[Elettronica analogica] Calcolo potenza assorbita da circuito con mosfet
Salve a tutti, ho dei dubbi circa questo esercizio. Vi riporto il testo:
"Considerare il seguente circuito, in cui T1: $V_T=0.6V$, $k=(1mA)/V^2$ e $V_A=∞$ e T2: $V_T=0.5V$, $k=(500μA)/V^2$ e $V_A=∞$ .
(a)Calcolare la potenza assorbita dalle alimentazioni in assenza di segnale ed il tempo di operatività del circuito se alimentato da una batteria da 3200mAh."
Nell'immagine ho aggiunto i valori di polarizzazione che ho calcolato, inoltre risulta $I_(D1)=1mA$, $I_(D2)=2mA$.
I miei dubbi sono:
-nel calcolo della potenza assorbita dalle alimentazioni in assenza di segnale, devo calcolare la potenza dissipata su ogni resistore ($V*I$) più quella dissipata da ogni mosfet ($I_D * V_(DS)$) e sommarle?
In questo caso, trascurando $R_1$ ed $R_2$, avrei:
$P_(mos1) + P_(mos2) + (R_D+R_S)I_(D1)^2 + R_3*I_(D2)^2 = P_(mos1) + P_(mos2) + 15.5mW + 24mW = 8.5 + 24+15.5 + 24 = 72mW$
corretto?
-come procedo per calcolare il tempo di operatività?
Grazie
"Considerare il seguente circuito, in cui T1: $V_T=0.6V$, $k=(1mA)/V^2$ e $V_A=∞$ e T2: $V_T=0.5V$, $k=(500μA)/V^2$ e $V_A=∞$ .
(a)Calcolare la potenza assorbita dalle alimentazioni in assenza di segnale ed il tempo di operatività del circuito se alimentato da una batteria da 3200mAh."
Nell'immagine ho aggiunto i valori di polarizzazione che ho calcolato, inoltre risulta $I_(D1)=1mA$, $I_(D2)=2mA$.
I miei dubbi sono:
-nel calcolo della potenza assorbita dalle alimentazioni in assenza di segnale, devo calcolare la potenza dissipata su ogni resistore ($V*I$) più quella dissipata da ogni mosfet ($I_D * V_(DS)$) e sommarle?
In questo caso, trascurando $R_1$ ed $R_2$, avrei:
$P_(mos1) + P_(mos2) + (R_D+R_S)I_(D1)^2 + R_3*I_(D2)^2 = P_(mos1) + P_(mos2) + 15.5mW + 24mW = 8.5 + 24+15.5 + 24 = 72mW$
corretto?
-come procedo per calcolare il tempo di operatività?
Grazie
Risposte
Premesso che non ho controllato i tuoi calcoli sui valori di polarizzazione, di certo facevi prima a moltiplicare la corrente complessiva assorbita dall'alimentazione [nota]La quotaparte su R1 puoi anche trascurarla (come hai fatto), visto il suo valore.[/nota] per la tensione complessiva della stessa 
$P=24\ \text{V} \times 3\ \text{mA}=72\ \text{mW}$
Per quanto riguarda l'autonomia, anche se in effetti puoi solo stimarla (ma con i dati che hai non puoi far altrimenti), ti ricordo che la capacità della batteria corrisponde ad una semplice carica.
$P=24\ \text{V} \times 3\ \text{mA}=72\ \text{mW}$
Per quanto riguarda l'autonomia, anche se in effetti puoi solo stimarla (ma con i dati che hai non puoi far altrimenti), ti ricordo che la capacità della batteria corrisponde ad una semplice carica.
"RenzoDF":
facevi prima a moltiplicare la corrente complessiva assorbita dall'alimentazione [nota]La parte su R1 puoi anche trascurarla (come hai fatto), visto il suo valore.[/nota] per la tensione complessiva della stessa
$P=24\ \text{V} \times 3\ \text{mA}=72\ \text{mW}$
perché moltiplichi per 3mA? si conta solo la corrente assorbita dai mosfet? e quella che passa nelle resistenze? cioè, lo vedo che quella che passa in $R_3$ è la stessa che passa in $T_2$ ($I_(D2)$), per il calcolo basta considerarla una volta? qui ho un po' di confusione
"RenzoDF":
Per quanto riguarda l'autonomia, anche se in effetti puoi solo stimarla (ma con i dati che hai non puoi far altrimenti), ti ricordo che la capacità della batteria corrisponde ad una semplice carica.
quindi mi basta semplicemente dividere per 3mA per ottenere le ore residue?
Devi solo osservare che la potenza fornita alle varie parti del circuito è quella fornita dall’alimentazione.
