TEORIA DOS CIRCUITOS E FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA

CIRCUITOS E SISTEMAS ELECTRÓNICOS
Ano Lectivo 2001/2002 – 2º Semestre
2º Teste
O tempo de resolução máxima é de 2 horas. A resolução deve ser apresentada em folhas de exame do IST
devidamente identificadas (nome e número).
Problema 1 (5 +10 + 10 + 10 pontos)
O circuito da figura junta representa um multivibrador astável realizado com portas lógicas NOR CMOS.
Considere que as portas lógicas estão dimensionadas para que o ponto de
comutação seja VDD / 2 .
a) Esboce as formas de onda VA, VB e VC observadas no
circuito.
b) Determine a expressão da frequência de oscilação.
c) Considerando que C  (1 / ln 4) nF , determine R para
obter uma frequência de oscilação de 100 kHz.
d) Determine a variação da frequência de oscilação supondo
que o ponto de comutação das portas lógicas varia entre
0,4 VDD e 0,6 VDD .
Problema 2 (5 + 5 pontos)
a) Determine a frequência de oscilação de um oscilador em anel constituído por 5 inversores lógicos
CMOS, cada um dos quais possui um tempo de propagação de 1ns.
b) Esboce as formas de onda nas saídas de cada um dos inversores.
Problema 3 (10 + 5 + 10 pontos)
O circuito da figura junta representa um espelho de corrente realizado com
transistores MOS de canal n em que (W1 / L1 )  (W2 / L2 ) . Considere que as
correntes de dreno nos 2 transistores são dadas pelas expressões
I D1  K ' (VGS1  VT 1 ) 2 (1  1VDS1 ) e I D 2  K ' (VGS 2  VT 2 ) 2 (1  2VDS 2 ) , em
que
VT 1  VT  VT / 2 , VT 2  VT  VT / 2 , 1     / 2 e
2     / 2 .
a) Determine a precisão relativa do espelho de corrente, isto é
I D 2 / I D1 ,
em função de VT e  .
b) Considerando que a resistência dinâmica de dreno dos transistores
MOS é
ro  1 / I D , em que   0,01 V 1 , determine a resistência
dinâmica de saída do espelho de corrente para uma corrente nominal
de saída de 100 A .
c) Determine a variação incremental da corrente de saída do espelho de
corrente quando sujeito a uma variação incremental da tensão de saída de
 1 V em torno do valor nomial.
Problema 4 (10 + 10 + 5 + 5 pontos)
a) Desenhe o esquema eléctrico de um amplificador inversor CMOS de fonte comum com uma carga
activa realizada por um espelho de corrente.
b) Apresente o modelo incremental de sinais fracos do amplificador obtido anteriormente.
c) Determine a expressão da resistência dinâmica de saída do amplificador.
d) Determine a expressão do ganho do amplificador em função da transconductância g m e da resistência
dinâmica
ro dos transistores.