Testo n. 0 - Cognome e Nome:
UNIVERSIT `A DEGLI STUDI DI PISA - FACOLT `A DI INGEGNERIA INGEGNERIA AEROSPAZIALE: CORSO DI FISICA E ELETTRONICA
Prova n. 5 - 24/04/2010
Si consideri l’amplificatore invertente di figura 1, dove R1 = 6.18 kΩ e R2= 22.0 kΩ.
L’operazionale viene alimentato simmetricamente con tensioni ±5 V, che, per semplicit`a, supponiamo coin- cidere con quelle di uscita a vuoto quando l’operazionale `e in saturazione.
Siano, rispettivamente, Aid = −R2/R1 il rapporto di amplificazione, Zidin = R1 l’impedenza di ingresso e Zidout l’impedenza di uscita del circuito; calcolati nell’ipotesi che l’operazionale sia ideale, cio`e che abbia impedenza di ingresso infinita, impedenza di uscita nulla e amplificazione infinita. Siano inoltre A, Zin e Zout i valori corrispondenti per lo stesso circuito, nel caso che l’operazionale non sia ideale.
Si desidera determinare in che modo lo scostamento dall’idealit`a di alcuni parametri dell’operazionale si rifletta sulle caratteristiche dell’amplificatore invertente.
A tal proposito si procede come illustrato nei punti seguenti, dove vengono chiamati P+, P− e Po rispetti- vamente i pin di ingresso non invertente, di ingresso invertente e di uscita dell’operazionale. Ad ogni passo i parametri e le caratteristiche dell’operazionale non esplicitamente citati sono considerati ideali.
1) Per cominciare si determina la resistenza interna r (non mostrata in figura) del generatore equivalente di uscita dell’operazionale, in regime di corrente continua. Si alimenta P− a 0.589 V e si cortocircuitano a terra sia P+ che Po. Dalla risultante corrente di uscita Iout si ricava che r = 221 Ω. Determinare il valore misurato di Iout, in mA.
A 0 B 22.6 C 40.6 D 58.6 E 76.6 F 94.6
La resistenza r determinata come sopra viene sempre tenuta in considerazione nei passaggi successivi.
Si esaminano ora gli effetti delle capacit`a parassite CA tra Po e P− e CB tra Po e P+ (non mostrate in figura). L’amplificatore invertente di figura 1 viene pilotato con tensione alternata Vs = V0cos ωt, dove V0= 49.6 mV e ω = 2πν, e gli viene applicato un carico resistivo di 19.8 kΩ.
2) Siano CA = 234 pF e CB = 0. Determinare per quale valore della frequenza ν, in kHz, il modulo dell’amplificazione si riduce del 50% rispetto al suo valore nel caso ideale (|A| = |Aid|/2).
A 0 B 17.5 C 35.5 D 53.5 E 71.5 F 89.5
3) Nella stessa configurazione del problema (2) determinare per quale valore della frequenza ν, in kHz, lo sfasamento (definito positivo) tra tensione di uscita Vout e tensione di ingresso Vs si riduce ai 3/4 del suo valore nel caso ideale (∆φ = 34∆φid).
A 0 B 12.9 C 30.9 D 48.9 E 66.9 F 84.9
4) Siano CA = 0 e CB = 241 pF. Determinare per quale valore della frequenza ν, in hertz, l’operazionale entra in saturazione.
A 0 B 1.26 × 107 C 3.06 × 107 D 4.86 × 107 E 6.66 × 107 F 8.46 × 107
5) Nella stessa configurazione del problema (4) determinare la differenza dell’impedenza di uscita, in ohm, rispetto al valore nel caso dell’operazionale ideale (Zout− Zidout)
A 0 B 27.5 C 45.5 D 63.5 E 81.5 F 99.5
6) Nel circuito di figura i diodi sono ideali e R1 = R2= R3 = 17.6 kΩ. Si supponga che Vs= 32V0+ V0cos ωt, dove V0 = 3.28 V e ω = 26.2 rad/s. Determinare l’escursione (Vmax− Vmin), in volt, del segnale di output.
A 0 B 2.19 C 3.99 D 5.79 E 7.59 F 9.39
7) Si sostituisca il diodo D1 del problema precedente (6) con un diodo Zener ideale. La tensione Zener di questo diodo sia Vz = 23V0. Ogni altro componente, cos`ı come Vs, siano gli stessi del problema (6).
Determinare l’escursione, in volt, del segnale di output.
A 0 B 1.64 C 3.44 D 5.24 E 7.04 F 8.84
8) Nel circuito di figura R = 587 kΩ R0 = 229 Ω, R1 = 166 kΩ, R2 = R1, RL = 100 kΩ, Ri = 670 kΩ, C = 2.15 nF, CL= 179 nF, i diodi sono ideali, le tensioni Zener valgono 1.54 V, gli operazionali sono ideali e vengono alimentati con tensioni di ±5 V. Al tempo t = 0 sul condensatore C la tensione assume il valore minimo (negativo) che assume durante tutto il ciclo del multivibratore, mentre il condensatore CL`e scarico.
Determinare la massima corrente, in µA, che scorre in RL. A 0 B 15.4 C 33.4 D 51.4 E 69.4 F 87.4
9) Nel circuito del problema precedente (8) determinare la tensione di output Vout, in mV, al termine di 5 cicli del multivibratore.
A 0 B 17.0 C 35.0 D 53.0 E 71.0 F 89.0
Testo n. 0
FISICA GENERALE II E ELETTRONICA Prova n. 5 - 24/4/2010
-
+ P-
Po R1
R2
Vout Vs
FIGURA 1 P+ +
* Vs
*
D1 D2 R1
R3 R2
Vout
FIGURA 6
-
+ +
-
*R0
RL R
C
Vout
R1
Ri
CL
FIGURA 8 R2
