R_{i_E} =
 \frac{r_\pi + R_B}{\beta_0 + 1} =  \frac{r_\pi}{\beta_0 + 1} \simeq \frac{1}{g_m}. Un consiglio per il disegno con FidocadJ: usa sempre il puntino per indicare un nodo, faciliti molto la lettura dello schema circuitale.
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[10] Re: Esercizio

Messaggioda Foto Utentepwm » 16 nov 2017, 19:15

Perfetto! Grazie.
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