DR PB. 1 2puncte

D1 0.5 p a) Pentru vI1=5V si vI2=-5V, in ce stare sunt D1 si D2? Cum arata modelul circuitului in acest caz? 0.75p b) Care este expresia vO(vI1,vI2)? Cum arata cronograma vO(t) pentru vI1(t)=10sint [V] si vI2=-10sint [V]? Ce aplicatie realizeaza circuitul in acest caz? 0.5p c) Care sunt valorile curentului direct maxim prin D1, IF1max, si tensiunii inverse maxime pe D1, Vrev1max pentru vI1(t)=10sint [V] si vI2=-10sint [V]? 0.25p d) Cum trebuie cuplat circuitul cu D1,D2, RL din figura (fara vI1 si vI2) la secundarul unui transformator cu priza mediana pentru a obtine un redresor bialternanta? A.1 Se considera D1 si D2 diode ideale: 0.5p. a) Care este functia electrica vY(vA,vB,vC) ? 1p. b) vY(t) pentru vC(t)=0; vA(t)=2V; vB(t)=5sint [V]. Precizati starile de (c) si (b) ale D1 si D2 0.5p. c) vC=0V; vA,vB0v;10V; 10V “1”logic; 0V “0”logic Care este tabelul de adevar Y(A,B) ? C.1 Se da circuitul din figura,D se considera dioda ideala: 0.5p. a) Cum arata CSTV vo(vI)? 0.5p. b) Cum arata vo(t) pentru vI=12sint [V] ? 0.5p. c) In ce domeniu poate lua valori R daca curentul maxim prin dioda este Idmax=50mA si vI este vI=12sint [V]? 0.5p. d) Determinati CSTV daca in serie cu R se introduce o sursa Vpol=5V. Pb.1 Se da CSTV-ul pentru un diport DR, cu D ideala: 1p. a) Care este schema electrica a diportului DR ca sa se obtina CSTV-ul dat? 0.5p b) Cum arata vO(t) considerand vI(t) tens. triunghiulara cu amplitudinea de 3V si componenta continua 0V? 0.5p c) Pentru diportul de la punctul a) cum arata CSTV-ul considerand pentru dioda modelul cu VP=0.6V? 1. D1, D2 – ideal diodes 0.5p a) Find the expression of vY(vA,vB,VRef). 0.5p b) For vA,vB∈0V;10V and VRef=10V, fill in the voltage table and states of D1, D2 for all combinations of values of vA and vB. What is the logic function of the circuit assuming the logic convention: 0V-“0” logic; 10V-“1”logic? 0.5p c) Find the values of iD1, iD2 and vD1, vD2 for each of the 4 combinations of voltges vA, vB from (b). 0.5p d) For VRef=0V, propose some waveforms for vA, vB to use this circuit as a full-wave voltage rectifier. What is the sign of the d.c. component of the output voltage vY?

2p P.1 Pentru circuitul din figura, rezistenta R=5k.

0.5p a) Determinati CSTV vO(vI) unde dioda D este considerata ideala; 0.5p b) Cronograma vO(t) pentru vI(t) – tensiune triunghiulara cu

amplitudinea 7V si frecventa 100Hz; 1p c) Daca dioda D se considera reala cu caderea de tensiune in conductie vD= 0.7V cum arata CSTV si vO(t) pt. vI(t)=5sin1000t [V]?

vI1 RL 10kΩ

D2vO

vI2

A

D2vA

R

Y

D1

B

VyvB

vC

R

VoD Vi

vO

vI0

D

R

OvvI

0.5 p a) Cum arata schema echivalenta a circuitului daca D este blocata? Pentru ce subdomeniu de valori al vI apare starea de blocare a D si care este valoarea lui vO in acest caz? 0.5p b) Cum arata modelul circuitului daca D este in conductie? Pentru ce subdomeniu de valori al vI apare starea de conductie a D si care este expresia vO(vI) in acest caz? 0.5p c) Cum arata reprezentarea grafica a CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI[-15V;15V] si D-ideala? Dar daca

43210.5

-2

-6

0t

vI[V]

vI apartine [-15V;15V] iar D-cadere de tensiune constanta? 0.5p d) Reprezentati grafic cronograma vO(t) pentru vI(t) din figura considerand D-ideala. Ce aplicatie realizeaza circuitul? Determinati valoarea tensiunii inverse maxime pe D si a curentului direct maxim prin D pentru acest vI(t)

D

vI R=10kΩ

VPOL=2V

vO

1. 1.75p Assume D – ideal.

-1

2 1

3

0

-2

t

v

-3

4 5

-4 -5

6 7

vI[V]1. c)

1.

vO

R=10 KΩ

D

VBias 5V

vI

0.75p a) For vI∈[-12V;12V], what is the expression vO(vI)? Plot the VTC vO(vI), marking on the vI axis the interval corresponding to D – off and the interval corresponding to D – on. What is the equivalent circuit for: (1) D – on; (2) D – off? 0.5p b) For the circuit in (a), plot vO(t) for vI(t) above. What is the application of the circuit? What is the change of vO(t) assuming D – constant voltage drop model? 0.5p c) Assume a load resistance RL=10 KΩ is connected on the circuit’s output. How does vO(t) modify for vI(t) in (b), assuming D – ideal? What are the disadvantages of using this structure (with the output on D)? Propose another D-R circuit structure to obtain the same vO(t) as the one in (b) for D-ideal, improved from the point of view of the power consumption from vI. 2.5p 1.

D VPOL=2V

vI R 5kΩ

1p a) Deduceti si reprezentati grafic CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI ∈[-10V; 10V] in ipoteza: (1) D- ideala; (2) D- cadere de tensiune constanta. 0.75p b) Cum arata vO(t), pentru fiecare din cele 2 modele ale D considerate la punctul a), daca vI(t)=4sinωt[V]? Ce aplicatie realizeaza circuitul? vO 0.75p c) La iesirea circuitului se conecteaza o rezistenta de sarcina RL=5KΩ. Se modifica CSTV vO(vI) pentru noul circuit, considerand D- ideala fata de circuitul initial? Daca da, rededuceti CSTV vO(vI) pentru vI∈[-10V; 10] si redesenati vO(t) pentru vI(t) de la punctul b).

2.5p 1. 1p a) Deduceti si reprezentati grafic CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI ∈[-20V; 20V] in ipoteza: (1) D- ideala; (2) D- cadere de tensiune constanta. 0.5p b) Cum arata vO(t), pentru fiecare din cele 2 modele ale D considerate la punctul a), daca vI(t) este un semnal triunghiular axat pe 0V, cu amplitudine de 5V ? Ce aplicatie realizeaza circuitul? 1p c) La iesirea circuitului se conecteaza o rezistenta de sarcina RL=2.5KΩ. Deduceti si reprezentati grafic din nou CSTV vO(vI) pentru vI∈[-20V; 20] considerand D- ideala. Care sunt dezavantajele acestei scheme pentru RL-finit ? Justificati numeric pentru vI(t) de la punctul b). 2.5p 1. 1p a) Derive and plot the VTC vO(vI) of the circuit, for vI∈[-20V;20V], assuming for D the ideal model. How does the VTC change if we use for D the constant voltage drop model? 0.5p b) What is the maximum value for vI to have a non-zero output value vO? How does this maximum value change if we assume for D-the constant voltage drop model? 0.5p c) Plot vO(t) for vI(t) = 5sinωt [V], assuming for D-the ideal model. What is the application of the circuit? 0.5p d) VBias=0. A capacitor C is connected in parallel to R. Assume vI(t) = 5sinωt [V] and D - the ideal model. Re-plot, qualitatively, vO(t). 2.5p 1. Assume for D1, D2 – the ideal model 1p a) What is the expression vO(vI1, vI2) and what is the application of the circuit? Draw the circuit’s model and find the values: vO; vR; vD1; vD2 if vI1 =5V and vI2 = -5V. 0.5p b) Find a suitable value for R to not exceed a maximum forward current of 20mA through neither of the diodes for any vI1, vI2 ∈[-20V; 20V]. 0.5p c) For vI1(t) and vI2(t) below, plot vO(t) assuming: (1) D1, D2 –ideal; (2) D1, D2 – constant voltage drop model.

vI1, vI2 [V] 14

-14

10

-10

vI1 vI2 t

-3

0.5p d) Assume a center tap transformer is available, which can provide you the input voltages vI1, vI2. What type of voltage rectifier can you obtain in this case? Draw its electrical schematic and prove its operation as a voltage rectifier through the timeplots of vI1, vI2, vO. What should you add to this schematic (and where) to smooth vO(t)? Explain.

Pentru D1 , D2 se consideră modelul diodă ideală. a) 0,75p Pentru circuitul din Figura 1.a, deduceţi şi reprezentaţi grafic CSTV vO(vI) a circuitului pentru ]V20;V20[vI −∈ . Ce aplicaţie realizează circuitul? Ilustraţi răspunsul prin cronogramele vI(t) şi vO(t) pentru vI(t)=15 sin ωt [V]. b) 0,75p Pentru circuitul din Figura 1.b, se aplică tensiunea vI=7V. În ce stări (conducţie sau blocare) sunt D1, respectiv D2? Cum arată modelul circuitului în acest caz? Ce valori au: vO; vD1; vD2; iD1; iD2? c) 0,5p Cum arată CSTV vO(vI) a circuitului din Figura 1.b pentru ]V20;V20[vI −∈ ? Pentru ce aplicaţie poate fi folosit circuitul, dacă de exemplu vI(t)=15 sin ωt [V]?

