LABORATORIO DE COMUNICACIONES ANÁLOGAS

PRACTICA#3

JULIAN ANDRES VALERO ZARATE COD 20051005113

GRUPO 1

PROFESOR:

JOSÉ POVEDA

Comunicaciones análogas

UNIVERSIDAD FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

BOGOTÁ D.C

PRIMER SEMESTRE 2010

OBJETIVOS

• Diseñar un amplificador de pequeña señal.

• Comprobar en el circuito máxima transferencia de potencia como forma de prueba del mismo.

• Tener en cuenta en el momento de diseñar la utilización de los elementos adecuados para trabajar a las frecuencias deseadas.

MATERIALES

Transistor de pequeña señal

• 1 carga de 50Ω

• Condensadores y bobinas de radio frecuencia.

• Osciloscopio, o analizador de red vectorial.

• Generador de ondas.

• Sondas de radiofrecuencia sma-bnc machos.

• Substrato de rf.

• Materiales para imprimir el “layout” en es substrato.

• Fuente DC

• Cautín y soldadura adecuados para rf.

MARCO TEÓRICO – TERCERA PRÁCTICA

MARCO TEÓRICO – TERCERA PRÁCTICA

La polarización de un transistor es la responsable de establecer las corrientes y tensiones que fijan su punto de trabajo en la región lineal (bipolares) o saturación (FET), regiones en donde los transistores presentan características más o menos lineales.

Al aplicar una señal alterna a la entrada, el punto de trabajo se desplaza y amplifica esa señal.

El análisis del comportamiento del transistor en amplificación se simplifica enormemente cuando su utiliza el llamado modelo de pequeña señal obtenido a partir del análisis del transistor a pequeñas variaciones de tensiones y corrientes en sus terminales.

Bajo adecuadas condiciones, el transistor puede ser modelado a través de un circuito lineal que incluye equivalentes Thévenin, Norton y principios de teoría de circuitos lineales.

El modelo de pequeña señal del transistor es a veces llamado modelo incremental de señal. Los circuitos que se van a estudiar aquí son válidos a frecuencias medias, aspecto que se tendrá en cuenta en el siguiente tema.

En la práctica, el estudio de amplificadores exige previamente un análisis en continua para determinar la polarización de los transistores.

Posteriormente, es preciso abordar los cálculos de amplificación e impedancias utilizando modelos de pequeña señal con objeto de establecer un circuito equivalente.

Ambas fases en principio son independientes pero están íntimamente relacionadas.

CALCULOS PARAMETROS Y

Los parámetros Y del circuito para la configuración de 2 puertos es:

Yi=I1V 1

V 2=0 , Admitancia de entradadecorto−circuito

Yr=I 1V 2

V 1=0 , Admitancia de transferenciainversa decorto−circuito

Yf=I 2V 1

V 2=0 , Admitancia de transferencia directa decorto−circuito

Y O=I 2V 2

V 1=0 , Admitancia de transferencia de salidade corto circuito

Matemáticamente:

I 1=Y iV 1+Y rV 2

I 2=Y f V 1+Y oV 2

Realizo el equivalente hibrido pi para el transistor en emisor común:

Teniendo en cuenta lo anterior hallamos:

gm= 1ℜ=40|I c|

hie=Rμ+Rπ ,donderπ esr b' entonces

rπ=βogm

=βo∗ℜ βo es ≅ hfe enbaja frecuencia

f T=frecuenciade transicion

cμ

cπ=gmwT

−cμ≈ 1ℜ∗wT

ESTABILIDAD:

FACTOR C ESTABILIDAD DE LINVILL:

C=|Y f Y r|

2∗gi∗go−ℜ [Y f Y r ]

Donde gi es la parte real de Yi y go es la parte real de Yo.

FACTOR k ESTABILIDAD DE STERN:

k=2(gi+Gs)(go+Gl)|Y fY r|+ℜ [Y fY r ]

Donde gs es la parte real de Ys y gl es la parte real de Yl.

