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Analisi circuito con opamp e MOSFET

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Analisi circuito con opamp e MOSFET

Messaggioda Foto UtenteSaraa » 31 dic 2019, 12:17

Buongiorno!
Avrei dei problemi con questo circuito.
per t<1 la mia V_{in} = 0 quindi il MOS è interdetto, non ho nessuna corrente che scorre in R_{D} R_{1}, e comunque il condensatore non essendo carico sarebbe un circuito aperto quindi la mia V_{out} = 0. (?)
per 1<t<6 V_{in} = 2V quindi ho il valore sia del morsetto invertente che di quello non invertente e posso calcolarmi la corrente che scorre in R_{1} che è uguale alla corrente del Mosfet ?
Non capisco perché il professore calcola la V_{out} con il metodo asintotico V_{out}(t)= V_{out}(\infty)- [V_{out}(\infty)-V_{out}(1^+)] e^{-\frac{t + 1}{\tau}} e il condensatore come si comporta ? non si sta caricando con \tau = R_{D} +  R_{L} ?
Grazie mille
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[2] Re: Circuito Elettronica

Messaggioda Foto UtenteSaraa » 31 dic 2019, 12:45

La V_{out}(1^{+}) = V_{R_{1}} perché il condensatore non si carica istantaneamente.
La V_{R_{1}} = - I_{R_L}R_L ma la I_{R_{L}} la calcola come il partitore di corrente di I_D su R_D e R_L ma queste non sono in parallelo :?:
e la V_{out} (\infty) quale sarebbe ?

Perdonatemi ma non ci arrivo
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[3] Re: Circuito Elettronica

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 dic 2019, 18:06

Non comprendo completamente lo schema e il modello del FET.
Provo a scrivere qualche osservazione, sperando sia corretta :-) :

La V_{out}(1^{+}) = V_{R_{1}} perché il condensatore non si carica istantaneamente.

Mi pare incorretta..
La corrente nel source ( e nel drain) è uguale a Vingresso / R1 /se l'operazionale ideale è in linearità).
La variazione di Vout al tempo 1+, vale la corrente moltiplicata per la Req che è il parallelo di Rd con Rl
(si applica Thevenin al circuito visto dal drain del FET).
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[4] Re: Circuito Elettronica

Messaggioda Foto UtenteSaraa » 31 dic 2019, 19:00

perdonami ho scritto male, volevo dire che la V_{out} = V_{R_{L}}
Grazie mille !
Mi chiedo perché (considerando l'intervallo 1<t<6) calcola la V_{out} con il metodo asintotico.
Poi quale tau la descriverebbe?
Pensavo che fosse un metodo applicabile solo alle capacità.
Alla fine avrei :V_{out} (t) = V_out (\infty) -[ V_{out}(\infty) - V_out (1^+) ]e^{-\frac{t + 1}{\tau}}
ma la V_{out}(\infty) si intende per t\rightarrow6 visto che sto considerando l'intervallo 1<t<6 o proprio t\rightarrow\infty?
Scusate se sono domande stupide
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[5] Re: Circuito Elettronica

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 dic 2019, 19:10

ma la V_out(infinito) si intende per t tendente a 6

Mi pare sia proprio infinito, solo che la formula del transitorio di tensione sia vailda solo per il tempo fino a t = 6-, poi l'andamento cambia.
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[6] Re: Circuito Elettronica

Messaggioda Foto UtenteSaraa » 31 dic 2019, 19:14

Infatti pone V_{out}(\infty) =0... ma la \tau per il generatore come la calcolo? perché dipende dal condensatore ?
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[7] Re: Analisi circuito con opamp e MOSFET

Messaggioda Foto Utentewruggeri » 31 dic 2019, 19:37

Ciao Foto UtenteSaraa, a quanto pare oggi ci incrociamo di nuovo :D

Inizio segnalandoti che ho corretto le formule LaTeX nel tuo primo post (i simboli \infty e \tau sono inclusi nel linguaggio ;-) ) e dato un titolo significativo al topic: si tratta di dettagli importanti per poter essere meglio assistita, oltre che di punti previsti dal regolamento... il quale in realtà prevederebbe anche di disegnare i circuiti in FidocadJ, ma per stavolta sorvoliamo :roll:

Andiamo al circuito:

Saraa ha scritto:per t<1 la mia V_{in} = 0 quindi il MOS è interdetto, non ho nessuna corrente che scorre in R_{D} R_{1}, e comunque il condensatore non essendo carico sarebbe un circuito aperto quindi la mia V_{out} = 0


Ponendo che non ci sia carica residua nel condensatore a causa di precedenti attività del circuito, è giusto.