Assume D1, D2 - ideal a) 0.75p What is the expression of vO(vA, vB)? Determine the value of vO, the current iR, the states of D1 and D2 and the voltages on D1 and D2 for vA= - 1V and vB = 8V. Draw the circuit’s model in this case. b) 0.5p Is it possible to use this circuit as a logic circuit with the inputs A and B, considering the following voltage levels: 0V – “0”; 10V – “1”? Where should be the output Y of the logic circuit? Find the suitable value of VBias to use the circuit as a logic circuit with these voltage levels and give the logic table of the circuit with inputs A, B and output Y. c) 0.5p Assume vA, vB are obtained from a center-tapped transformer: Find the expressions of vA(t), vB(t). Plot vA(t), vB(t) and vO(t). What is the application of the circuit? Compute: the maximum reverse voltage on D1 and the maximum forward current through D2. d) 0.25p What is the maximum variation of vO for the circuit in question (c)? Propose a solution to reduce this maximum variation. Will the maximum reverse voltage on D1 and the maximum forward current through D2 modify in this case, and if yes, how?

D2

R=2K

vO

D1

vA

vB

~ 220Vef

n=44

R

D1•A

•

vOB

VB

D2•

R 2K

IRVA

VBIAS=3V•

PB1 2p 0.75p a) Considerand D ideala, care este expresia vO(vI) pentru vI [-20V;20V]? Cum arata CSTV vO(vI) a circuitului? Desenati modelele circuitului in urmatoarele situatii: (1)D-b; (2)D-c, specificand intervalele de valori vI pentru care este valid fiecare model. 0.25p b) Pentru vI [-20V;20V] ce valori are: (1) curentul direct maxim prin D; (2) tensiunea inversa maxima pe D? 0.75p c) Cum se modifica CSTV vO(vI) pentru vI [-20V;20V] fata de situatia de la punctul a) daca pentru D se considera modelul cadere de tensiune constanta? Pentru fiecare din cele doua situatii: D-ideala si D -cadere de tensiune constanta, cum arata vO(t) pentru vI(t) semnal triunghiulacircuitul?

r simetric cu amplitudinea de 10 V? Ce aplicatie realizeaza

0.25p d) Cum trebuie modificat circuitul din figura, prin conectarea inca unei ramuri D-Vpol in circuit pentru a obtine un circuit care sa asigure dubla limitare a tensiunii vO la 5V pentru orice valoare vI in afara unui anumit interval de tensiune?

R Assume D ideal: 0.5p. a) How does the VTC vo(vI) look like? 0.5p. b) Plot vo(t) for vI=12sint [V] ? 0.5p. c) What is the range of possible values for R if the maximum forward diode current is IDmax=50mA and vI is vI=12sint [V]? 0.5p. d) Determine the VTC if a dc biasing voltage source VBIAS=5V is introduced in circuit in series with R ? P1. 2p. Se cunosc: domeniul de valori al vI∈[13;16]V, tipul diodei Zener: PL10Z, domeniul în care poate lua valori RL∈[350Ω; ∞] si R = 70Ω . a) 0.5p. Care este valoarea tensounii de iesire? b) 1p. Care sunt valorile minime şi maxime ale curentului iZ ? c) 0.5p. Care este puterea maxima disipata de dioda Zener? P1. 2p. For the circuit we know the range of vI∈[13;16]V, the type of the Zener diode: PL10Z, the range of RL∈[350Ω; ∞] and R = 70Ω . a) 0.5p. What is the value of the output voltage? b) 1p. What are the minimum and maximum values of the iZ current? c) 0.5p. What is the maximum power dissipated by the Zener diode? P2. 2.5p

a) Dacă vI∈[-7V; 7V], deduceţi expresia vO(vI) şi reprezentaţi grafic CSTV vO(vI) a circuitului în următoarele ipoteze: (1) D – ideală; (2) D – modelul cădere de tensiune constantă.

b) Cum arată cronogramele vO(t) şi iD(t) în ipoteza D – ideală dacă vI(t) are cronograma din figură? Ce aplicaţie realizează circuitul?

d) Dacă la ieşirea circuitului, în paralel cu R, se conectează un condensator C de valoare 10μF, cum arată cronograma vO(t), în ipoteza D – ideală, pentru vI(t) de la punctul (b)? Calculaţi variaţia maximă a tensiunii vO în regim permanent şi comparaţi această variaţie cu variaţia maximă a tensiunii vO de la punctul (b).

vovi D

vI

R

RL

iR IO

VO

iZ VZ ZD

vI

R

RL

iR IO

VO

iZ

ZD VZ

P1. 1.5p Consider vI(t) a sine wave, 30V amplitude and 50Hz frequency. a) 0.5p How does vI(t), vO(t), and the current through D1 look like? b) 0.25p What is the maximum value of the current through D1? c) 0.75p Consider that a capacitor C is connected at the output (between

A and B points). What should be the value of the capacitor so that the output ripple V2< ? Δ Ov

P1. 1.5p Assume D ideal, . V4−=BIASVa) 0.75p How does the VTC )( IO vv look like? Indicate the state of the diode and the

expresion of the output voltage for each region of VTC. b) 0.75p What should be the value of R to avoid the failure of the diode if the diode can

support a maximum current of 300mA and the input voltage is a sine wave with 20V amplitude?

P.1. 2,5p Se consideră D-ideală. 0,5p a) Care este domeniul de valori al pentru care D este blocată. Cum arată schema echivalentă a diportului în acest caz? Care

sunt expresiile pentru şi în acest caz? Iv

Ii Ov0,5p b) Care este domeniul de valori al pentru care D conduce. Cum arată schema echivalentă a diportului în acest caz? Care sunt

expresiile pentru şi în acest caz? Iv

Ii Ov

0,75p c) Deduceţi şi reprezentaţi grafic caracteristica statică de transfer în tensiune, CSTV ( ) a circuitului pentru . Marcaţi regiunile de conducţie şi blocare a D. Ov Iv [ V10;V10−∈Iv ]

vI vO R 10k

D iI

i

OvIvD

KA

R

BIASV

•

•

••vO

vI RL

D4

D3 D2

D1

+

-

•

•

•

A

B

0,2

2

0

vI [V]

3 -3

12 t[ms] 9 6

7

vO vI

R=15 K

D iD

0,75p d) Dacă ( ) ttvI ωsin5= [ ]V , cum arată cronogramele ( )tvO şi ( )tiI ? Ce aplicaţie realizează circuitul? Care este valoarea

componentei continue a tensiunii ? ( )tvO

vI1 vI2

D1

D2

R

vO

2k

vI3

D3

VAl =10V P.1. 2p

1D , , -ideale 2D 3DSe considera conventia logica 0V ”0”, 10V→”1” →0.5p a) Care este expresia ( )AlIIIO Vvvvv ,321 ,, ? Ce functie realizeaza circuitul?

0.5p b) Daca , cum arata tabelul de functionare electrica a circuitului si in ce stare (b) sau (c) este fiecare dioda pentru toate combinatiile posibile de valori ale ?

vvvvv III 10,0,, 321 ∈

321 ,, III vvv0.5p c) Completati tabelul de functionare logica a circuitului.Ce functie logica realizeaza circuitul? Ce valoare are curentul direct maxim prin oricare din cele trei diode, si pentru ce combinatie de valori ale se obtine curent maxim prin fiecare dioda?

321 ,, III vvv

0.5p d)In ipoteza modului cadere de tensiune constanta,ce valoare a tensiunii de iesire va corespunde nivelului “0” ,si ce valoare nivelului “1”?Dar daca la iesirea circuitului se conecteaza ? Ω= kRL 48 P.1. 2p

vO vI

R

D

Se da circuitul din figura, D se considera dioda ideala: 0.5p a) Cum arata CSTV vo(vI)? 0.5p b) Cum arata vo(t) pentru vI =12sinωt [V] ? 0.5p c) In ce domeniu poate lua valori R daca curentul maxim prin dioda este Idmax=50mA si vI este vI =12sinωt [V]? 0.5p d) Determinati CSTV daca in serie cu R se introduce o sursa Vpol=6V. P3. 1.5p Pentru circuitul din figura R=10KΩ si VZ= 10V.

OvIvR

DZ

1p a) Deduceti si desenati CSTV vO(vI). 0.5p b) Desenati cronograma vO(t) pentru vI(t)= 14sinωt[V]. P3. 1.5p R=10KΩ and VZ= 10V. 1p a) Deduce and plot the VTC, vO(vI).

