Elettronica 1: esercizi e domande d’esame

Diodi, transistor bipolari, circuiti con amplificatori operazionali e reti RC: il primo corso di elettronica dopo l’analisi dei circuiti.

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Argomenti di questo corso

  1. Diodi e transistorcircuiti con diodi · punto di lavoro del BJT · BJT come interruttorecalcoli
  2. Circuiti con amplificatori operazionaliamplificatore invertente · amplificatore non invertente · amplificatore sommatorecalcoli
  3. Transitori RC e RLcarica RC · circuito RL · condensatore con carica inizialecalcoli
  4. Resistori in serie e parallelo3 resistori · 4 resistori · scala di 6 resistoricalcoli
  5. Convertitori DC-DCrapporti di conversione ideali · ondulazione e correnti dell’induttore · ondulazione in uscita e limite CCMcalcoli
  6. Ponte di Wheatstone ed estensimetriequilibrio e tensioni dei nodi · ponti non equilibrati · estensimetri e celle di caricocalcoli
  7. Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopporte, tabelle di verità e ritardi · algebra di Boole, mappe K e multiplexer · indifferenze, flip-flop e contatoricalcoli

Consigli per l’esame di Elettronica 1

  • Ipotizza uno stato (diodo in conduzione o interdetto, transistor in zona attiva o in saturazione), risolvi, poi verifica l’ipotesi.
  • Con un amplificatore operazionale ideale e retroazione negativa, i due ingressi si trovano alla stessa tensione.
  • Usa V_BE = 0.7 V per i transistor al silicio, salvo diversa indicazione della domanda.

Esempi svolti

Diodi e transistorFacile
+−18 V470 Ω3,3 VIR​ = ?

Un diodo Zener da 3,3 V è alimentato da 18 V attraverso un resistore da 470 Ω, senza carico collegato. Trova la corrente IR nel resistore.

Vin = 18 VVZ = 3,3 VR = 470 Ω

Calcola IR (mA)

Mostra i suggerimenti
  1. Lo Zener mantiene l’uscita a VZ.
  2. VR = 18 − 3,3 = 14,7 V.
  3. I = V/R.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Regolatore Zener: un diodo Zener polarizzato inversamente mantiene la sua tensione VZ finché la sua corrente resta sopra un minimo IZ,min. Il resistore in serie R assorbe la differenza tra ingresso e uscita: IR = (Vin − VZ)/R. Questa corrente si divide tra il carico, IL = VZ/RL, e lo Zener: IZ = IR − IL. Progetta per i casi peggiori: l’ingresso più basso con il carico maggiore deve comunque lasciare IZ,min, e l’ingresso più alto senza carico dà la massima potenza dello Zener PZ = VZ·IZ.

Tensione sul resistore

VR = 18 − 3,3 = 14,7 V

Corrente

IR = 14,7/470 = 31,28 mA

Risposta

IR = 31,28 mA
Circuiti con amplificatori operazionaliMedia
−+Vout​Rf​ = 47 kΩR1​ = 1 kΩVin​

L’amplificatore operazionale è ideale ed è alimentato a ±15 V; la sua uscita satura a ±12 V. L’amplificatore non invertente è pilotato da un’onda sinusoidale. Trova la massima ampiezza d’ingresso Vin,max (valore di picco) per cui l’uscita non viene tagliata.

R1 = 1 kΩRf = 47 kΩVsat = ±12 V

Calcola Vin,max (V)

Mostra i suggerimenti
  1. Per un amplificatore non invertente il guadagno è 1 + Rf/R₁.
  2. Il picco d’uscita |guadagno|·Vin deve restare al di sotto di Vsat.
  3. |Av| = 48.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Regole dell’amplificatore operazionale ideale: con retroazione negativa, l’amplificatore porta la sua uscita al valore per cui i due ingressi sono alla stessa tensione (V₋ = V₊), e nessuna corrente entra negli ingressi. Scrivendo la LKC all’ingresso invertente con questi due fatti si ottiene l’uscita.

Guadagno

Av = 1 + Rf/R1 = 1 + 47/1 = 48

Massimo ingresso prima del taglio

Vin,max = Vsat/|Av| = 12/48 = 0,25 V

Risposta

Vin,max = 0,25 V

Come funziona l’esercitazione

  • “Esercitati su questo corso” mescola esercizi di tutti i suoi argomenti, come in un vero esame.
  • Ogni esercizio ha valori nuovi, così impari il metodo invece di una risposta.
  • Bloccato? Apri prima un piccolo suggerimento e la spiegazione completa solo quando ti serve.
  • Le simulazioni d’esame sono a tempo e senza suggerimenti; alla fine ricevi il punteggio e una revisione completa.

Calcolatrici per questo corso

Calcolatrice di resistenze in serie e in paralleloCalcolatrice del partitore di tensioneCalcolatrice della costante di tempo RCCalcolatrice del guadagno dell’amplificatore operazionaleCalcolatore del resistore per LEDCalcolatore del timer 555 (astabile e monostabile)Calcolatrice della legge di Ohm (tensione, corrente, resistenza e potenza)Calcolatrice del codice colori dei resistori (4, 5 e 6 fasce)Calcolatrice di condensatori (serie, parallelo, carica ed energia)

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