MANERAS DE ASEGURAR ESTABILIDAD:

Unilaterizacion:

Se escoge teniendo en cuenta que:

Y RF=−Y CTDemodo quesi Y RC=C NOHAY TRANSMICION INVERSA

Neutralización:

Debe ser suficientemente pequeña como para que la operación sea estable entonces:

Y RC=−gRT

GANANCIAS

GANANCIA EN POTENCIA DE OPERACIÓN: [Go ]

Gp=|Yf|2∗Gl

|Yl+Yo|2∗G 1

GANANCIA DISPONIBLE: [GA ]

GA=|Yf|2∗Gs

ℜ [ (YiYo−Yf Yr+YoYs ) (Yi+Ys ) ]

GANANCIA DE TRANSDUCTOR: [ ¿ ]

¿=4GsGl|Yf|2

|(Yi+Ys ) (Yo+Yl )−Yf Yr|2

MAXIMA GANANCIA DISPONIBLE: [MAG ]

Gp=|Yf|2

4 gi go

DISEÑO Y CÁLCULOS

Utilizaremos un transistor 2N720A tiene los parámetros siguientes Y a 100Mhz

Con vce=10v e ic=5ma

Yi=8+j5.7mv

Yf=52-j20mv Yo=0.4+j1.5mv Yr=0.01+j0.1mv

Para que tenga máxima ganancia en potencia en la fuente con una resistencia de 50 ohmios y una carga de 50 ohmios a 100mHz

1. Calculo la estabilidad de livill:

C=|Y f Y r|

2∗gi∗go−ℜ [Y f Y r ]=0.71dispositivo incodicionalmenteestable

2. calculo de Mag:

Gp=|Yf|2

4 gi go=23.8dBque estaentre rangomayor a20dB

3. calculo de las admitancias de la fuente y de carga para el acoplamiento conjugado simultaneó.

Gs=6.95mv

Bs=−J 12.41mv

Por lo tanto la admitancia de la fuente que el transistor debe ver para máxima transferencia de potencia es 6.95-j12.41 mv. En consecuencia la admitancia de entrada del transistor debe ser 6.95+j12.41 mv para la carga:

Gl=0.347mv

Bl=− j 1.84mv

Para la máxima transferencia de potencia la admitancia de carga debe ser

0.347mv− j1.84mv, luego la admitancia de salida del transistor debe ser el complejo conjugado 0.347mv+ j 1.84mv.

4. diseño de acoplamiento empreñado carta de SMIHT. la carta se trabaja con valores normalizados y para Ys=6.96-j12.45mv empleamos N=50

Ys´=0.34-J0.62v

Esta admitancia se encuentra en el Anexo 1 y la impedancia correspondiente es Zs´=0,69+j1.2 el circuito de acople de entrada debe trasformar la impedancia de la fuente 50ohmios en la impedancia representada por Zs escogiendo una red de 2 elementos por simplicidad convenientes.

C en serie =-j13

L paralelo=j1.1

Valores de los componentes:

Sabiendo que la Xc=1

2πfC hallo entonces el valor de

C= 12πfXCN

= 1

1.3∗2 π∗50∗100∗106=¿24.5pF

Sabiendo que la Xl=2 πfl hallo entonces el valor de

L= NWB

= 50

2π∗¿(1.1)100∗106=72nH

5. Diseño del acoplamiento de salida con un procedimiento similar pero empleando N=200 normalizamos Yl:

YL´: 0.069-j0.368 v

Zl´:0.495+j2.62 debe ser trasformada a 50ohmios que es la carga

Escojo la res de elementos

C serie=-j1.9

Lparalelo=j0.89

Valores de los componentes:

Sabiendo que la Xc=1

2πfC hallo entonces el valor de

C= 12πfXCN

= 1

1.9∗2 π∗200∗100∗106=¿4.18pF

Sabiendo que la Xl=2 πfl hallo entonces el valor de

L= NWB

= 200

2π∗(0.89)100∗106=357.652nH

6. diseño de polarización del circuito

Puntos de trabajoo Ic=5mA vce=10v vcc=20v B=50

Asumo VE=2.5 IE=IC=5mA Calculo Re

ℜ=VEIE

=500 Ohmios

Calculo Rc

Rc=Vcc−VcIc

=1.5kOhmios

Calculando las dos resistencias de base para tener estabilidad térmica

R1=2k ohmios

R2=12k ohmios

TOMA DE DATOS

VALOR TEORICO VALOR PRACTICO % DE ERROR

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_directa/ke_corriente_directa_2.htm

Circuitos microelectrónicas de adel S sedra, mc graw hill Rf circuits, Chris bowick

ANEXOS

Acople de entradaAcople de salida