OvIvR

DZ

0.5p b) What is the waveform vO(t) for vI(t)= 14sinωt[V]. i P3. 2p Pentru circuitul din figura VPOL=4V, R=10KΩ. 1p a) Determinati CSTV vO(vI) a circuitului pentru D-dioda ideala. 0.5p b) Cum se modifica CSTV vO(vI) determinata la punctul a) daca pentru D se considera modelul cadere de tensiune cu VD, on=0.7V? Desenati noua CSTV a circuitului. 0.5p c) Daca la iesire se conecteaza o rezistenta de sarcina RL=10KΩ, cum se modifica CSTV vO(vI) determinata la punctul a)? Desenati noua CSTV a circuitului.

OvIvD

AK

R

POLV

i

OvIvD

R

P2. 2p Tensiunea de intrare in circuit este vI(t)=5sin2πt250Hz[V]. 0.75p a) Determinati CSTV vO(vI) a circuitului pentru D-dioda ideala. 0.5p b) Daca curentul direct maxim prin D este IF=100mA, determinati domeniul valorilor lui R pentru a evita distrugerea diodei. 0.75p c) Considerand R=0.5KΩ, la iesirea circuitului se conecteaza un condensator C. Determinati valoarea lui C pentru care se obtine valoarea maxima a riplului tensiunii de iesire ΔvO=0.5V.

i

OvIvD

R

VBias

P4. 2p Consider vI(t)=8sin2πt750Hz[V], VBias=2V and D – ideal. 1p a) Draw the equivalent circuit for: (1) D – on; (2) D – off and deduce VTC vO(vI) of the circuit. 0.5p b) If the forward current through D is IF=150mA find the range of R values to avoid failure of R. 0.5p c) Connect a capacitor C to the output of the circuit. Consider for R a value in the range obtained to point b) and VBias=0V. Find the value of C to obtain the maximum value of the output voltage ripple ΔvO=0.8V.

DC

B.1. Se da circuitul din figura alaturata:

t

5

-5

0

vI C1 D2 0.5p a) Cum arata vo1(t) pentru vI(t) din figura?

D

CvI vo vD

D2C1

C2D1 vI vo1=vI2 vo

vC1 vD2

t

9V

-9V

0

vI

0.5p b) Cum arata vo(t) pentru vI(t) din figura? Pentru a) si b) D1 si D2 se considera ideale. 0.5p c) Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.5p d) Ce valoare are vo(t) in regim permanent daca D1 si D2 se considera cu tensiune de prag Vp=0.65V? 1. 2.5p D-ideala, vC(0) = 0V 1p a) Daca vI(t) = 28sinωt [V], cum arata cronogramele semnalelor: vO(t); vD(t), in: (1) regim tranzitoriu; (2) regim permanent? Specificati pe graficul vO(t) intervalele corespunzatoare starii de conductie a D si starii de blocare a D. Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.75p b) Cum se modifica vO(t) si vD(t) fata de situatia de la (a) pentru vI(t) = 28sinωt [V], daca pentru D se considera modelul cadere de tensiune constanta, iar vC(0) = 10V? 0.75p c) Se conecteaza la iesirea circuitului o rezistenta de sarcina RL=10kΩ. Se va considera D-ideala., C=100μF, vC(0) = 0V, vI(t) = 28sinωt [V], ω=100π. Determinati variatia tensiunii vO in regim permanent, ΔvO , datorata prezentei RL in circuit. 1. vC1(0)=vC2(0)=0 V. D1, D2 – ideal diodes 0.5 p a) Find the value of vC1 in steady state and plot vO1(t) in steady state. What is the application of the D1-C1 two-port? 0.5 p b) Plot vD2(t) and vO(t) in steady state. What is the application of this circuit? 0.5 p c) What is the maximum reverse voltage on each diode in steady state? 0.5 p d) Assuming the constant voltage drop model for D1 and D2 (VD1,on= VD2,on=0.7 V), what will be the value of vO? P1. 2.5p vC1(0)=vC2(0)=0 V. D1, D2 – diode ideale. 0.75p a) Determinati valoarea tensiunii vC1 in regim permanent si desenati vO1(t) in regim permanent. Ce aplicatie realizeaza diportul D1-C1? 0.75p b) Desenati vD2(t) si vO(t) in regim permanent. Ce aplicatie realizeza acest circuit? 0.5p c) Care este tensiunea maxima inversa pe fiecare din cele doua diode in regim permanent? 0.5p d) Daca pentru D1 si D2 se considera modelul cadere de tensiune constanta (VD1,on= VD2,on=0.7 V), care va fi valoarea tensiunii de iesire vO in regim permanent?

C2D1vI vo1 vo

D2C1

C2D1 vI vo1 vo

vI

0

-5

5

t

P1. 1.5p La intrarea circuitului se aplica un semnal sinusoidal cu amplitudine de 15V şi componenta continua de 5V.

vI vO C

D a) 1p. Cum arata cronogramele tensiunilor de intrare, pe

condensator şi de ieşire? b) 0.5p Ce aplicaţie realizeaza circuitul?

. P3. 2p Consider vI(t)=4sin2πt4KHz[V], for D- voltage drop model with VD,on=0.6V and C=25nF. i

OvIvD

C

0.75p a) Draw vD(t), vO(t) and specify the application of the circuit. 0.75p b) Connect a resistance R to the output of the initial circuit. Find the value of R to obtain the maximum value of the output voltage ripple ΔvO=0.4V. Redraw the waveform of vO(t). 0.5p c) Modify the initial circuit to obtain a negative voltage doubler. Draw the waveform of vO(t) for voltage doubler designed by you.

Comparatoare cu AO E1. Assume OA – ideal, rail-to-rail. 0.75 p a) Draw, qualitatively, the VTC vO(vI) of the circuit. What is the function of the circuit? 0.75 p b) Find the expressions and values of the following parameters from VTC: VOH; VOL; VTh,H; VTh,L. Re-draw the VTC vO(vI) according to the numerical values obtained. 0.75 p c) Assume vI(t) is a triangular wave, with no dc component, of 8V amplitude. Plot vI(t) and vO(t). How does vO(t) change if the amplitude of vI reduces to 4V? 0.75 p d) How does VTC change if in the circuit appear an interruption between points M and N and what is the function of the new circuit? E1 OA1, OA2 – ideal 1p a) What is the expression vO1(vI) for vI∈[0V; 10V]? Plot the VTC vO1(vI). What is the application of the circuit with the output vO1? 1p b) What is the expression vO2(vI) for vI∈[0V; 10V]? Plot the VTC vO2(vI). What is the application of the circuit with the output vO2? 1p c) Fill in the table of states (on/off) of the two LEDs below:

A.2 0.5p a) Cum arata CSTV vo(vI) ? 0.75p b) vo(t) pentru vI(t) axata pe zero, triunghiulara, cu amplitudinea de: i) 8V,

ii) 4V. 0.75p c) Cum trebuie modificat circuitul astfel incat tensiunea de prag sa fie Vp= -3V? B.2. Se da circuitul cu AO ideal, VREF=0, (Punctul P se leaga la masa). 0.5p a) Cum determinati valorile tensiunilor de prag? Ce valori au? 0.5p b) Cum arata CSTV vo(vI)? 0.5p c) Cum arata vo(t) pentru vI(t) din figura? 0.5p d) Ce valori au tensiunile de prag daca VREF=6V?

vI range State of LED1 (on/off)

State of LED2 (on/off)

O

R1=3KR3 10K

R2=9K

+VPS=9V

M N

vI

-VPS=-9V vOR4

2KΩ

+15V

Vo

R1 10k

0

5k R2

Vi

7U1

-15V

LM741

3 V++

2 4

6OUTV--

-2

4

-6

2

6 8

0

-4 t

vI

-8

R2 11k

-15

R1

4k

vi

vo

3

2

7

4

6+

-

V+

V-

OUT

+15P

Vref

0

Assume O.A. – ideal

R1=3 K

vI

+

-

R2=10 K

O.A.

vO

+VP

S 12 V

-VPS=-12 V R3 10 K

R42 K

3.

VRe

f

0.75p a) Plot, qualitatively, the VTC vO(vI) of this circuit. Find the expressions and values of: VOL, VOH, VThL, VThH from the VTC vO(vI) of the circuit, and re-plot the VTC according to the values obtained, for vI∈[-10V;10V]. (Assume VRef =-2V). 0.5p b) For vI(t) = 7 sin ωt [V], plot vO(t). What is the application of the circuit? What would be vO(t) if the amplitude of vI(t) reduces to half? 0.5p c) Modify the above circuit to allow the variation of the hysteresis width between [3V; 12V].

P2. 1.5p

Assume OA1 , OA2 ideal. a) 0.5p For vI∈[-12V;12V], find the expression of vO1(vI) and plot the VTC vO1(vI). What is the application of the circuit assuming vO1 as output? b) 0.5p For vI∈[-12V;12V], find the expression of vO2(vI) and plot the VTC vO2(vI). What is the application of the circuit assuming vO2 as output? c) 0.5p Plot the VTC vO(vI) for vI∈[-12V;12V]. Assuming vI(t)= 11 sin ωt [V], plot vI(t) and vO(t). What is the application of the circuit?

