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Esercizio Elettronica Analogica sui transistor nmos

14/01/2019, 16:26

Buongiorno a tutti,
vorrei una piccola mano con la risoluzione di questo esercizio:

1- Calcolare il punto di lavoro del circuito;
2- Valutare il guadagno di piccolo segnale vout/vin

Vdd=10V, Vb1=3V, RL=3kΩ, CL=100pF, k1=k2=1mA/V2,
VTH=1V

Immagine

Per quanto riguarda il primo punto, il condensatore non l'ho considerato (perchè stiamo in continua), e ho applicato la legge di kirchhoff delle correnti sul nodo di figura (Supponendo M1 e M2 in saturazione): Ir-Im1-Im2=0. Inoltre poichè Ir=(Vdd-Vout)/Rl , Im2= k*(Vin - Vth)^2 = (3-1)^2 = 4 mA e Im1=k*(Vout - Vth)^2 = (Vout - 1)^2 mA, sostituendo nell'equazione di kirchhoff e risolvendo per Vout, ottengo un sistema di secondo grado irrisolvibile. Deduco che M1 e M2 non possono essere accesi contemporaneamente. Se suppongo M1 off e M2 on allora Ir=k*(3 - 1)^2 = 4 mA pertanto VD (tensione di drain su M2) sarà data da: Vdd-Ir*RL=VD ==> VD = -2 V poichè è negativa (e in realtà deve essere positiva) deduco che la configurazione M1 off e M2 on non è valida.
Suppongo allora M1 on e M2 off, Ir=k*(Vout - 1)^2 per cui posso scrivere: Vdd - Ir * RL = Vout cioè
10 - 3 * (Vout - 1)^2 = Vout che risolta mi da Vout = 2.57 V e Ir = 2.48 mA pertanto la configurazione accettabile è M1 on e M2 off. Vorrei sapere se il ragionamento è corretto o se ho sbagliato qualcosa.
Per quanto riguarda il secondo punto, ho disegnato il circuito equivalente:

Immagine

Solo che poi non riesco a calcolare Vin/Vout, qualcuno potrebbe aiutarmi?
Grazie mille in anticipo

Re: Esercizio Elettronica Analogica sui transistor nmos

16/01/2019, 10:35

Se ho compreso bene i dati di input, la corrente di saturazione di M2 dovrebbe essere: $iD=(K/2)(VGS-Vt)^2$. Questo comporterebbe una corrente: $iD2=2mA$ e consentirebbe lo stato di saturazione anche di M1, da cui si potrebbe poi procedere alla corretta determinazione dei parametri del circuito equivalente per piccoli segnali.

Per quanto riguarda il circuito equivalente per piccoli segnali noto che manca il collegamento Gate-Drain di M1.
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