Circuitos Ativos em Micro-Ondas

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Circuitos Ativos em Micro-Ondas"

Luiz Beretta Taveira
8 Há anos
Visualizações:

1 Circuitos Ativos em Micro-Ondas Unidade 3 Prof. Marcos V. T. Heckler 1

2 Conteúdo Introdução Classes de operação de amplificadores Topologias clássicas para polarização de transistores Considerações sobre estabilidade de amplificadores Círculos de ganho, figura de ruído e VSWR na carta de Smith Procedimento de projeto para amplificadores em micro-ondas 2

3 Introdução O projeto de amplificadores operando em micro-ondas se diferencia do procedimento para baixas frequências em função dos seguintes aspectos: Os sinais de entrada e saída devem ser considerados como ondas de tensão e corrente Como consequência, o casamento de impedâncias na entrada e saída devem ser considerados Valores de impedância de entrada e saída são mais críticos para operação estável do amplificador 3

4 Fonte do sinal Carga Introdução Topologia genérica de um amplificador em micro-ondas: s L Casador de impedância de entrada Componente ativo (Transistor) Casador de impedância de saída in out Circuito de polarização 4

5 Introdução O projeto de amplificadores em micro-ondas tem como principais especificações os seguintes aspectos: Ganho Faixa de operação Potência de saída Tensão e corrente de alimentação DC Coeficientes de reflexão na entrada e saída Figura de ruído 5

6 Introdução O projeto completo de amplificadores em micro-ondas passa pelas seguintes etapas: Polarização do transistor Análise das condições de estabilidade do dispositivo Escolha das impedâncias de entrada e saída, de acordo com as especificações de ganho e/ou figura de ruído Projeto dos casadores de impedância. 6

7 Classes de Operação de Amplificadores Classes típicas de operação: Classe A: Amplificadores com ângulo de condução de 360º. Ou seja, não há distorção teórica da forma de onda na saída. Classe AB: Amplificadores com ângulo de condução entre 180º e 360º. Apresentam menor distorção que os amplificadores classe B e maior eficiência que os classe A. 7

8 Classes de Operação de Amplificadores Classes típicas de operação: Classe B: Amplificadores com ângulo de condução de 180º. É utilizado tipicamente em aplicações necessitando alta potência de saída. Classe C: Amplificadores com ângulo de condução inferior a 180º. Apresentam elevada distorção, porém também elevada eficiência. 8

9 Topologias Clássicas para Polarização de Transistores Topologias clássicas para polarização de transistores bipolares: V cc V cc R 1 C B R 4 C B R 2 RFC R 2 RFC RFC RF out R 3 RFC RF out C B RF in R 1 C B RF in 9

10 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Dados os parâmetros S do transistor BFG505W sob determinada condição de polarização, determinar as regiões de estabilidade para 500 MHz e 1250 MHz. Além disso, calcular se o transistor é incondicionalmente instável. f (MHz) S 11 S 12 S 21 S ,70-57º 0,04 47º 10,5 136º 0,79-33º ,38-115º 0,06 14º 6,0 104º 0,50-52º 10

11 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Círculos de estabilidade: Círculo de entrada Círculo de saída Região de operação estável 11

12 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Considerando-se o transistor BFG505W operando em 750 MHz, calcular os valores de resistência e condutância necessários para estabilização do transistor. f (MHz) S 11 S 12 S 21 S ,56-78º 0,05 33º 8,6 122º 0,66-42º 12

13 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Resistência série a ser acoplada na saída: Círculo de entrada Círculo de saída Valor de resistência série a ser acoplada na saída 0,8 r out = 0,8 R out = 40 Ω 13

14 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Resistência série a ser acoplada na entrada: Círculo de entrada Círculo de saída Valor de resistência série a ser acoplada na entrada 0,33 r in = 0,33 R in = 16,5 Ω 14

15 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Condutância paralela a ser acoplada na saída: Círculo de entrada Círculo de saída Valor de condutância paralela a ser acoplada na saída 0,31 g out = 0,31 G out = 6,2 ms 15

16 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Condutância paralela a ser acoplada na entrada: Círculo de entrada Círculo de saída Valor de condutância paralela a ser acoplada na saída 2,8 g in = 2,8 G in = 56 ms 16

17 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Um transistor operando em 5,8 GHz apresenta a matriz S dada abaixo. a) Determinar se o transistor é incondicionalmente estável b) Encontrar o máximo ganho possível c) Determinar o coeficiente de reflexão da carga de forma a obter-se ganho G TU = 18 db. f (MHz) S 11 S 12 S 21 S ,5-60º 0,02 0º 6,5 115º 0,6-35º 17

18 Estabilidade de Amplificadores em Micro-Ondas Exemplo: Círculo de ganho constante: Círculo para g L = 0,72 z L = 1 + j0,36 18

Documentos relacionados

Profa. Dra. Fatima Salete Correra

Profa. Dra. Fatima Salete Correra SUMÁRIO Introdução Definições gerais de ganho de potência de redes de dois acessos Discussão de estabilidade de redes Critérios de estabilidade Círculos de estabilidade