Saraa ha scritto:per 1<t<6 V_{in} = 2V quindi ho il valore sia del morsetto invertente che di quello non invertente e posso calcolarmi la corrente che scorre in R_{1} che è uguale alla corrente del Mosfet ?


La "corrente del MOSFET" è la corrente di drain, immagino... se si, anche a questa tua domanda la risposta è positiva.


Saraa ha scritto:Non capisco perché il professore calcola la V_{out} con il metodo asintotico V_{out}(t)= V_{out}(\infty)- [V_{out}(\infty)-V_{out}(1^+)] e^{-\frac{t + 1}{\tau}} e il condensatore come si comporta ? non si sta caricando con \tau = R_{D} +  R_{L} ?


Possiamo vedere la tua uscita come quella di un circuito RC in carica "per colpa" di un generatore di tensione (con opportuna resistenza in serie: praticamente stiamo modellando tutta la roba prima del condensatore con un equivalente Thèvenin) il cui valore puoi calcolarti come:

V_x = V_{DD} - \frac{V_{in}}{R_1}R_D

Notato questo, puoi calcolarti nell'ordine:

- La tensione V_x, che peraltro può dirti qualcosa sulla zona di funzionamento del transistor.
- La resistenza equivalente vista guardando verso il transistor.
- La costante di tempo (che ovviamente non sarà \tau = R_{D} +  R_{L}, visto che non si misura in Ohm ;-) ).
- L'andamento della carica del condensatore.
- La tensione sul resistore, che effettivamente è la V_{out} che ti interessa.
Rispondo solo a chi si esprime correttamente in italiano e rispetta il regolamento.
Se non conosci un argomento, non parlarne.
Gli unici fatti sono quelli dimostrabili, il resto è opinione.
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[8] Re: Analisi circuito con opamp e MOSFET

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 dic 2019, 19:43

La tau è un tempo, è il prodotto di una resistenza equivalente per una capacità.
Di capacità esiste solo quella dello schema.
Per la resistenza equivalente non sono sicuro, dipende dal modello matematico del FET:
se si considera l'uscita (drain) del FET un generatore di corrente, la Req è la somma di Rd e Rl
Se il FET ha come modello un generatore di tensione con in serie una Rinterna, questa va in parallelo alla Rd.
Non conosco bene il modello del FET.
Chiedo aiuto a qualcuno più esperto di me...
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[9] Re: Analisi circuito con opamp e MOSFET

Messaggioda Foto Utentewruggeri » 31 dic 2019, 19:53

MarcoD ha scritto:Per la resistenza equivalente non sono sicuro, dipende dal modello matematico del FET:


Io sono un macellaio dei circuiti, quindi ti dico che guardando dentro il drain vedi una resistenza r_o \rightarrow +\infty e la resistenza equivalente a monte del condensatore è semplicemente R_D... ma per dire questo bisogna anche aver pensato alla regione di funzionamento del transistor, ed è un compito che spetta alla nostra richiedente :mrgreen:
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[10] Re: Analisi circuito con opamp e MOSFET

Messaggioda Foto UtenteSaraa » 1 gen 2020, 12:36

Mi scuso per il format.
La regione di funzionamento del Mosfet nell'intervallo 1<t<6 secondi posso definirla subito:
mi calcolo V_{DS}  = V_D - V_S = 7V dove V_D = V_{DD} - I_D * R_D mentre V_S= V^{-}.
la V_{GS} la trovo perché conosco I_D.
I_D = k*(V_{GS}- V_T)^2 quindi V_{GS} = V_T + \sqrt{\tfrac{I_D}{K}} = 2,41 V e dimostro che essendo laV_{DS} > V_{GS} - V_T il Mosfet è in Pinch Off.
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