2. 2p

+

vO vI

+VAl 12V

-VAl -12V

R3 10KΩ

R4 20KΩ

-

R1=5KΩ

R2=20KΩ

AO

0.5p a) Cum arata calitativ graficul CSTV vO(vI) a circuitului? Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.5p b) Gasiti expresiile si valorile urmatoarelor marimi de pe CSTV a circuitului: VOL, VOH, VPL, VPH. 0.5p c) Cum arata vO(t) pentru vI(t) - semnal triunghiular simetric fata de 0, cu amplitudinea de 10V? Care este amplitudinea minima a semnalului triunghiular vI(t) pentru care obtinem la iesire un semnal semnal dreptunghiular? Justificati raspunsul. 0.5p d) Daca in locul grupului (R3, R4) dispunem de un potentiometru P, cum trebuie cuplat acest potentiometru in locul grupului (R3, R4) in circuit si pe ce pozitie trebuie sa fie cursorul P pentru a obtine aceeasi CSTV vO(vI) a circuitului? In ce consta modificarea CSTV vO(vI) regland cursorul potentiometrului P fata de cazul de la (a)?

A.O. se consideră ideal. a) 0,5p Cum arată, calitativ, CSTV vO(vI) a circuitului? Pentru ce tip de aplicaţii poate fi folosit circuitul? b) 0,5p Găsiţi expresiile şi valorile următoarelor mărimi din CSTV: VOH, VOL, VPH, VPL şi redesenaţi la scară CSTV vO(vI) în conformitate cu aceste valori numerice. c) 0,5p Reprezentaţi cronogramele vO(t) şi vI(t) pentru vI(t) – triunghiular simetric, axat pe 0V, cu amplitudinea de 10V. d) 0,5p Ce valoare trebuie să aibă tensiunea VRef astfel încât PLPH VV = ? Pentru această valoare a VRef , redimensionaţi R1 şi R2 astfel încât lăţimea histerezisului să se reducă la jumătate faţă de circuitul din enunţ. Ce valori au în acest caz VPL şi VPH? 2.5p 2. AO – ideal iar pt DZ, VZo=5.1V. Se va considera VZ= const.=VZo 0.5p a) Cum arata calitativ CSTV vO(vI) a circuitului ? Ce functie realizeaza circuitul ? 1p b) Calculati urmatorii parametrii ai CSTV: VOH, VOL, VPH, VPL. Redesenati CSTV la scara in conformitate cu valorile numerice obtinute. 0.5p c) Cum arata vO(t) pentru vI(t) = 8sinωt [V] ? 0.5p d) Cum se modifica CSTV vO(vI) daca apare o intrerupere a traseului dintre intrarea (+) a AO si capatul din stanga al R2 ? Justificati raspunsul. 2.5p 2. 0.5p a) Draw, qualitatively, the VTC vO(vI) of the circuit. What is the function of the circuit? 1p b) Find the expressions and values of the following parameters from VTC: VOH; VOL; VTh,H; VTh,L. Re-draw the VTC vO(vI) according to the numerical values obtained. 1p c) Assume vI(t) is a triangular wave, with no D.C. component, of 10V amplitude (vI∈[-10V;10V]). Plot vI(t) and vO(t). How does vO(t) change if the amplitude of vI reduces to 5V? 2.5p 2. Pentru AO1, AO2 – ideale 1p a) Care este expresia vO1(vI) pentru vI∈[0V; 10V]? Reprezentati grafic CSTVvO1(vI). Care este aplicatia realizata de circuitul cu iesirea vO1? 1p b) Care este expresia vO2(vI) pentru vI∈[0V; 10V]? Reprezentati grafic CSTVvO2(vI). Care este aplicatia realizata de circuitul cu iesirea vO2? 0.5p c) Completati tabelul de functionare cu starile celor doua LED-uri (conductie/blocare) pentru valorile corespunzatoare ale vI.

Valoarea vI

LED1 (c)/(b)

LED2 (c)/(b)

AO1

+VAL=15V

-VAL=-15V

AO2

+VAL=15V

-VAL=-15V

R1=20KΩ

R2=20KΩ

R3=10KΩ

vI

vO1

vO2

LED1

R 470Ω

LED2

R 470Ω

R1=2 K

vI

+

-

R2=10 K

O.A.

vO

+VPS12 V

-VPS -12 V

-1

2 1

3

0

-2

t

vI

-3

4

5

-4 -5

6 7 2

2. O.A. – ideal OpAmp 0.5p a) Plot, qualitatively, the VTC vo(vI) for this circuit. What is the circuit’s application? 0.5p b) Find the expressions and values for VThL, VThH, VOL and VOH. 0.75p c) For vI(t) given, plot vO(t). 0.75p d) Modify the circuit to translate the VTC to the right with 6V.

0268

-8-6-2

Iv [V]

t

-VAl=-10V

+VAl=+10V

0.5k

VR

1k

R2R1

vO

vI

3p P.3 Pentru circuitul cu AO VRef =1V: a) Ce functie realizeaza circuitul? Explicati; b) La ce valoare a tens. de intrare are loc comutarea tensiunii de iesire? c) Cum arata vO(t) pentru vI(t) data? D.2. Se da circuitul cu AO :

-2

4 2

6

0

-4 t

vI 0.5p a) Cum arata CSTV vo(vI) pentru VP=3V? 0.5p b) Cum arata vo(t) pentru vI(t) din figura?

+

-

-12V

Vo

vi

vp

+12V 0.5p c) Completati schema astfel incat VP=3V sa se obtina din sursele de alimentare ale AO. 0.5p d) Se schimba CSTV daca la iesire se leaga o rezistenta RL=2.7k la masa? Justificati raspunsul. Pb.2 0.5p a) Care sunt tensiunile de prag ale celor doua comparatoare? 1p b) Care sunt starile de conductie (c,b) ale D1, respectiv D2 in functie de domeniile de valori ale vI in intervalul (0;+12V) 0.5p c) Care este valoarea curentului prin D3 pentru D3-(c) considerand o cadere de tensiune de 2V pe dioda in conductie

+15V

R1 3K

R2 7K

R3 5K

R 1K

R 1K

+ AO2 -

+ AO1 -

+15V

vI

D1

D2

D3

D2

D1

- AO1 +

R

+12V

- AO2 +

R

R3 5K

R2 5K

R1 5K

+12V 0.5p a) Care sunt tensiunile de prag ale celor doua comparatoare? 1p b) Care sunt starile de conductie (c,b) ale D1, respectiv D2 in functie de domeniile de vI valori ale vI in intervalul (0;+12V) 0.5p c) R=? astfel incat prin D1 si D2 sa treaca un curent I=15mA considerand o cadere de 2V pe diode in conductie directa. Pentru circuitul cu AO de mai jos se dau: R1=1k, R2=5k, VRef= -10V a) Determinati tensiunile de prag ale circuitului VPH si VPL si CSTV vO(vI); b) Cum arata vO(t) pentru vI(t) data? c) Reproiectati circuitul a.i. cele doua praguri de comutare sa fie simetrice fata de zero.

2R

0468

-8-6-2

vI [V]

t

-12

12

-4

-

101RIv

Ov+

-

+10

-

VRef R

R

R1=11 K

vI

+

-

R2=33 K

O.A.

vO

+VPS 12 V

-VPS -12 V R3=10 K

P=2.5 K

P2. 2.5p Assume O.A. – ideal. a) 0.5p Find the expression and range of values of the voltage on the inverting input of the O.A. Draw, qualitatively, the VTC vO(vI) of this circuit. b) 0.75p Find the expressions and values of the voltages VTh,L, VTh,H, VOL and VOH from the VTC, assuming the position of the cursor of P on its upper end. c) 0.5p How does the VTC modify if the cursor of P moves down towards its lower end? d) 0.75p Plot vO(t) for vI(t) below, assuming the position of the cursor of P on its upper end. What is the application of the circuit?

2 0 t

vI [V]

4 5 6 8 9

-2 -4 -5 -6 -8 -9

Se dă următoarea CSTV : )( IO vv1p a) Cum arată schema electrică a unui circuit cu AO care are această CSTV? Folosiţi 2 surse de tensiune, una variabilă ))(( tvI

iar cealaltă constantă ca intrări ale AO. Ce valoare trebuie să aibă , )( refV refV AlV+ şi AlV− ?

0,5p b) Cum se poate obţine de la tensiunile de alimentare ale AO? refV0,5p c) Cum va arăta dacă are cronograma din figura de mai jos? )(tvO )(tvI

vI [V]

t[s]

8

6

4

2

-2

-4

-6

vI [V]

vO [V]

15

-15

-12 6 12

P2. 3p Consider an ideal op amp; VZ=5.1V (for ZD); R=1.5kΩ; R1=20kΩ; R2=40kΩ; +VPS=15V and -VPS=-15V. 0.5p a) Draw, qualitatively, the VTC vO(vI) of the circuit. What is the application of the circuit?

