[Elettronica] circuito equivalente alle variazioni mosfet
Salve, ho un problema con i circuiti equivalenti alle variazioni dei mosfet: gli esercizi li so fare, ho capito com'è strutturato un circuito equivalente, ma non mi spiego perche in alcuni casi vengono "omessi" componenti. Prendiamo l'esercizio in figura:
Perche M5 ha 1/gm5 mentre gli altri mosfet no (escluso per M2) e perche M5 non ha il generatore di corrente?
Grazie
Perche M5 ha 1/gm5 mentre gli altri mosfet no (escluso per M2) e perche M5 non ha il generatore di corrente?
Grazie
Risposte
L'importante è capire la funzione dei componenti all'interno del circuito.
Nel tuo caso hai un amplificatore di tensione a due stadi: il primo è un source a massa, il cui carico è composto dalla resistenza $R$ e dal parallelo del diodo e di $M2$.
Ora, tieni presente che un transistor MOSFET con drain e gate in cortocircuito, così come un BJT con base e collettore in cortocircuito, su segnale (o, come dici te, alle variazioni) si comporta come un resistore a bassa impedenza di valore $1 / g_m$ (se non l'hai visto prova a dimostrarlo, non è difficile). Si dice che il componente è connesso "a transdiodo", e puoi evitare di considerare il suo generatore di corrente pilotato. Tra l'altro, in questo caso il circuito equivalente disegnato nell'esercizio 6 mi sembra sbagliato, infatti manca appunto il parallelo tra $1 / g_{m5}$ e $1 / g_{m1}$ (quest'ultima è l'impedenza di piccolo segnale del diodo) da mettere in serie ad $R$. Una spiegazione può essere che questo parallelo è un'impedenza molto più bassa di $R$ (verificalo tu) e quindi può essere trascurato. Detto questo il secondo stadio è uguale al primo: anche questo è un source a massa, stavolta con carico $1/g_{m5}$.
Nel tuo caso hai un amplificatore di tensione a due stadi: il primo è un source a massa, il cui carico è composto dalla resistenza $R$ e dal parallelo del diodo e di $M2$.
Ora, tieni presente che un transistor MOSFET con drain e gate in cortocircuito, così come un BJT con base e collettore in cortocircuito, su segnale (o, come dici te, alle variazioni) si comporta come un resistore a bassa impedenza di valore $1 / g_m$ (se non l'hai visto prova a dimostrarlo, non è difficile). Si dice che il componente è connesso "a transdiodo", e puoi evitare di considerare il suo generatore di corrente pilotato. Tra l'altro, in questo caso il circuito equivalente disegnato nell'esercizio 6 mi sembra sbagliato, infatti manca appunto il parallelo tra $1 / g_{m5}$ e $1 / g_{m1}$ (quest'ultima è l'impedenza di piccolo segnale del diodo) da mettere in serie ad $R$. Una spiegazione può essere che questo parallelo è un'impedenza molto più bassa di $R$ (verificalo tu) e quindi può essere trascurato. Detto questo il secondo stadio è uguale al primo: anche questo è un source a massa, stavolta con carico $1/g_{m5}$.
Scusami, questo \( 1 / g_{m1} \) a si riferisce a quale transistor (1 è il numero del diodo)?
Non escludo che ci possano essere errori nella correzione, tuttavia il l'esericizio e la relativa correzione provengono dal sito del professore.
Per il resto, se nn ho capito male:
-M5 diventa solo \( 1 / g_{m5} \) perche funziona come resistore, dato che ha gate e drain in comune.
-M2 invece, anche se spento, è un amplificatore (compresa la resistenza) e, dovrei rappresentarlo, se fosse accesso solo con un generatore di corrente.
Sbaglio qualcosa?
Grazie
Non escludo che ci possano essere errori nella correzione, tuttavia il l'esericizio e la relativa correzione provengono dal sito del professore.
Per il resto, se nn ho capito male:
-M5 diventa solo \( 1 / g_{m5} \) perche funziona come resistore, dato che ha gate e drain in comune.
-M2 invece, anche se spento, è un amplificatore (compresa la resistenza) e, dovrei rappresentarlo, se fosse accesso solo con un generatore di corrente.
Sbaglio qualcosa?
Grazie
Si $1/{g_{m1}}$ è la resistenza di piccolo segnale del diodo.
Sbagli su $M_2$: anche lui ha gate-drain in corto, è proprio come $M_5$.
Il circuito equivalente disegnato dal professore è sostanzialmente corretto, tuttavia a rigore invece di $R$ avresti
$R+1/{g_{m1}}||1/{g_{m2}}$
Sbagli su $M_2$: anche lui ha gate-drain in corto, è proprio come $M_5$.
Il circuito equivalente disegnato dal professore è sostanzialmente corretto, tuttavia a rigore invece di $R$ avresti
$R+1/{g_{m1}}||1/{g_{m2}}$
Ciao a tutti! Stavo guardando il circuito e provavo a risolverlo, ma ad un certo punto mi blocco e non riesco a proseguire...
Parto dal presupposto che se Vy <= 5,4 V il diodo D1 conduce cortocircuitando e quindi spegnendo il mosfet.
Ho iniziato a calcolarmi la ID3 ipotizzando M3 in SAT, e mi viene 20 uA. Poi ho posto ID3=IR=ID2 (non sapendo ancora se il diodo conduce o meno), allora ho provato a ricavarmi Vy dalla formula di ID2 (supponendo M2 in SAT), sapendo che ID2=20 uA, ma mi viene 4 V, e non 5,4 V..potreste dirmi dove sbaglio? Grazie.
