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  • 1. ELECTRÓNICA I 1º EXAME - 30/6/2007 - Sem consulta - Duração 3h00m Grupos em folhas separadas 1. Amplificador TJB (2+2+1) A figura representa um andar de amplificação. Os dados são β =100, VBEon=0.7V, VCC=5V, RC=2kΩ e C1=C2=∞. a) Dimensione RB e RE de modo que, no PFR, IC=1mA e VCE=2V. Explique a função dos condensadores C1 e C2. b) Desenhe o esquema incremental do circuito. Calcule o ganho de tensão Gv=vo/vi, as resistências de entrada Ri=vi/ii e de saída Ro=vo/io. c) O circuito tem polarização estabilizada? Justifique. 2. Amplificador MOS (2+1.5+1.5+2+2) A figura apresenta um andar de amplificação NMOS onde VDD=+3V, VSS=-3V, RD=1kΩ, e os transístores são todos iguais com K=8mA/V2 e Vt= 1V. a) Dimensione RREF de modo que, no PFR, com v1=v2=0V se tenha v01=v02=1V. Calcule as correntes ID e as tensões VDS em todos os NMOS. b) Calcule os ganhos v01/vd, v02/vd e v012/vd, onde vd e v012 são as tensões de entrada e saída diferenciais, respectivamente. c) Calcule os ganhos v01/vc, v02/vc e v012/vc, onde vc = v1= v2. d) Calcule os limites da tensão de modo comum vc =v1 = v2, de modo que o amplificador funcione correctamente. e) Admitindo que o efeito de carga na saída diferencial é modelado por um condensador de 1pF ligado entre v01 e v02, calcule a frequência de corte a 3dB, ωH, do ganho de tensão diferencial. 3. Inversor CMOS (2+2+2) Considere o circuito da figura, onde VDD =5V, Kn´=0.2mA/V2 , Kp´=0.1mA/V2 , Kn=Kn´(W/L)n, Kp=Kp´(W/L)p e Vtp=Vtn=1V. a) Sabendo que (W/L)n=2, dimensione (W/L)p de modo a que o inversor fique adaptado. Nestas condições faça um esboço da característica v0(vI), indicando as diferentes zonas de funcionamento dos transístores. Calcule os pontos limites entre essas zonas. b) Calcule o tempo de propagação tp do inversor dado, supondo CL=1pF. Sugestão: Use a média das correntes. c) Desenhe o circuito lógico da mesma família do inversor dado que implementa a função lógica ( )1 2 3Y X X X= + ⋅ . Dimensione os (W/L) dos vários transístores para que o circuito nunca seja mais lento a comutar que o inversor dado. M3 M1 M2 v1 v2 RD RD v01 v02 RREF VDD VSS M4
  • 2. ELECTRÓNICA I 2º TESTE - 30/6/2007 - Sem consulta - Duração 2h30m Grupos em folhas separadas 1. Amplificador TJB (3+3) A figura representa um andar de amplificação. Os dados são β =100, VBEon=0.7V, VCC=5V, RC=2kΩ e C1=C2=∞. a) Dimensione RB e RE de modo que, no PFR, IC=1mA e VCE=2V. Explique a função dos condensadores C1 e C2. b) Desenhe o esquema incremental do circuito. Calcule o ganho de tensão Gv=vo/vi, as resistências de entrada Ri=vi/ii e de saída Ro=vo/io. 2. Amplificador MOS (3+2+3) A figura apresenta um andar de amplificação NMOS, onde VDD=+3V, VSS=-3V, RD=1kΩ, e os transístores são todos iguais com K=8mA/V2 e Vt= 1V. a) Dimensione RREF de modo que, no PFR, com v1=v2=0V se tenha v01=v02=1V. Calcule as correntes ID e as tensões VDS em todos os NMOS. b) Calcule os ganhos v01/vd, v02/vd e v012/vd, onde vd e v012 são as tensões de entrada e saída diferenciais, respectivamente. c) Admitindo que o efeito de carga na saída diferencial é modelado por um condensador de 1pF ligado entre v01 e v02, calcule a frequência de corte a 3dB, ωH, do ganho de tensão diferencial. 3. Fontes de corrente (3+3) Considere o circuito da figura, onde Kn´=6mA/V2 , Kp´=2mA/V2 , Kn=Kn´(W/L)n , Kp=Kp´(W/L)p, Vtn= Vtp= 1V, λn=λp=0.01V-1 . Os transístores NMOS têm (W/L)n =2. a) Dimensione o (W/L)p de M5 de modo que I0=2mA e que as quedas de tensão nos transístores M2, M4 e M5 sejam iguais. b) Calcule a resistência de saída da fonte e a gama de valores de v0 para a qual o circuito desempenha correctamente a sua função. Indique, justificando, quais os transístores que têm efeito de corpo. M3 M1 M2 v1 v2 RD RD v01 v02 RREF VDD VSS M4