ZD

R

R1

R2

+VPS

-VPS VZ

vI

v ZD

R

R1

R2

+VPS

-VPS VZ

vI

vO

+VPS

0.75p b) Find the expressions and values of the following parameters of VTC: VOH; VOL; VTh,H; VTh,L. Re-draw the VTC vO(vI) according to the numerical values. 0.75p c) Assume vI(t) is a triangular wave, with no dc component, 10V amplitude. Plot vI(t) and vO(t). How does vO(t) change if the amplitude of vI reduces to 5V? 1p d) Suppose that R2 is disconnected in the circuit. Draw the new VTC, with the numerical values of its parameters. What is the application of the new circuit? P2 2.5p Se consideră AO – ideal. 0.5 p a) Desenaţi calitativ caracteristica de transfer CSTV vO(vI) a circuitului. Ce aplicaţie realizează circuitul? 1 p b) Care sunt expresiile şi valorile următorilor parametrii: VOH, VOL, VPH, VPL. Redesenaţi CSTV conform valorilor numerice obţinute. 0.5 p c) Dacă vI(t) este un semnal triunghiular cu amplitudinea de 11V şi fără componentă continuă desenaţi cronogramele vI(t) şi vO(t). 0.5 p d) Modificaţi circuitul a.î. pentru aceleaşi tensiuni de alimentare să obţineţi VPH=6V, VPL=-6V.

AO

R1=3KΩR3 5KΩ

R2=6KΩ

+VAl=12V

-VAl=-12V

vOR4 1K

vI

Ω

+15V

+ AO2

- AO1+

+15V

vI vO1

vO2

-15V

+15V

vO

VRef

P2. 2p Se consideră AO – ideale, VRef= 5V. 0.25p a) Care sunt aplicatiile celor doua AO? 0.75p b) Deduceti si desenati CSTV-urile vO1(vI) si vO2(vI). 0.5p c) Deduceti si desenati CSTV vO(vI). 0.5p d) Modificati si dimensionati circuitul a.i. acesta sa realizeze aplicatia de comparator cu fereastra. +15V

+ AO2-

- AO1+

+15V

vI vO1

vO2

-15V

+15V

vO

VRef

P2. 2p Assume ideal op-amps, VRef= 5V. 0.25p a) What are teh applications of the two op-amps? 0.75p b) Deduce and plot the VTC vO1(vI) and vO2(vI). 0.5p c) Deduce and plot the VTC vO(vI). 0.5p d) Modify and size the circuit so that it will became a window comparator. P4. 1.5p Se consideră AO – ideal, R1= 5KΩ si R2= 10KΩ. 1p a) Determinati expresia vO(t) si desenati CSTV vO(vI) a circuitului. 0.5p b) Cum arata vO(t) pentru vI(t) din figura

vI [V]

t[s]

10

5 3

-3 -6

AO

R1

R2

+VAl=12V

-VAl=-12V

vI vO

R2 P1. 1.75p Se consideră AO – ideal, VRef= 3V R1= 4KΩ si R2= 8KΩ. 0.25p a) Ce tip de reactie are AO si ce aplicatie realizeaza circuitul? 1p b) Determinati valorile tensiunilor de prag si desenati CSTV vO(vI) a circuitului. 0.5p c) Cum arata vO(t) pentru: i) vI(t)=2sinωt[V], ii) vI(t)=7sinωt[V]

AO R1

+VAl=9V

-VAl=-9V

VRef

vI vO

OA

R1

R2

+VPs=12V

-VPS=-12V VRef

vO

vI

P2. 2p Assume OA – ideal, VRef= 4.5V R1= 3KΩ si R2= 9KΩ. 0.25p a) What is the sign of circuit feedback and what is the application of the circuit? 0.75p b) Compute the threshold voltages and draw VTC vO(vI) of the circuit. 0.5p c) Draw the waveforms of vO(t) for: i) vI(t)=1.1sinωt[V], ii) vI(t)=11sinωt[V]. 0.5p d) Redesign the circuit to obtain VThL= -6V and VThH= 2V.

+15V

R3 10K

R2 8K

R1 2K

R

R

- OA2+

- OA1+

+15V

vI D1

D2

vO1

vO2

P3. 1.5p Assume both OA – ideal. 0.25p a) What are the applications of each OAs? 0.75p b) Compute the threshold voltages of the circuit and draw both VTC vO1(vI) and vO2(vI). 0.5p c) What are the state of both diodes D1, D2 (on, off) depending on tvalues of vI in the range (0;+15V)?

he

Amplificatoare cu AO E3. OA – ideal 1p a) Find the expression vO(vI1) assuming the range of vI1 small enough to keep OA in the active region. What is the application of the circuit? 0.5p b) Plot vO(t) for vI1(t)=3sinω0t [V] 0.5p c) What are the values of : the input resistance Ri1 seen by vI1 and the output resistance Ro of the amplifier? A.3. Pentru circuitul din figura alaturata:

0.5p a) determinati expresia si valoarea i

ov v

va = pentru:

1

i) R1=6R ; ii) R1=0. 0.5p b) pentru av=7, cum arata vo(t) pentru vi(t) din figura? 0.5p c) pentru av=7, care este valoarea maxima, a amplitudinii vI sinusoidala pentru care vo nu este distorsionat prin limitare? 0.5p d) care este valoarea rezistentei de intrare Ri? Cum justificati raspunsul? B.3. Se da circuitul din figura: 0.75p a) Care este expresia si valoarea amplificarii

i

ov v

va = ?

0.75p b) Cum arata vo(t) pentru : i) vI(t)=2sint ? ii) vI(t)=4sint ?

0.5p c) Cat devine amplificarea daca Ra=Rb=R? Cum justificati raspunsul ? 2.5p 3. AO – ideal 1p a) Considerand ca AO lucreaza in regiunea activa, gasiti expresia vO(vI). Pentru ce valori ale vI AO lucreaza in regiunea activa? Reprezentati grafic CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI ∈[-15V; 15V]. Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.5p b) Desenati modelul echivalent al amplificatorului de tensiune pentru circuitul dat. Care sunt expresiile si valorile urmatorilor parametrii: rezistenta de intrare, Ri; rezistenta de iesire, Ro; amplificarea in tensiune, Av? 0.5p c) Pentru vI(t) = 0.5sinωt [V], desenati vO(t). Cum se modifica vO(t) daca amplitudinea tensiunii de intrare vi creste de 10 ori? 0.5p d) Modificati circuitul astfel incat amplificarea in tensiune sa fie reglabila in domeniul [3; 6]

-1.5 t

vi 2

1.5

0

-2

Vo

0

U13

2

7

4

6+

-

V+

V-

OUT

R1

+21V

Vi

R -21V

Rb=5R

-12

Ra=Rvi

vo

3

2

7

4

6 +

-

OUT

+12

0

AO

R1=4KΩ

R3 5KΩ

R2=12KΩ

+VAL=12V

-VAL=-12V

vI

vO

R4 15KΩ

2.5p 2. Assume OA – ideal

2

0.75p a) What is the expression of vO(vI1,vI2, vI3) assuming OA in the active region for R1=R2=R3=R4=15KΩ? 1p b) Now consider vI3=0. Find the relationship between R1, R2, R3, R4 in order to obtain the expression : vO=3(vI2-vI1) ? For what range of values of (vI2-vI1) does OA work in the active region? Deduce the expresions for input resistances considering the input only vI1 (with vI2 set to zero), respectively only vI2 (with vI1 set to zero), and the output resistance of the circuit. 0.75p c) If vI3=0 and vO=3(vI2-vI1) plot vO(t) assuming vI1(t)=2sinω0t[V]+1V si vI2(t)=-3sinω0t[V] +4V. What is the application of the circuit? 2.5p 3. OA – ideal 1p a) Find the expression vO(vI1, vI2) assuming the ranges of vI1, vI2 small enough to keep OA in the active region. What is the application of the circuit? 0.5p b) Plot vO(t) for vI1(t) = 3sinω0t [V] and vI2(t) = 3V-2sinω0t [V]. 0.5p c) What are the values of : the input resistance Ri1 seen by vI1; the input resistance Ri2 seen by vI2; the output resistance Ro of the amplifier? 0.5p d) What should be the relationship between R1, R2 and R3 to obtain the function: vO = - (vI1+vI2)? 2.5p 3. AO1, AO2 – ideale 0. 5p a) Considerand domeniul de valori al vI1 suficient de ingust incat AO1 sa fie in regiunea activa, care este expresia vO(vI1) ? Ce functie realizeaza circuitul? 0.5p b) Cum arata CSTV vO(vI1) pentru vI1 ∈ [-5V; 5V] ? Gasiti domeniul de valori al vI1 pentru care AO1 este in regiunea activa. Desenati modelul de amplificator de tensiune al circuitului in acest caz. Ce valori au : amplificarea in tensiune Av, rezistenta de intrare Ri ; rezistenta de iesire Ro ale amplificatorului ? 0.5p c) Cum arata vO(t) pentru vI1(t) ca in figura de mai jos ? 1p d) La iesirea circuitului se conecteaza inca o structura de acelasi tip. Considerand vO1=AvvI1 cu Av determinata la punctul b), care sunt expresiile vO(vO1, vI2); vO(vI1, vI2)? Pentru ce aplicatie putem folosi circuitul?

