C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.11

CIRCUITI ELETTRONICI CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALIANALOGICI E DIGITALI

LEZIONE N° 4 (2 ore)LEZIONE N° 4 (2 ore)

• Giunzione p-nGiunzione p-n• Circuiti equivalentiCircuiti equivalenti• logica a diodi e resistenzelogica a diodi e resistenze• Transistore bipolare (BJT)Transistore bipolare (BJT)• Caratteristiche d’ingresso e d’uscitaCaratteristiche d’ingresso e d’uscita• Circuiti equivalentiCircuiti equivalenti• EsempiEsempi

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.22

RichiamiRichiami

• Definizione di “PROGETTO”Definizione di “PROGETTO”• Progetto a livello di sistemaProgetto a livello di sistema• Diagramma di flussoDiagramma di flusso• Progetto a livello di circuitoProgetto a livello di circuito• Diagramma di flussoDiagramma di flusso• Livelli di astrazioneLivelli di astrazione• Sintesi e AnalisiSintesi e Analisi• Strumenti CADStrumenti CAD

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.33

Giunzione p - nGiunzione p - n

• Equazione del diodo Equazione del diodo

VD+ -

ID

10

T

D

V

V

D eII

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.44

Analisi di reti elettriche con Analisi di reti elettriche con diodidiodi

• CircuitoCircuito EquazioniEquazioni

• IncogniteIncognite

R

DE

DCRRDD IIVIV ,,,, DD

RR

DCD

RD

DR

VfI

IRV

II

II

VVE

0

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.55

Modelli del DiodoModelli del Diodo

Polarizzazione direttaPolarizzazione diretta Polarizzazione Polarizzazione inversainversa

CondizioneCondizione CondizioneCondizione

VD+ -

ID

V Rf

0DI VVD

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.66

Analisi di circuiti a diodiAnalisi di circuiti a diodi

• EsempioEsempio

EE1 1 = 10 V= 10 V

EE2 2 = 4 V= 4 V

RR1 1 = 2 K= 2 K

RR2 2 = 1 K= 1 K

RR3 3 = 1.5 K= 1.5 K

R1 D1

R2 D2

E1 E2

R3

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.77

Caso 1Caso 1

• Diodi entrambi interdettiDiodi entrambi interdetti

VVD1D1= 10 V= 10 VNONO

VVD2D2= -4 V= -4 VSISI

Ipotesi non verificateIpotesi non verificate

R1

+ VD1 -R2

- VD2 +

E1 E2

R3

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.88

Caso 2Caso 2

• DD11 in conduzione D in conduzione D22 interdetto interdetto

OK!!OK!!

R1

R2

E1 E2

R3

V1Rf1

- VD2 +

ID1

50

7.0

fR

VV

V 07.0

V 93.3

mA 62.2

232

313

311

11

-EVV

RIV

RRR

VEI

RD

DR

fD

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.99

Circuiti Logici ai diodi e Circuiti Logici ai diodi e resistenze 1resistenze 1

• Porta ORPorta ORR1 D1

R2 D2

X

R3

Y U

XX YY UU

00 00 00

00 11 11

11 00 11

11 11 11

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1010

Circuiti Logici ai diodi e Circuiti Logici ai diodi e resistenze 2resistenze 2• Porta ANDPorta AND

D1

D2

X

R

Y U

XX YY UU

00 00 00

00 11 00

11 00 00

11 11 11

VDD

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1111

LimitiLimiti

• La logica a diodi e resistenze ha due La logica a diodi e resistenze ha due limiti elettricilimiti elettrici

1.1. La potenza in uscita è fornita da gli La potenza in uscita è fornita da gli ingressiingressi

2.2. I livelli logici si degradano (se si tiene I livelli logici si degradano (se si tiene conto delle caratteristiche reali dei diodi)conto delle caratteristiche reali dei diodi)

• La logica a diodi e resistenze ha un limite La logica a diodi e resistenze ha un limite logicologico