Si, anche se il discorso sarebbe più complesso [nota]La capacità viene sempre fornita sotto particolari condizioni di carico e non rimane costante per diverse condizioni di carico.[/nota], devi semplicemente dividere la “capacità” della batteria per la corrente complessivamente erogata dalla stessa.
Si, anche se il discorso sarebbe più complesso [nota]La capacità viene sempre fornita sotto particolari condizioni di carico e non rimane costante per diverse condizioni di carico.[/nota], devi semplicemente dividere la “capacità” della batteria per la corrente complessivamente erogata dalla stessa.
Tutto chiaro adesso, grazie!
Ci sarebbe un altro punto che vorrei chiarire:
Q: "Calcolare la massima ampiezza di una sinusoide applicabile all’ingresso, oltre cui uno dei transistori esce dalla corretta zona di funzionamento."
A: Quando la semionda all’ingresso è positiva, $T_1$ tende a portare più corrente, $V_B$ diminuisce come pure diminuisce l’uscita. Il transistore che pone dei vincoli a questi spostamenti è solo $T_1$ in quanto sale il suo Gate e scende il suo Drain e questo movimento reciproco non deve andare a porre il Drain sotto di più di una soglia al valore assunto dal Gate.
(Tutto chiaro, ma perché è solo $T_1$ che pone dei vincoli?)
Formalizzando questa relazione, si ottiene:
$v_(i n) + 9.7v_(i n)=6.9 + V_T$, da cui si ricava $v_(i n)=700mV$ come valore di ampiezza massima applicabile.
Quando la semionda all’ingresso è negativa, $V_B$ tenderà a salire portandosi dietro $V_u$. In questo caso sarà ovviamente $T_2$ ad imporre un limite a questo spostamento nel momento in cui si spegne.
(Anche qui, dove sta l'ovvietà che sarà $T_2$ a porre dei limiti? Sicuramente ci sono delle soglie da rispettare per tenere i transistori in zona di saturazione, ma i movimenti di uno si ripercuotono sull'altro, come faccio a dire subito, come dice lui, quale è quello che pone dei vincoli?)
Questo avverrà quando $V_u=+12V$, cioè quando $V_B=11.5V$, che corrisponde ad una corrente circolante in $T_1$ pari a $i_D=35μA$. Questo valore corrisponde ad una tensione del Source di $V_S=35mV$. Poiché $T_1$ è praticamente spento, la sua $V_(GS)≅V_T$ e quindi la $V_G≅-11.4V$. Ricordando che in polarizzazione il nodo stava a $-9.4V$, questo si ottiene quando il segnale di ingresso $v_(i n)=-2V$. Per confronto con il risultato della semionda positiva si conclude che la massima ampiezza di una sinusoide applicabile all’ingresso del circuito è $±700mV.$
Q: "Calcolare la massima ampiezza di una sinusoide applicabile all’ingresso, oltre cui uno dei transistori esce dalla corretta zona di funzionamento."
A: Quando la semionda all’ingresso è positiva, $T_1$ tende a portare più corrente, $V_B$ diminuisce come pure diminuisce l’uscita. Il transistore che pone dei vincoli a questi spostamenti è solo $T_1$ in quanto sale il suo Gate e scende il suo Drain e questo movimento reciproco non deve andare a porre il Drain sotto di più di una soglia al valore assunto dal Gate.
(Tutto chiaro, ma perché è solo $T_1$ che pone dei vincoli?)
Formalizzando questa relazione, si ottiene:
$v_(i n) + 9.7v_(i n)=6.9 + V_T$, da cui si ricava $v_(i n)=700mV$ come valore di ampiezza massima applicabile.
Quando la semionda all’ingresso è negativa, $V_B$ tenderà a salire portandosi dietro $V_u$. In questo caso sarà ovviamente $T_2$ ad imporre un limite a questo spostamento nel momento in cui si spegne.
(Anche qui, dove sta l'ovvietà che sarà $T_2$ a porre dei limiti? Sicuramente ci sono delle soglie da rispettare per tenere i transistori in zona di saturazione, ma i movimenti di uno si ripercuotono sull'altro, come faccio a dire subito, come dice lui, quale è quello che pone dei vincoli?)
Questo avverrà quando $V_u=+12V$, cioè quando $V_B=11.5V$, che corrisponde ad una corrente circolante in $T_1$ pari a $i_D=35μA$. Questo valore corrisponde ad una tensione del Source di $V_S=35mV$. Poiché $T_1$ è praticamente spento, la sua $V_(GS)≅V_T$ e quindi la $V_G≅-11.4V$. Ricordando che in polarizzazione il nodo stava a $-9.4V$, questo si ottiene quando il segnale di ingresso $v_(i n)=-2V$. Per confronto con il risultato della semionda positiva si conclude che la massima ampiezza di una sinusoide applicabile all’ingresso del circuito è $±700mV.$
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