Capítulo 6: Transistor e amplificação em RF

Transcrição

1

2 m RF Duplamente 2

3 Revisão do transistor Cir. Eletrônica Aplica. Transistor bipolar Duplamente feito campo MOS-FET I D I V 1 GS V = DSS P V GS VP 1 I = D I DSS 2 J-FET 3

4 Polarização Cir. Eletrônica Aplica. Por que polarizar? Duplamente 4 4

5 Exemplos: Exemplo 1 (TBJ): Ic= 10mA, Vc= 10 V, Vcc= 20 V, β = 50 Exemplo 2 (FET): ID = 10mA, VD = 10 V,VCC = 20 V considerando V p =-6V e I DSS =5mA Lembrando: Duplamente 5

6 Amplificação Cir. Eletrônica Aplica. O processo: Duplamente 6

7 Modelo pi do transistor Duplamente Problemas: Não leva em consideração efeitos frequência Perdas térmicas excessivas na polarização Casamento de impedância (só resistiva) 7

8 Amplificação de potência Cir. Eletrônica Aplica. Duplamente Amplificação Pequeno sinal: linearidade e ganho tensão Grandes sinais: ganho de potência Classificação Eficácia dê potência, casamento de impedância Classe A: 360º (sem saturação) Classe B: 180º (polarização cc em 0v) Classe C: < 180º 8

9 Eficiência do amplificador A: muita potência na polarização B: sem potência de polarização na ausência de sinal Duplamente 9

10 Linearidade Cir. Eletrônica Aplica. Distorção e linearidade Duplamente 10

11 Amplificação em RF Duplamente 11

12 Modelo em RF Cir. Eletrônica Aplica. Modelo TBJ em RF: Duplamente Maiores detalhamentos incluindo ligações: 12

13 Modelo parâmetros Y Cir. Eletrônica Aplica. Modelo de parâmetros Y: Duplamente Cálculo de yi: 1) Inserir um capacitor de curto grande para Aquele terminal 2) Inserir um sinal V1 conhecido 3) Medir I 1 13

14 Duplamente Projeto usando parâmetros Y: 1) Cálculo do fator de estabilidade (C<1) j 2) Estimativa do ganho máximo: 3) Estimar casamento de impedância da carga e fonte 14

15 4) Desenhar o circuito Duplamente 5) Usando Smith, descobrir L e C para casamento de impedância 6) Estimar valores de L e C do passo anterior 7) Aplicar a polarização 15

16 Duplamente : Considere os parâmetros Y abaixo para um transistor. Estes parâmetros foram amostrados para um VCE=10V, IC=5mA e uma frequência de 100MHz. Projeto um amplificador de RF para trabalharnestafrequênciaconsiderandor s =R L =50ohms Solução: Yi = j mmhos Yf= 52-20j mmhos Yo= j mmhos Yr= j mmhos Passo 1): Estimar a estabilidade. No caso, C =0.71(é estável) Passo 2): Estimar máximo ganho Passo 3) Estimar o complexo conjugado das admitâncias da cargas e fonte 16

17 Passo 3)... Continuação Duplamente Logo, o transistor tem que ver uma resistência de fonte de j m mhose uma admitância de saída de m mhos Passo 4) Esboçar a rede (circuito) de casamento de impedância do transistor (análise puramente CA) 17

18 Passo 5) Usar carta de Smith para encontrar valores de C e L. 5.1: Encontrando o casamento da entrada (esq) e saída (dir): Duplamente Normalizando (admitâncias) por 50: Normalizando (admitâncias) por 200: Arcos de conexão na carta: Arcos de conexão na carta: 18

19 Passo 6) estimar valores de L e C a partir das impedâncias e admitâncais calculadas anteriormente Duplamente Passo 7) inserir os componentes de polarização DC junto com os de casamento de impedância (análise CA + CC) 19

20 Resultado final: Duplamente 20

21 Amplificadores s Duplamente 21

22 Introdução Cir. Eletrônica Aplica. Necessidade: amplificador que já sintonize (amplifique somente faixas de freq. desejadas) Rejeitar frequências fora do desejado Menor perca energética possível Circuito básico: Impedância muito alta na freq. ressonante e pequena em outras Alto ganho! Baixas frequências: altos L e C Duplamente 22

23 Distinção com outros amplificadores Duplamente Análise circuito ressonante Possibilidade do indutor apresentar resistência de corpo.. 23

24 Análise Cir. Eletrônica Aplica. Análise frequência: Duplamente 24

25 Exemplo: para o circuito da figura abaixo, determine (i) a frequência de ressonância (ii) o fator de seletividade Q do circuito (iii) largura de banda do amplificador Duplamente 25

26 Duplamente Cir. Eletrônica Aplica. Saída é transferida por indução mútua Largura banda incrementada Sensibilidade incrementada Seletividade (transição) incrementada Duplamente Acoplamento magnético 26

27 Amplificador classe C Cir. Eletrônica Aplica. Operação: sem polarização da base Duplamente 27 Aplicações: telecomunicações Altíssima eficiência energética Transistores de 1W a 100W

28 Duplamente Funcionamento: (i) Quando nenhum sinal AC é aplicado, nenhuma corrente flui (sem polarização base) (ii) Quando um sinal AC é aplicado, ele é grampeado passando apenas sinais > 0.7V. (iii) A saída ceifada ( fina ) alimenta o circuito LC. O indutor terá uma impedância alta e o capacitor uma reatância baixa. Esta corrente carregará o capacitor que quando descarregar irá alimentar a carga com o resto do sinal que não passou.. 28

29 Alta eficiência energética porque: Não tem percas por polarização L e C não perdem energia Duplamente 29

30 Referências para estudo deste material Cir. Eletrônica Aplica. Duplamente Capítulo 5 do livro Bowick(transistor em RF): Página 103 a 121 Capítulo 6 do livro Bowick(projeto amplificadores usando modelo Y): Página 125 a 136 Página 141 a 164 Sintonizadores amplificados??? 30