Biomedical Engineering - Elettronica

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Elettronica per ing. BIO proff. Alberto Tosi, Angelo Gulinatti, Federica Villa 5 Luglio 2022 Es. 1 R1 = R 2 = R 3 = 6 kΩ, C = 10 nF. a) Disegnare la caratteristica statica V out = f(V in) per 0 V < V in < 10 V. b) Con V in(t) uno scalino da 0 V a 10 V (vedi figura), disegnare l’andamento temporale quotato di V out(t). Es. 2 R1 = 20 kΩ, R 2 = 50 kΩ, R 4 = 10 kΩ, R 5 = 4.25 kΩ, R 6 = 1.6 kΩ, R 7 = 100 Ω, C 1 = 100 pF, C 2 = 100 nF. V Z = 3 V. MOSFET: V Tn = 0.7 V, |V Tp| = 0.75 V, k n = 2.5 mA/V 2, |k p| = 1.28 mA/V 2. a) Con i in = 0 A, dimensionare R 3 in modo che I 2 = 1.6 mA. Calcolare quindi tutte le correnti e le tensioni di polarizzazione del circuito. b) Disegnare il diagramma di Bode quotato del modulo del guadagno G(f) = V out(f) / I in(f). Es. 3 R1 = 1 kΩ, R 2 = 9 kΩ, R 3 = 90 kΩ, R 4 = 50 kΩ, R 5 = 5 kΩ, C = 2 nF. AO1: A 0 = 10 6, GBWP = 30 MHz. a) Rappresentare il diagramma di Bode del modulo del guadagno ideale G ID(f) = V out(f) / V in(f). b) Si assuma AO 2 ideale. Rappresentare il diagramma di Bode del modulo del guadagno reale G REALE (f) = V out(f) / V in(f) e valutare la stabilità del circuito. c) AO1 e AO2 hanno correnti di bias I BIAS = 100 nA entranti. Calcolarne l’effetto sull’uscita V OUT e proporre una modifica circuitale per compensarne l’effetto. Es. 4 Si vogliono acquisire le variazioni rapide di temperatura misurate della termoresistenza R T = R 25 + S ∙ (T - 25°C), nell’intervallo [-10°C; 50°C] (R 25 = 100 Ω, S = 0.5 Ω/°C). R p = 20 Ω, R 1 = 3 kΩ, R 2 = 27 kΩ. C H = 10 nF. I S = 1 mA, k n = 0.05 mA/V 2, V Tn = 300 mV. ADC: V H = 5 V, V L = -5 V, n = 16 bit. INA con resistenze R F = 25 kΩ. a) Dimensionare R G e V REF per sfruttare l’intera dinamica dell’ADC ad alta frequenza. b) Dimensionare C per avere il guadagno calcolato al punto a) per segnali con frequenza f in > 5 Hz. c) Calcolare l’intervallo di valori possibili per V G in fase di sampling e di hold per il corretto funzionamento del S&H . Es. 5 Un distributore automatico di bevande permette di scegliere tra 4 tipi di bibite tramite un pulsante SEL. La selezione viene confermata premendo il tasto OK. Se una bibita � terminata si accende il corrispondente LED rosso che segnala l�indisponibilit�. a) Progettare un circuito che, mentre si tiene premuto il pulsante SEL, visualizzi ciclicamente, su un display 7 segmenti, i numeri da 1 a 4 che si incrementano ogni 1 s di pressione (dopo 4 si torna a visualizzare 1). Da quando il pulsante SEL viene rilasciato, l’ultimo numero visualizzato rimane attivo per 5 s prima che il display si spenga. Nel caso in cui il pulsante OK sia premuto entro questi 5 s, si genera il segnale DELIVER (la cui durata è 1 s). b) Progettare un circuito che permetta al gestore del distributore di settare il numero di bevande immesse tramite 4 dip-switch con 4 switch, e salvi tale valore quando viene premuto il pulsante LOAD. Quando una bevanda termina, il circuito accende il corrispondente LED rosso.