[Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda lRninG » 03/09/2019, 11:03

Buongiorno. Sto cercando di fare qualche esercizio di elettronica ma mi accorgo che sono messo molto male.
Volevo provare a fare questo esercizio insieme a qualcuno di voi per cercare di capire passo passo i ragionamenti...
Nel seguente circuito devo calcolare la caratteristica ingresso uscita della tensione.
Le grandezze note sono le resistenze, $\beta_f$ , $V_(c c)$.


Anzitutto ipotizzo T OFF e D OFF.
Allora il circuito diventa:


I valori sono: $V_(c c)=5V$, $\beta_(F)=100$, $R_b=8k\Omega$, $R_1=1k\Omega$, $R_2=10k\Omega$, $R_3=0.5k\Omega$.

A questo punto dovrei trovare una relazione tra $V_u$ e $V_i$ e proverei con:
$V_{c c} =R_1\cdot I_1 +V_i +V_D$
$V_{c c} =R_1 \cdot I_1 + V_u$
E con il diodo spento: $V_D<V_\gamma$
Tirando le somme: $V_u < V_\gamma +V_i$.
Fin qui c'è qualcosa di giusto? :|
Grazie!!

P.S: Per FidoCad, qualcuno sa dirmi come scrivere i nomi dei componenti nella forma $V_i$ anziché V_i ? Grazie!
Ultima modifica di lRninG il 03/09/2019, 22:33, modificato 6 volte in totale.
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda RenzoDF » 03/09/2019, 15:52

Scusa ma con $V_i$ non intendi la rensione di ingresso, presente fra morsetto sinistro di Rb e riferimento?

Con FidoCadJ i pedici non li puoi usare (se non attraverso una via un po’ complessa), ma puoi sempre scrivere Vi, Vu, Vx e Vd, senza quel brutto underscore.
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda lRninG » 03/09/2019, 16:35

Ok ho modificato, invece per la $V_i$ hai ragione, ho aggiornato anche quella.
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda RenzoDF » 03/09/2019, 16:43

lRninG ha scritto:... invece per la $V_i$ hai ragione, ho aggiornato anche quella.

Scusa, ma la $V_i$ presente all'ingresso è diversa dalla tensione $V_{CE}$ del transistor, e la $V_x$ è uguale alla $V_d$ ...

lRninG ha scritto:... Anzitutto ipotizzo T OFF e D OFF. !

Mi chiedo: che sia possibile questa ipotesi :?: :roll:
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda lRninG » 03/09/2019, 17:07

Hai ragione, correggo il circuito con la $V_(CE)$. E per la $V_x$, è vero perché posso chiudere la maglia a terra.. Mi rimane:
$V_{c c} =R_1\cdot I_1 +V_(CE) +V_x$
$V_{c c} =R_1 \cdot I_1 + V_u$
E con il diodo spento: $V_x<V_\gamma$
Tirando le somme: $V_u < V_\gamma +V_(CE)$.

RenzoDF ha scritto:Mi chiedo: che sia possibile questa ipotesi :?: :roll:

Da quel che risulta nella soluzione si ... posto la soluzione?
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda RenzoDF » 03/09/2019, 18:05

Perché non posti invece i valori numerici? ... senza di quelli non si può ragionare ...

... e ripeto $V_d=V_x$, una delle due è inutile, non credi?
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda lRninG » 03/09/2019, 22:25

Certo aggiorno subito. Si, utilizzo solo la $V_x$.
Grazie per l'aiuto!
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda RenzoDF » 04/09/2019, 07:10

Bene, ora immagina di far crescere la tensione $V_i$ (minore o) uguale a zero a $V_{C C}$, analizzando le variazioni associate al superamento delle successive particolari soglie:

i) per $V_i\le0$

Come possiamo andare a ricavare le diverse correnti e tensioni circuitali e in che condizione di troverebbero a lavorare il transistor e il diodo?

...

ii) Per $V_i \gt 0$,

Cosa cambierà inizialmente ... e quale sarà la prima soglia (teorica) $V_i^\prime$ che andrà a far iniziare un diverso intervallo di funzionamento?

$0 \lt V_i \lt V_i^\prime$

...

Prova a rispondere, poi andiamo avanti ...
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda lRninG » 04/09/2019, 09:31

Ho provato a ragionare sui diversi valori di $V_i$, purtroppo mi sembra di brancolare nel buio.
Preparati al peggio: :oops:
Testo nascosto, fai click qui per vederlo
Per la soglia critica direi: $V_i=V_\gamma$ per quanto riguarda il diodo.
Invece $V_(B E)=V_\gamma$ per il BJT.

Con Kirchhoff: $V_i=R_B I_B +V_(B E) + V_D$ (alla fine uso $V_D$ anziché $V_x$).

A questo punto se $V_i<0$, il secondo membro è negativo.

Ora devo fare delle ipotesi (immagino):

Se il transistor è spento:

$R_B I_B =0$ e mi resta $V_(B E) <- V_D$

E sarebbe verificata l'ipotesi di BJT spento solo se il diodo è in diretta in quanto sarebbe $V_D=V_\gamma$, quindi sicuramente $V_(B E) < V_\gamma$.