1.1. Non è possibile realizzare la funzione Non è possibile realizzare la funzione NOTNOT

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1212

Transistore BipolareTransistore Bipolare

• BJTBJT

B

E

C

EE

B

C

CEBC

CEBBE

VIgI

VIfV

,

,

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1313

CARATTERISTICHECARATTERISTICHE

ingresso ingresso uscita uscita VBE

IB

IC

VCE

IB

Saturazione

Interdizione

Zona Attiva

0.8

0.7

0.6

0.2

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1414

Circuiti EquivalentiCircuiti Equivalenti

• InterdizioneInterdizione SaturazioneSaturazione Attiva Attiva

CondizioniCondizioni

B

E

C VBESAT VCESATV IB

IB

0

CE

INBECUTBE

V

VV

0

B

B

C

I

I

I

CESATCE

B

VV

I

0

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1515

Zona AttivaZona Attiva

•

V IB

IB V

IBIB

hiehfeIB

IB

Rf

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1616

Esempio 1Esempio 1

VVBBBB = 4 V = 4 V

VVCCCC = 12 V = 12 V

RRBB = 50 K = 50 K

RRCC = 5 K = 5 K

RREE = 1 K = 1 K

= 200)= 200)

VBB

RB

RE

RC

VCC

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1717

Caso 1Caso 1

• Transistore interdettoTransistore interdetto

• Ipotesi 1 non soddisfattaIpotesi 1 non soddisfatta

VBB

RB

RE

RC

VCCVBE

VCE

V 12

V 4

CCCE

BBBE

VV

VV no!

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1818

Caso 2Caso 2

• Transistore in zona attivaTransistore in zona attiva

• Ipotesi 2 non soddisfattaIpotesi 2 non soddisfatta

VCCV

IBIB

VBB

RB

RE

RC

V 61.3

1

mA 013.01

1

BEBCCCCE

EB

BBB

BEBBBB

IRIRVV

RR

VVI

IRVIRV

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.1919

Caso 3Caso 3

• Transistore in saturazioneTransistore in saturazione

• okok

VCC

VCE

VBB

RB

RE

RC

3.73024.0

76.1

mA 76.1

0mA 024.0||

B

C

EC

BECECCC

CEB

EEC

CECCBEBB

B

EC

BECECCC

CBECECCCC

CBEBEBBBB

I

I

RR

IRVVI

RRR

RRRVV

VV

I

RR

IRVVI

IIRVIRV

IIRVIRV

VBE

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.2020

Esempio 2(1)Esempio 2(1)

•

VVCCCC = 12 V = 12 V

RR11 = 150 K = 150 KRR22 = 15 K = 15 K

RRCC = 5 K = 5 KRREE = .5 K= .5 K

RRL L = 5 K= 5 K= 200)= 200)

RS

RE

RC

VCC

+- VS

CS

RL

R1

R2

CU

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.2121

Esempio 2(2)Esempio 2(2)

•

RS

RE

RC

VCC

+- VS

CS

RL

R1

R2

CU

VBB

RB

RE

RC

VCC

V 15.8)( ,A 5.3)1(

K 63.13|| , V 1.1 2121

2

BECCCCEEB

BBb

BCCBB

IRRVVRR

VVI

RRRRR

RVV

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.2222

Esempio 3Esempio 3

• Flip -Flop Flip -Flop

RC RC

RA RA

RB RB

Q1 Q2

C.E.A.D.C.E.A.D. 4.4.2323

ConclusioniConclusioni

• Giunzione p-nGiunzione p-n• Circuiti equivalentiCircuiti equivalenti• logica a diodi e resistenzelogica a diodi e resistenze• Transistore bipolare (BJT)Transistore bipolare (BJT)• Caratteristiche d’ingresso e d’uscitaCaratteristiche d’ingresso e d’uscita• Circuiti equivalentiCircuiti equivalenti• EsempiEsempi