OA

R1

R3

R2

+VPS=12V

-VPS=-12V

vI2

vO

R4

vI1

vI3

2.5p 3. Assume OA – ideal 1p a)What is the expression of vO(vI) assuming OA in the active region? For what range of values of vI does OA work in the active region? For vI∈[-10V; 10V], draw the VTC vO(vI) of the circuit. What is the application of the circuit? 0.5p b) Draw the equivalent voltage amplifier model for the circuit. What are the expression and values of: the input resistance, Ri; the output resistance, Ro; the voltage gain, Av? 0.5p c) Assuming vI(t) = 0.5sinωt [V], plot vO(t). How does vO(t) look like if the amplitude of vi becomes ten times larger? 0.5p d) Assume we supply the OA with only one polarity, VPS

+ =10V and VPS-

=0V (GND). Plot again vO(t) for vi(t) = 0.5sinωt [V]. How should one modify the circuit to have on the output an A.C. component on the form vo(t) = Avvi(t)? Draw the proposed circuit and plot the new vO(t).

4. 0.5 p a) Find the expression and value of the circuit’s voltage gain, Av=vo/vi. 0.5 p b) For vi(t) above, plot vo(t). 0.5 p c) Find the values of the input resistance Ri and output resistance Ro of this voltage amplifier. 0.5 p d) Modify the circuit to obtain an inverting amplifier with the same gain Av and the same input resistance Ri.

3

-1

2 1

3

0

-2

t

v I

-3

4 5

PB. 2 2puncte AO – ideal Ri,AO Ro,AO =0 0.5 p a)Care este expresia vO(vI1,vI2) pentru circuitul din figura, considerand pt vI1,vI2 domenii de valori care asigura functionarea AO in regiunea activa? Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.5 p b) Cum arata cronograma vO(t) pentru vI(t)=3sint[V] si vI2=-4V? 0.75 p c) Considerati sursa vI2 pasivizata (vI2=0) si inlocuiti-o cu un scurtcircuit intre punctele A si M. Cum arata CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI[-8V;8V]. determinati expresiile si valorile: Av,Ri,Ro ale circuitului cu intrarea vI1 si iesirea vO. desenati schema echivalenta a circuitului cu intrarea vI1. 0.25 p d) Cum trebuie modificat circuitul din enunt pentru a obtine functia algebrica; vO=vI1+vI2?

R1=2 K

vI

+

-

R2=10 K

O.A.R3=2 K

R4=2 K

+VPS12 V

-VPS -12 V

vO

AO

R1=3KΩ

R2 6KΩ

R3=9KΩ

+VAL=12V

-VAL=-12V

A

M

vI2

vI1 vO

R4 2KΩ

Assume OA – ideal. a) 0.25p Prove that the above circuit has negative feedback. b) 0.5p Assuming suitable values for vI1 , vI2 to have always the O.A. in the active region, what is the expression of vO(vI1 , vI2)? What is the application of the circuit? Plot vO(t) for vI1(t)= 3 sin ωt [V] and vO

vI1

vI2

R4 10K

R3=40K

R2=15K

R1=10K

-

+12V

-12V

vI2(t)= -vI1(t). c) 0.5p What should be the relationship between R1, R2, R3, R4 to obtain the following expression:

vO =5(vI1 - vI2)? 0.5p For R1, R2, R3, R4 in the original schematic, compute the input resistance seen by vI1, the input 3. 2p AO-ideal 0.5p a) Care este expresia vO(vi1, vi2) considerand ca AO lucreaza in regiunea liniara? Ce aplicatie realizeaza circuitul? 0.5p b) Considerand vi1=constanta=2V, cum arata CSTV vO(vi2) a circuitului pentru vi2∈[-5V; 5V]? In aceasta situatie pentru ce interval de valori ale vi2 avem functionarea AO in regiunea liniara? 0.5p c) Dimensionati R1, R2, R3, R4 a.i. circuitul sa realizeze functia de sumator inversor vO= -(vi1+ vi2)? Cum trebuie modificat circuitul pentru a obtine functia de sumator neinversor, vO= vi1+ vi2?

4

0.5p d) Pentru valorile R1, R2, R3, R4 din figura, cum arata vO(t) pentru vi1(t) si vi2(t) din figura de mai jos? vi1

t

3V

2V

1V

-1V

0

vi2

t

2V

-2V

0

-3V

+

vO

vi2

+VAl 10V

-VAl -10V

R2=10K

R1=20KΩ

- R4 10K

R3=5K vi1

AO

2.5p 3. AO – ideal 0.75p a) Considerand ca AO lucreaza in regiunea active, gasiti expresia vO(vI1, vI2, vI3) pentru R1=R2=R3=R4=15 KΩ. 1p b) Se considera vI3=0. Ce relatie trebuie sa existe intre R1, R2, R3, R4 pentru a obtine urmatoarea functie a circuitului : vO=3(vI2-vI1) ? Pentru ce domeniu de valori al vI2-vI1 avem functionarea AO in regiunea activa ? Gasiti expresiile rezistentelor de intrare vazute de vI1 (cu vI2 pasivizata) si respectiv vI2 (cu vI1 pasivizata), si rezistenta de iesire a circuitului. 0.75p c) Daca vI3=0 si vO=3(vI2-vI1) ca la punctul b), reprezentati grafic cronograma vO(t) pentru vI1(t)=2sinω0t [V] +2V si vI2(t) = -3sinω0t [V] +4V. Ce aplicatie realizeaza circuitul ?

0.5p a) Pentru R1=12K, ce valori au amplificarea in tensiune si rezistenta de intrare?

- +

+15V

vI -15V

R1

R

vO

4k

0.75p b) Cum arata vO(t) pentru vI(t) din figura? 0.75p c) Reproiectati circuitul astfel incat amplificarea sa poata fi reglata in domeniul [5;10]. 2.5p P.2 Se da circuitul cu R1=5k si R2=35k: 0.5p a) Determinati amplificarea in tensiune Av=vO/vI pt. circuitul dat;

2ROv

+

-

Iv1R

+12V

-12V

0.5p b) Care sunt valorile rezistentei de intrare Ri si rezistentei de iesire Ro? 0.75p c) Modificati circuitul a.i. amplificarea circuitului, Av sa se poata regla in intervalul [-10;-1]; 0.75p d) Daca la intrarea inversoare a circuitului dat initial se mai

aplica o tensiune vI2 prin rezistenta R3=7k (pe lânga tensiunea vI aplicata prin R1) care este expresia tensiunii

de iesire vO in functie de tensiunile vI si vI2? P1. 4p Amplificatorul operational se considera ideal. 1,5p a) Gasiti expresia vO(vI1, vI2) considerand ca vI1, vI2 sunt sufficient de mici pentru a pastra AO in regiunea activa. Care este aplicatia circuitului?

5

1p b) Cum arata vO(t) pentru vI1(t) = 3sinωt [V] si vI2(t) = 1,5V-2sinωt [V]. 1p c) Care sunt valorile pentru: rezistenta de intrare Ri1 vazuta de vI1; rezistenta de intrare Ri2 vazuta de vI2; rezistenta de iesire Ro a amplificatorului?

+12V

-12V 0.5p d) Care ar trebui sa fie relatia intre R1, R2 si R3 pentru a avea: vO = - (vI1+vI2)? P2. 2p Se considera AO – ideal 1p a) Care este expresia vO(vI) considerand AO in regiunea activă? Care este domeniul în care poate lua valori vI astfel ca AO sa lucreze în regiunea activă? Pentru vI∈[-15V; 15V], cum arata CSTV vO(vI) a circuitului? Ce aplicaţie realizează circuitul? 0.5p b) Desenati modelul echivalent pentru variatii al amplificatorului. Care sunt expresiile şi valorile pentru rezistenta de intrare Ri, rezistenta de iesire Ro şi amplificarea în tensiune Av? 0.5p c) Considerând vI(t) = 0.5sinωt [V], cum arata vO(t)? Cum arata vO(t) daca amplitudinea vi devine de 10 ori mai mare? P1. 3.5p A.O. se consideră ideal. a) Considerând că domeniile de variaţie ale vI1 şi vI2 sunt astfel încât A.O. să lucreze în regiunea activă, deduceţi expresia vO(vI1,vI2). Ce aplicaţie realizează circuitul? b) Determinaţi: (1) rezistenţele de intrare văzute de fiecare din cele două surse de semnal (vI1 şi vI2, considerând în fiecare caz cealaltă sursă pasivizată), Ri1 şi Ri2; (2) rezistenţa de ieşire a amplificatorului, Ro. c) Desenaţi cronogramele semnalelor v+(t) şi vO(t), dacă vI1(t) şi vI2(t) au cronogramele din figura de mai jos.

d) Ce relaţie ar trebui să existe între valorile rezistenţelor R1, R2, R3 şi R4 astfel încât circuitul să realizeze dublul sumei algebrice a semnalelor vI1 şi vI2