Allora se TOFF e DON:

Per disegnare le frecce del potenziale su FidoCadJ? Grazie :lol:

Sperando di non dire bestialità, la corrente circola solo nella parte inferiore e scarica a terra, inoltre $V_D=V_x=V_(R 3)$ e $V_U$ = $V_(R 2) + V_(R 3)$, ma $V_(R 2)=0$, quindi $V_U=V_(R 3)=V_D=V_\gamma=0,75V$



So che è pieno di fesserie, anche perché le soluzioni sono ben diverse, ma preferisco prendermi una strigliata per capire i miei errori.

EDIT:
Dopo altre riflessioni, posto un diverso ragionamento, secondo me molto più sensato e ragionevole. Però sono partito dalle ipotesi sui dispositivi, e non dal valore di ingresso della tensione, è meglio arrivarci da lì?
Testo nascosto, fai click qui per vederlo
Ipotizzando TOFF e DOFF:
il circuito diventa
Allora posso scrivere che $V_(C C)/(R_1 + R_2 + R_3)=I=4.347 \cdot 10^(-4)$
E siccome $V_(C C) = R_1 I + V_U \to V_U=4.565V$. (Il che, incredibilmente, ha riscontro nelle soluzioni).
Ora dovrei stabilire in che zona questo avviene, ovvero per quale valore di $V_i$, ma non so bene come procedere..


Grazie ancora per l'aiuto e perdonami!
lRninG
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Re: [Elettronica] Circuito e caratteristica ingresso uscita

Messaggioda RenzoDF » 04/09/2019, 13:37

A dire il vero, aspettavo una risposta alle domande che ti ho rivolto :) ... ad ogni modo, mi risponderò da solo, ovvero cerco di spiegarti come andrei a ragionare su quel circuito, per via discorsiva, poi tu cercherai (se ti va di farlo) di mettere il tutto sotto una forma analitica, andando a concludere tracciando la transcaratteristica $V_u=f(V_i)$ (possibilmente in FidoCadJ :D ).

Preferisco fare così, evitando di andare a commentare quanto da te scritto.

[Il discorso è per ora approssimato per varie ragioni, che potremo analizzare successivamente.]

i) Per $V_i \le 0$, visto che la base del transistor si trova di sicuro ad un potenziale inferiore a quello di emettitore $V_E=V_x$ il transistor è di sicuro in "interdizione" (OFF), ne segue che potremo verificare lo stato del diodo andando a determinare Vx, come anche Vu, via partitore di tensione, ottenendo

$V_x\approx 0.22 \ "V"$ e $V_u\approx 4.57 \ "V"$

ne segue che anche il diodo sarà in interdizione.

ii) Per $V_i \gt 0$, andando ad aumentare la tensione di ingresso, per far sì che T entri in conduzione, dovremo superare la soglia $V_x+V_\gamma\approx 0.9 \ "V"$, prima "soglia"; in questo primo intervallo la tensione d'uscita si manterrà costante sui 4.57 volt .

iii) Per $V_i \gt 0.9 \ \"V"$ avremo T ON, mentre D rimarrà OFF fino a quando Vx non andrà a superare la tensione di soglia di 0.7 volt del diodo (questo avverrà in quanto la crescente corrente di emettitore $I_E\approx I_C$, attraversando R3 porterà la tensione ai suoi morsetti a crescere).

E' chiaro che R3 porta ad una controreazione e quindi, per determinare la corrente di base, dovrai considerare che R3 viene "vista" dalla base approssimativamente moltiplicata per il beta del transistor (0.5k X 100=50k).
Ad ogni modo, in questo intervallo, sia la corrente di base che quella di collettore di T saliranno (con un rateo da determinare), portando la tensione di uscita a "scendere" dai 4.57 volt iniziali

$V_U\approx V_{C C}-R_1 I_C$

iiii) Allorchè $V_i$ arriva a superare la somma delle due tensioni di soglia: della giunzione BE di T e di D, ovvero intorno a 1.4 volt, seconda "soglia", avremo che anche D risulterà ON e di conseguenza il potenziale VE=Vx di emettitore, rimanendo inchiodato a 0.7 volt, porterà ad un più rapido incremento di IB e di IC e quindi una più rapida discesa della tensione Vu, che però non potrà scendere (con una rateo superiore a quello del precedente intervallo) sotto la tensione $V_\gamma+V_{CE_{sat}}$ al raggiungimento della saturazione per T.

NB Quello che ti ho scritto di getto, è forse un po' contorto, ma spero ti dia un'idea della successione degli intervalli di funzionamento di quel circuito; chiaramente le caratteristiche dei componenti non presentano quelle discontinuità ideali e quindi le transizioni circuitali saranno più graduali.

Se hai domande falle pure, cercherò per quanto (temporalmente) possibile di risponderti. :wink:

BTW In questo tipo di circuito, quando vai a determinare dei valori numerici, non usare più di tre cifre significative, vista la dispersione e variabilità dei parametri circuitali, sarebbero assurdo farlo. :wink:
Ultima modifica di RenzoDF il 04/09/2019, 14:25, modificato 2 volte in totale.
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