parte ii - circuiti elettrici ed elementi ideali - Fisica

In queste condizioni, la potenza assorbita dall'alimentatore è pA(t) = VCCiC(t), il cui valor
medio su un periodo è PA= 72 mW; la potenza assorbita dal resistore è iC 2 (t)R, con valor medio
PR = IC²R + ½Ic²R = 37 mW. La potenza assorbita dal transistore è vC(t)iC(t), con valor medio
PT = IC 2 R ½Ic 2 R = 35 mW.
Consideriamo ora il modello differenziale del circuito: un generatore di corrente controllato
in corrente con k = 100, comandato da un generatore esterno ib(t) alla porta d'ingresso, alla cui porta
d'uscita è collegato il resistore di carico R (il generatore VCC presenta infatti idealmente resistenza
interna nulla e tensione costante sicché nel modello differenziale viene considerato come un
cortocircuito).
Calcolando le potenze assorbite in alternata dagli elementi del circuito equivalente, si ottiene
che la potenza media assorbita dal carico è uguale a quella fornita dal generatore controllato:
PR = PGC = 1mW.
Ciò conferma quanto detto prima, ossia che il dispositivo elettronico "attivo" è
effettivamente attivo solo quando se ne considera il modello differenziale, mentre è passivo quando
si considerano i valori totali delle grandezze elettriche. Nel seguito, in accordo con l'uso corrente,
chiameremo attivi i dispositivi elettronici il cui modello o circuito equivalente per piccoli segnali
risulti attivo. Quello che in realtà si verifica, in tali dispositivi, è un fenomeno di conversione di
energia: più precisamente, parte dell'energia erogata dall'alimentatore (in continua) viene utilizzata
per accrescere l'energia del segnale variabile (in altrernata). E qui notiamo che generalmente
l'alimentatore fornisce energia in continua, ma questo non avviene sempre: negli amplificatori
parametrici l'energia viene fornita al circuito in alternata da una sorgente, detta pompa, e si verifica
poi una conversione dalla frequenza della pompa in quella del segnale d’uscita.
Oltre ai generatori controllati si definiscono vari altri elementi attivi ideali a due porte. Tra questi ci limitiamo
a citare i convertitori di impedenza negativa (negative impedance converters, NIC), che cambiano da passivo in attivo
un elemento bipolare, alterandone inoltre il valore.
VNIC v1 = -k1v2 ; i1 = -k2i2
INIC v1 = k1v2 ; i1 = k2i2
dove k1 > 0, kk > 0.
Collegando per esempio un resistore R alla porta 2 di un INIC, si ha: v2 = -i2 R. Si ha d'altra parte v1 = k1 v2, da
cui v1 = -k1 i2 R. Dividendo per i1 = k2 i2, si ottiene infine: v1/i1 = - (k1/k2) R. Si conclude che il resistore R, osservato
attraverso la porta 1 dell'INIC, viene trasformato da passivo in attivo (o viceversa) e che il valore della resistenza viene
mutato nel rapporto k1/k2.
G. V. Pallottino – Aprile 2011 Appunti di Elettronica - Parte II pag. 29
Università di Roma Sapienza - Dipartimento di Fisica