32586 - ELETTROTECNICA ED
ELETTRONICA (C.I.)
Modulo di Elettronica
Esercitazione 3
a.a. 2010-2011
Esercizio 1
• Si faccia riferimento alla prova d’esame EL110225
• Si svolga la Parte A
(1) Matrice impedenze
dBLogdBZ
RRGII
VZ
IRGR
VI
IRVVGR
VI
II
VZI
I
VZ
KRII
VZ
KRRII
VZ
f
mf
m
xxmo
fr
o
i
90)10*8(20
10*83*2*)0(
;0)*2(3
0
;*2;3
?)0(;0)0(
;13)0(
;101)21()0(
5
5
2
1
2
12
2
12
2
1
21
2
1
1
2
2
2
1
1
≈=
−=−===
=+⇒=
=+=
======
Ω====
Ω=+===
Verifica Spice Zi, Zf:
• Ri=Vi/Ii; Rf=Vo/Ii -> Si impone un generatore di
corrente ideale Ii a 1A, misurando poi Vi, Vo
Vi=-11KV, Zi=101KΩ
Vo=800KV, Zf=-800K Ω
Verifica Spice Zo, Zr:
• Ro=Vi/Io; Rr=Vi/Io -> Si impone un generatore
di corrente ideale Io a 1A, misurando poi Vo, Vi
Vi=0V, Zr=0Ω
Vo=-1KV, Zo=1K Ω
(2,3) Guadagno di Tensione e
resistenza di ingresso
Ω=+=+
−=
−=−
=
=++
−=
++
−=
−+=
−
KRRZZ
ZZZZin
Meg
Meg
KKKK
KKK
RRRR
RRRGA
ZZZZZ
ZZA
Lo
rf
i
L
Lmv
rfLoi
Lf
v
101)21()(
96.32*101
800
)11)(1001(
1*1*100*10*8
)3)(21(
32
;)(
3
Verifica Spice Av, Rin:
• Av=Vo/Vi -> Si impone un generatore di Tensione ideale Vin a 1V,
misurando poi Vo
– Alternativamente, si può eseguire un analisi in AC e verificare il
guadagno con ω=0
• Rin=Vin/Iin -> Con lo stesso generatore si misura Iin
– Alternativamente, si può fissare un generatore di corrente ideale sulla porta di
ingresso Iin e misurare Vin
Vo=3.96V, Av=3.96
Iin=9.9µ, Rin=101Ω
Circuiti Equivalenti
Thevenin/Norton
1. Il comportamento I/V di un sistema lineare può essere descritta dai circuiti
equivalenti di Thevenin/Norton sopra riprodotti. Questa equivalenza vale solo per
sistemi lineari, o per le regioni della caratteristica I,V ove il sistema è lineare.
2. L’equivalenza vale solo dal punto di vista del carico: la dissipazione di potenza
dei due circuiti equivalenti è diversa tra loro e dal circuito da cui sono derivati, ma
la potenza dissipata dal carico è identica
(4) Calcolo di Va(t), Vb(t)
VftSintVAvtV
mVftSinRR
RtVtV
ftVSinftSinKAtV
RIV
AftSintI
PaftSintI
AB
ing
inthgA
thg
gnogthg
g
pg
)2(6.3)(*)(
;)2(910*)()(
);2(1)2(*10*100)(
;*
;)2(100)(
;)2(100)(
][
][
][][
π
π
ππµ
µπ
πα
==
−=+
=
=Ω−=
=
=
=
Verifica Spice Va(t), Vb(t)
• Si descriva l’intero sistema, incluso il sensore
• E’ possibile realizzare esattamente la configurazione descritta nell’esercizio con il comando SINE (clk destro su gen I,
advanced) con ampiezza 100 uA e periodo 100Hz)
– Poichè il sistema è lineare, e stazionario, non induce alcuna distorsione e quindi una analisi a 0Hz dà lo stesso Av di una analisi a 100Hz (o a
qualunque altra frequenza. E’ quindi possibile svolgere la stessa verifica in DC (Ii generatore di corrente costante a 100uA).
– Si verifichi inoltre su spice che utilizzando un generatire equivalente di thevenin per descrivere il sensore si avrebbero
Va, Vb identiche
Esercizio 2
• Si faccia riferimento alla prova d’esame EL110225
• Si svolga la Parte B, domande 5,6
Funzione di Trasferimento ed
impedenza di ingresso
HzfHzf
dBkZindBkZin
sCR
RsCRRR
sCR
RRCRRZZin
HznF
K
RR
RRfHdBH
RsCRRRK
RRsCR
RR
RRsCR
RG
RRCRR
RRCRGsH
zp
x
x
x
xi
p
xL
x
L
x
m
Lx
Lxm
800;8
601)(;100101)0(
21
)2211()
21
21(21
800200*10
101
2
1
21
21
2
1;0)(;95.1196.3)0(
2211
1
)3)(21
21(
321
2
)3)(21(
3)2()(
8
≈≈
Ω=Ω=∞Ω=Ω=
+
++=
++=⇑+==
≈Ω
≈+
≈=∞==
++=
++
+
+−
=+⇑+
⇑−=
−ππ
Si noti che il sistema non è più stazionario, ha un comportamento diverso a seconda
del contenuto armonico del segnale di ingresso, non è più rappresentabile da un
Singolo valore ma da una fdt H(jω) con un polo.
La Zin è rappresentata da una eq complessa con un polo ed uno zero
Calcolo della FdT (Dettaglio)
2211
1
2211
1
)3(
23
21
2211
21
2
*)3(
3
21
21
21
2
*)3(
3
)3)(21
21(
321
2
)3)(21(
3)2()(
RsCRRRK
RsCRRRRR
RRGmR
sCR
RsCRRR
sCR
R
RR
RGmR
sCR
RR
sCR
R
RR
RGmR
RRsCR
RR
RRsCR
RG
RRCRR
RRCRGsH
xxL
L
x
x
x
L
L
x
x
L
L
L
x
L
x
m
Lx
Lxm
++=
+++
−
+
++
+
+
−=
++
+
+
−=
=
++
+
+−
=+⇑+
⇑−=
Verifica Spice: Diagrammi di Bode
di H(s), Zin(s)
P
• Per il calcolo di H(s) è sufficiente un analisi in AC del circuito. Si noti H(0)=Av=12dB,e l’unico polo a f= 800Hz
• Zin=Vin/Iin-> E’ possibile determinare il diag di Bode della Zin utilizzando analisi AC con un generatore ideale di corrente di
1A in luogo del generatore di tensione, visualizzando cosi’ Vi(s) (Vedi pag. seguente).
– In alternativa, è possibile determinare Ii(s) nella configurazione descritta in figura, ma in questa caso viene analizzato Yin = 1 / Zin
Verifica Spice: Diagrammi di Bode
di H(s), Zin(s)
• Zin=Vin/Iin-> E’ possibile determinare il diag di Bode della Zin utilizzando analisi AC con un generatore ideale di corrente di
1A in luogo del generatore di tensione, visualizzando cosi’ Vi(s)
• Si noti Zin(0)=100dB, Zin(∞)=60dB, Fp=8Hz, Fz=800Hz
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