Parto dal presupposto che se Vy <= 5,4 V il diodo D1 conduce cortocircuitando e quindi spegnendo il mosfet.
Ho iniziato a calcolarmi la ID3 ipotizzando M3 in SAT, e mi viene 20 uA. Poi ho posto ID3=IR=ID2 (non sapendo ancora se il diodo conduce o meno), allora ho provato a ricavarmi Vy dalla formula di ID2 (supponendo M2 in SAT), sapendo che ID2=20 uA, ma mi viene 4 V, e non 5,4 V..potreste dirmi dove sbaglio? Grazie.
Ah, giusto, mi sono distratto.
Penso che le resistenze dei diodi siano effettivamente ignorate, anche negli altri esercizi non sono nel disegno, gm2 invece è spento e quindi ok.
Invece per quanto riguarda \( 1 / g_{m4} \) e \( 1 / g_{m3} \), le resistenze sono omesse perche i mosfet hanno il source a massa?
Grazie
Come hai provato a ricavare Vy? se M2 è off, non c'è una formula della corrente da usare inversamente per ricavare Vy.
Inoltre sarebbe I2+I1=I3, le correnti si sommano. Devi usare un'altra strada, parti dai componenti per i quali hai dati a sufficienza.
Penso che le resistenze dei diodi siano effettivamente ignorate, anche negli altri esercizi non sono nel disegno, gm2 invece è spento e quindi ok.
Invece per quanto riguarda \( 1 / g_{m4} \) e \( 1 / g_{m3} \), le resistenze sono omesse perche i mosfet hanno il source a massa?
Grazie
"L92":
Vy dalla formula di ID2 (supponendo M2 in SAT), sapendo che ID2=20 uA, ma mi viene 4 V, e non 5,4 V..potreste dirmi dove sbaglio? Grazie.
Come hai provato a ricavare Vy? se M2 è off, non c'è una formula della corrente da usare inversamente per ricavare Vy.
Inoltre sarebbe I2+I1=I3, le correnti si sommano. Devi usare un'altra strada, parti dai componenti per i quali hai dati a sufficienza.
"anonymous_d22a9f":
Invece per quanto riguarda \( 1 / g_{m4} \) e \( 1 / g_{m3} \), le resistenze sono omesse perche i mosfet hanno il source a massa?
Non confonderti. Il circuito equivalente del transistore è il generatore di corrente pilotato dalla tensione $v_{GS}$ (ci sarebbe anche la resistenza di uscita ma a quanto pare la trascuri). Ora, puoi dimostrare (fallo) che questo circuito equivale a un resistore se cortocircuiti drain e gate, quindi i "transdiodi" li puoi immediatamente sostituire con resistenze. I MOSFET non a transdiodo invece vanno sostituiti con il loro circuito equivalente "pieno", e se trascuri la resistenza di uscita (di solito è detta $r_0$ ed è dovuta all'effetto Early) allora tale circuito non prevede resistenze.
Allora, chiarisco meglio la mia situazione. Se io parto supponendo subito il diodo ON, riesco a risolvere il problema. Ma siccome all' inizio non posso sapere se il diodo è realmente ON oppure OFF, potrei anche partire cerando di risolvere il problema con l'ipotesi di diodo OFF, la quale, essendo sbagliata, mi dovrebbe portare a una contraddizione (ad esempio mi potrebbero uscire fuori dei valori di tensione che non mi rispettano le condizioni di saturazione dei mosfet, che sono per gli n-MOS: Vgs>Vth e Vds>=Vgs-Vth). Quindi, la mia domanda è: supponendo inizialmente il diodo in stato di OFF, come riesco a risolvere il circuito, cioè ad arrivare a un punto tale che mi faccia capire che il diodo, in realtà, è ON? Grazie.
Vediamo:
L'effetto pinch off (early) fa si che la resistenza sia trascurabile, giusto? ma quando capisco di trovarmi in questo caso, quando Vsg=Vsd-Vth , ma per M4 e M3 non si verifica questo caso?
Siamo nel caso in cui il mosfet si comporta da resistore quando cortocircuito drain e gate perche la corrente dipende solo da Vth?
Correggimi dove sbaglio perche mi sto confondendo sempre di più.
Grazie
Non serve supporlo, inizialmente lasci stare M2 perche non hai ne Vg, quindi passi, ad esempio a M3 per il quale hai sia Vg che Vs, calcoli la corrente che, guarda caso, è uguale a i1, perciò, se i1+i2=i3, i2=0: M2 off.
L'effetto pinch off (early) fa si che la resistenza sia trascurabile, giusto? ma quando capisco di trovarmi in questo caso, quando Vsg=Vsd-Vth , ma per M4 e M3 non si verifica questo caso?
Siamo nel caso in cui il mosfet si comporta da resistore quando cortocircuito drain e gate perche la corrente dipende solo da Vth?
Correggimi dove sbaglio perche mi sto confondendo sempre di più.
Grazie
"L92":
supponendo inizialmente il diodo in stato di OFF, come riesco a risolvere il circuito, cioè ad arrivare a un punto tale che mi faccia capire che il diodo, in realtà, è ON? Grazie.
Non serve supporlo, inizialmente lasci stare M2 perche non hai ne Vg, quindi passi, ad esempio a M3 per il quale hai sia Vg che Vs, calcoli la corrente che, guarda caso, è uguale a i1, perciò, se i1+i2=i3, i2=0: M2 off.
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