R1=1.5 K

vI1

-

+

R2=27 K

A. O.

vO

+VAl 10 V

-VAl -10 V

vI2

R3 15 K

R4 10 K v+

-0.5

-1 0 t

vI1 [V] 1

0 t

vI2 [V] 1

O

R1

R3

R2

+VPS=12V

-VPS=-12V

vI2

vO

R4

vI1

vI3

P2. 3p Assume an ideal op amp. 1p a) What is the expression of vO(vI1,vI2,vI3) assuming OA in the active region for R1=R4=15KΩ ; R2= R3=30KΩ? What is the application of the circuit? 0.5p b) Redesign the circuit to obtain the expression vO = (-3vI1+2vI2 +2vI3)? 0.5p c) If vI2=0, draw the VTC vO(vI3-vI1) of the circuit. For what range of values of (vI3-vI1) does OA work in the active region? 0.5p d) If vI2=0, plot vO(t) assuming vI1(t)=3sinω0t[V] and vI3(t)=-4V. 0.5p e) If vI2=0, deduce the expresions for input resistances seen by vI1, respectively by vI3, and the output resistance of the circuit. . P2. 2.5p Se consideră AO – ideal, +VAl=+12V, -VAl=-12V 1p a) Considerând ca AO lucrează în regiunea activă, găsiţi expresia vO(vI1, vI2) pentru R1=R2=10KΩ iar R3=20KΩ. Ce aplicaţie realizează circuitul? 0.5p b) Pentru expresia vO(vI1, vI2) de la punctul a) reprezentaţi grafic cronograma vO(t) pentru vI1(t)=5sinω0t[V] şi vI2(t) =-3V. 0.5p c) Ce valori au rezistenţelor de intrare văzute de vI1 (cu vI2 pasivizată) si respectiv vI2 (cu vI1 pasivizată), şi rezistenţa de ieşire a circuitului. 0.5p d) Redimensionaţi circuitul astfel încât să obţineţi la ieşire expresia vO = - (4vI1+5vI2)? P.2. 2.5p 0.75 p a) Care este expresia vO(vI) si cum arata CSTV vO(vI) a circuitului pentru vI[-5V;5V]? Pentru ce domeniu de valori ale vI, AO lucreaza in regiunea activa? 0.75 p b) Gasiti expresiile si valorile Av,Ri,Ro ale circuitului in ipoteza ca AO lucreaza in regiunea activa si reprezentati modelul circuitului ca amplificator de tensiune. 0.5 p c) Cum arata vO(t) pentru vI(t) din figura de mai sus si ce aplicatie realizeaza circuitul?

6

0.5 p d) Daca dispunem de inca o sursa de semnal de intrare vI1, unde trebuie legata aceasta sursa de semnal in circuitul din enunt astfel incat functia circuitului sa devina vO=4(vI-vI1)?

A

R1=2.5K

R3 5KΩ

R2=10K

+VAL=10V

-VAL=-10V

vI

vO

R4 20K

7

2

1

0

vI[V]

-

3

t

P4. 2p Se da CSTV vO(vI) a unui circuit cu AO.

6V

vI

vO

1.5V

0.5p a) Ce aplicatie realizeaza circuitul cu AO si ce tip de reactie are AO? 0.5p b) Utilizand CSTV deduceti valoarea amplificarii. 0.5p c) Desenati circuitul care are CSTV data si determinati valorile rezistentelor si ale tensiunile de alimentare. 0.5p d) Cu tensiunile de alimentare alese la punctul anterior, determinati domeniul de valori ale vI pentru care amplificatorul lucreaza in regiunea activa. P4. 2p The VTC vO(vI) for an op-amp circuit is given. 0.5p a) What is the application of the circuit and what is the feedback sign?

6V

vI

vO

1.5V

0.5p b) Using the VTC, compute the value of the gain. 0.5p c) Draw the schematic of the circuit with the VTC given in the figure, and determine the values of the resistances and of the supply voltages. 0.5p d) Using the above determined supply voltages, deduce the range of the input voltage for that the amplifier operates in its active region. P1. 2p Se consideră AO – ideal, R1= 3KΩ si R2= 18KΩ. 0.25p a) Ce tip de reactie are AO si ce aplicatie realizeaza circuitul?

R2 0.75p b) Deduceti expresia si valoarea vO/vI si desenati CSTV vO(vI) a circuitului. 0.5p c) Pentru vI(t)=0.5V+2sinωt[V] desenati cronogramele v - (t) si vO(t). 0.5p d) Modificati si dimensionati circuitul a.i. valoarea vO/vI sa fie reglabila in domeniul vO/vI∈ [5; 10].

AO R1

+VAl=10V

-VAl=-10V

vI

P4. 1.5p Se consideră AO – ideal. 0.5p a) Ce tip de reactie are AO si ce aplicatie realizeaza circuitul? 1p b) Deduceti expresia vO/vI, dimensionati rezistentele R1 si R2 pentru a obtine |vO/vI| =6 si desenati CSTV vO(vI) a circuitului.

R2

AO R1

vI

-VAl=-12V

+VAl=12V

P3. 1.5p Assume OA – ideal. 0.25p a) What is the sign of circuit feedback and what is the application of the circuit? vO

vI1

vI2

R4 10K

R3=60K

R2=5K

R1=20K

-

++VPs=15V

-VPS=-15V

0.75p b) Deduce the expression of vO(vI1, vI2). Plot vO(t) for vI1(t)= 1+3sinωt [V] and vI2(t)= -2sinωt[V]. 0.5p c) Find the values for R1, R2, R3, R4 to obtain the following expression:

vO =6(vI1 - vI2)?

O

R1

R3

R2

+VPS=12

-VPS=-

vI1

vO

R4

vI2

P2. 2p Assume OA – ideal, R1=3KΩ, R2=12KΩ, R3=4KΩ and R4=6KΩ. 0.25p a) What is the sign of circuit feedback and what is the application of the circuit? 0.75p b) Deduce the expressions and values of Av1=vO/vI1 (with vI2 set to zero), Av2=vO/vI2 (with vI1 set to zero) and Av3=vO/(vI1,vI2). 0.5p c) Draw the waveform of vO(t) for vI1(t)=1+2sinωt[V] and vI2(t)= -3sinωt[V]. 0.5p d) Deduce the expresions for input resistances considering the input only vI1 (with vI2 set to zero), respectively only vI2 (with vI1 set to zero) and the output resistance of the circuit.

8

Tranzistoare: regiuni si punct static de functionare

iD [mA] . Pentru circuitul din figura se da caracteristica de comanda iD(vGs). VDD=18 Sa se determine starea de conductie a tranzistorului in cazurile: 0.75p a) R1=4.5M; R2=0.5M. 0.75p b) R1=12M; R2=6M. 1p c) In ce domeniu poate lua valori R1 daca R2=6M, pentru ca tranzistorul sa fie in conductie? Pentru circuitul din figura se considera β = 100.

a) Care este valoarea curentului de colector? b) In ce domeniu poate lua valori RC astfel incat T sa fie in regiunea activa? Dar in

regiunea de saturatie? c) Care este potentialul in emitor? d) Ce valoarea are tensiunea emitor-colector pentru RC = 0,7KΩ? Plasati PSF in

planul caracterisicilor de iesire. P2. 2p The transfer characteristic of the transistor is given below. Determine the operating regions of the transistor in the following cases: 0.5p a) vI = 1,8V; 0.5p b) vI = 6V; 1p c) What is the range of vI voltage to have the transistor in extreme conduction region?

Pentru circuitul din figura se da caracteristica de comanda iD(vGS). Sa se determine starea de conductie a tranzistorului in urmatoarele cazuri: 0.5p a) vI = 1,8V; 0.5p b) vI = 6V; 1p c) In ce domeniu poate lua valori vI pentru ca tranzistorul sa fie in conductie extrema?

R1

R2

1.5k

iD

6

16

12

2

10

14

8

4

2 4 6 8 2 vGs [V]

VAl = 15V

RE = 3,3K

T

VI = 5,3V RC

VPS = 18V

vI

iD

T

RD=1,5K

vGS

6

12 10

14

2

16

2

8

4

4 6 8 0 vGS [V]

iD [mA]

VPS = 18V

vI

iD

T

RD=1,5K

vGS

6

12

2

10

14 16

2 4 6 8 v

8

4

0 GS [V]

iD [mA]

vA

vY

VDD 5V

RD 3,3k

T

P1. 1.5p Pentru tranzistor se cunosc . 20.5mA/VV,2 == βPVa) 0.75p Arataţi ca pentru DDA Vv = , T este in regiunea de conductie extrema, iar pentru

0=Av , T este blocat. b) 0.75p Care este funcţia logică si tabelul de adevăr pentru circuit daca se considera intrarea in

grila şi ieşirea in drenă şi logic 1iar logic, 0 - V0 −DDV ? .

P3. 1.75p Pentru T se cunosc şi . V5,2=PV 2mA/V2=β

VDD 18V

vI iD

vDS

T

RD 4,7K

vGS

0.25p a) În ce regiune de funcţionare se află T pentru V2=Iv ? Justificaţi răspunsul. 1p b) În ce regiune de funcţionare se află T pentru V5,3=Iv ? Care este punctul static de funcţionare? Plasaţi punctul static de funcţionare în planul caracteristicilor de ieşire ( )DSD VIQ , .

0.5p c) În ce regiune de funcţionare se află T pentru V5,4=Iv ? Justificaţi răspunsul.

VAl = 15V

RC = 7.5K

RE 5k

VI

T

P1. 1.5p 0.25p a) What is the operating region of the transistor if V3.0=Iv . Justify. 0.5p b) What is the operating region of the transistor if V2.3=Iv . Justify. 0.5p c) What is the operating region of the transistor if V7.8=Iv . Justify. 0.25p d) What is the range for that the transistor operates in active region. Iv

Tranzistoare_PSF.

VAl

-VAl

Pentru circuitele de mai jos determinati : a) schema echivalenta in curent continuu b) Punctul static de functionare c) potentialele in fiecare din cele trei terminale ale tranzistorului d) pozitia PSF in planul caracteristicilor statice de iesire 1. ±VAl=±12V, mA6,1,K7,4,K500 =Ω=Ω= IRR DG

V5,0,2,V/mA1,0 2 === PVLWk .

2. , V12=AlV Ω=Ω=Ω== K2,2,K12,K24,200 21 EBB RRRβ

Ω= K2CR . Pentru tranzistorul T, VBE , on=0,6V VAl iC

vO 3. For T: VTh=3V; β=0.1 mA/V2;. 4. Tranzistorul T are parametrii: β=0,2 mA/V2; VP=3V; VA=100V 5.

2 4 6 8

2

4

6

8

vCE[V]

iB1=10μA

iB2=20μA

iB3=30μA

iB4=40μA

Pentru tranzistorul T, VBE , on=0,6V

RB1 10KΩ

RB2 5KΩ

T

RC 2KΩ

RL 3ΚΩ

CB=47μF

CC 47μF

VCC=12V

vi RE 1,7KΩ

vO CΕ 47μF

6. β=6mA/V2 şi VP=2V.

S vo

RD 1.5K

RG1 3M

Co

vi RG2 1M

Ci

D

G

+VDD =12V 7. β=0.2mA/V2; VTh=3V; VA=100V.

8.

RB1 16kΩ

RB2 4kΩ

T

RC 5kΩ

RE 4kΩ

CB 100 μF

Co=100μF

VDD=15V

vi

Ci 100 μF vo vC

I

RG

VDS

-VAl

RD

VAl

ID

P1. 1.5p ±VAl = ±12V, mA6,1,K6,5,K250 =Ω=Ω= IRR DG

V.5,0,V/mA1,0 2 == PVβ 0.5p a) Care sunt potentialele de curent continuu in cele trei terminale ale tranzistorului ? 0.5p b) Care este punctul static de funcţionare ( )DSD VIQ , ? Dovediti ca tranzistorul lucreaza in regiunea activa. 0.5p c) Ce valoare are caderea de tensiune pe sursa de curent I ? Ce putere disipa sursa de curent ?

I

RG

VDS

-VAl

RD

VAl

ID

P1. 1.5p ±VPS = ±15V, mA6.1,K5,K100 =Ω=Ω= IRR DG

V.8.0,V/mA1.0 2 == ThVβ 0.5p a) What are the dc potentials in each terminal of the transistor? 0.5p b) What is the operating point of the transistor? Prove that the transistor operates in its active region.

)( , DDS IVQ

0.5p c) What is the value of the voltage drop across the current source I? What is the power dissipated by the current source?

RG1 3MΩ

RG2 1MΩ

T

RD 20K

RS 5KΩ

VDD=20V P2. 1.5p Pentru T se cunosc VP=3V; β=0,2 mA/V2. 1p a) Care este punctul static de funcţionare ( )DSD VIQ , ? 0.5p b) Care sunt potenţialele in fiecare din cele trei terminale ale tranzistorului?

Tranzistoare MOS in comutare B.4. VDD=10 0.75p a) Care este tabelul de adevar pentru functia logica realizata de circuitul din figura? Notati si starile (b), (c) ale tranzistoarelor. Y 100k 0.5p b) Care este curentul maxim prin tranzistoare si pentru ce combinatie a valorilor logice la intrare se obtine? A T1

T2

0.75 c) Cum arata schema inversorului logic in tehnologie CMOS? Verificati functionarea acestuia. 0V→ “0”logic;

B 10V→ “1”logic.

4. For T1 and T2, VTh1=VTh2=2V. Assume that T1, T2 operate as ideal switches. Assume vI1, vI2 ∈[2V,6V]. 0.75p a) For the following possible combinations of values of (vCo1,vCo2), find the expression of vO and the states of T1, T2:

RD 100 KvCovI1

vCo2

T1

T2

vI2

vo

vCo1 vCo1 State of T1 State of T2 vO 0V 0V 0V 10V 10V 0V 0.75p b) Plot vO(t) for vI1(t), vI2(t), vCo1(t) and vCo2(t) given. 0.5p c) Compute the maximum drain current iD1, iD2 trough T1 and T2, and the maximum drain-to-source voltage drop vDS1, vDS2 across T1 and T2.

4

0.5p d) For vCo1=10V and vCo1=0V, what is the maximum range for vI1 to keep T1 in on state?

2.5p 4. For T1, T2, T3, T4, T5, VTh=3V. T1, T2, T3, T4, T5 operate as ideal switches. vA, vB∈0V; 10V. Assume the logic convention: 0V-“0”; 10V-“1”. 1 p a) Draw the electrical operating table of the circuit considering the output vY. Specify for each line in the table the state (on or off) of all five transitors. 0.75p b) Draw the logic operating table of the circuit. What is the logic function of the circuit? 0.75p c) Compute the maximum currents through T1, T2, T3, T4 and T5 and the maximum power consumption of the circuit from VDD. 2.5p 4. For T1, T2, T3, VTh=3V. T1, T2, T3 operate as ideal switches. vA, vB∈0V; 10V. Assume the logic convention: 0V-“0”; 10V-“1”.

1p a) Draw the electrical operating table of the circuit for all the possible voltage combinations of vA, vB. Specify for each line in the table the state (on or off) of T1, T2 and T3. 0.5p b) Draw the logic operating table of the circuit. What is the logic function of the circuit? 0.5p c) Compute the maximum power consumption of the circuit from VDD. For what combinations of values of vA and vB does this maximum power consumption appear? 0.5p d) Sketch the CMOS implementation of the same circuit. What would be the advantage of CMOS implementation as compared to the one given above?

P3. 2.5p For T, its parameters are: β=0.125 mA/V2; VTh=2V. Assume vCo∈0V; 10V. Assume that for these two values of vCo, T can only operate in (off) and (ex.c.) states. Assume vI∈[1V; 5V].

a) 1p Proove that, for vCo∈0V; 10V and vI∈[1V; 5V], T can only operate in (off) and (ex.c.) states. Which of the two values of vCo will bring T in: (1) (off) state; (2) (ex.c.) state?

vCo vO

vI

T

RL 56 K

G

S D

b) 0.5p Find the expression vO(vI, vCo) for vCo∈0V; 10V and vI∈[1V; 5V], using for T in (off) and (ex.c.) states, the ideal switch model. For each value of vCo, draw the VTC vO(vI) of the circuit.

c) 0.75p Draw vO(t) for vI(t) and vCo(t) below. What is the application of the circuit? d) 0.25p Find the maximum possible value of vI for which, at vCo=10V, T operates in (ex.c.) state.

2 1

3

0 t

vI [V]

4 5

10

0 t

vCo [V]

vA

vY

VDD 5V

RD 3,3k

T

P1. 1.5p Pentru tranzistor se cunosc . 20.5mA/VV,2 == βPVa) 0.75p Arataţi ca pentru DDA Vv = , T este in regiunea de conductie extrema,

iar pentru 0=Av , T este blocat. b) 0.75p Care este funcţia logică si tabelul de adevăr pentru circuit daca se

considera intrarea in grila şi ieşirea in drenă şi logic 1 ? iar logic, 0 - V0 −DDV

P.3. 2.5p Pentru tranzistoarele Tni, VPn=3V iar pentru tranzistoarele Tpi, VPp= -3V. Toate tranzistoarele lucreaza ca intrerupatoare ideale. vA, vB∈0V; 10V. Se considera conventia logica: 0V-“0”; 10V-“1”. 1.25p a) Completati tabelul de functionare electrica a circuitului, precizand atat valoarea tensiunii de iesire vY’ cat si a tensiunii de iesire vY. Pentru fiecare linie din tabel, precizati starea fiecarui tranzistor din schema ((b) sau (c.ex.)).

Tn1

Tn2

Tp2

'Y

A

B

VDD=10V

Tp1 Tp3

Tn3

Y

vB

vy’

vy

0.75p b) Cum arata tabelul de functionare logica a circuitului cu iesirea Y’ ? Ce functie logica realizeaza circuitul cu iesirea Y’? 0.5p c) Cum arata tabelul de functionare logica a circuitului cu iesirea Y ? Ce functie logica realizeaza circuitul cu iesirea Y ?