Amplificadores de RF sintonizados Amplificador de banda ancha Respuesta en frecuencia plana, muy bajo ruido y muy buena linealidad (muy baja distorsión armónica y por intermodulación) Filtro pasabanda + Amplificador de banda ancha Ejemplo Ejemplo Amplificación de señales de RF Amplificadores sintonizados Amplificadores de RF de potencia de alto rendimiento Ejemplo Ejemplo Amplificador para CATV •Igual ganancia para todos los canales •Rango 0,1MHz a1GHz Amplificador para Frecuencias Intermedias •Anchos de banda de algunos MHz •Sintonizadores de TV Amplificador de entrada Amplificador de Frecuencias Intermedias •Anchos de banda de algunas decenas de KHz •Sintonizadores AM/FM Transmisores de radio, televisión, enlaces de micro ondas, satélites, telefonía móvil, etc. Amplificador de banda ancha •Ganancia = 22dB •Rango 40MHz a 450MHz •Planicidad +/- 0,2dB de 40 a 450 MHz ¡No es un amplificador sintonizado! Ejemplo: Amplificador de banda ancha LM733 Ejemplo: Filtro acústico de superficie de 6MHZ de ancho de banda centrado en 45 MHz + LM733 ¡No es un amplificador sintonizado! Amplificadores sintonizados Introducción • Las señales de RF generalmente son de muy baja amplitud, desde algunos µV a algunos mV • Es posible diseñar etapas amplificadoras con un solo transistor en una implementación discreta y pares diferenciales en una implementación integrada • El concepto predominante es que éstas etapas operan con un ancho de banda relativamente pequeño con respecto a la frecuencia central de la banda de frecuencias amplificadas, rechazando débil o fuertemente las frecuencias fuera de la banda de interés. Enlaces radio eléctricos • Se transmite una señal de interés llamada banda base • La señal banda base modula una portadora en el transmisor • En el receptor se sintoniza esa portadora modulada y se la amplifica • La portadora + banda base se amplifica y se demodula obteniendo nuevamente la señal de interés TX Banda base RX Señal recibida y levemente amplificada Portadora Señal transmitida FI Se desplaza a la FI y se amplifica más Banda base Ejemplo: Receptor de radio AM o FM o TV Control Automático de Ganancia Video 102,3MHz Amplificador de RF sintonizable Multiplicador Amplificador de RF muy selectivo 10,7MHz Demodulador (audio y/o video) 20 a 15000 Hz Control de sintonía Oscilador de RF sintonizable Control Automático de Frecuencia Altoparlante Amplificador de audio 113MHz Fuente de alimentación para baja potencia Fuente de alimentación para alta potencia Los valores de frecuencia ejemplifican un receptor de Frecuencia Modulada Ejemplo: Receptor de radio de AM Famosa radio Spica ST600 (MP3 de los años 60) Ejemplo: sintonizador de TV Ejemplo: sintonizador de FM Ejemplo: sintonizador de FM Etapa amplificadora básica La ganancia de la etapa es: gm VO gm g H= = = Vi g + jωC + 1 ω ωO 1 + j Q − T j ωL ωO ω Donde se tiene que: ωO = 1 LC CT = C + Cce + C L Q= ωO CT g 1 1 g= + Rce RL Respuesta del amplificador sintonizado básico: H (ω ) H (ωO ) H (ω ) H (ωO ) 45 ̶ 45 ω ωO x = Q − ω ω O Adaptación de impedancias: ZENT Zg vG ZENT* ZSAL Red de adaptación • Las redes de adaptación deben presentar la impedancia conjugada. Adaptación en parte real (máxima transferencia de potencia) Adaptación en parte imaginaria (sintonía) Redes de adaptación sin pérdidas, formadas por elementos no disipativos: L, C, transformadores, líneas de transmisión. Banda limitada. Red de adaptación • • • • ZSAL* ZC Redes de adaptación de impedancias: Acoplamiento entre etapas Acoplamiento con autotransformador Acoplamiento con transformador Acoplamiento a con capacitor dividido Selectividad ancho de banda a − 60 dB S= ancho de banda a − 3 dB Coeficiente de acoplamiento entre etapas (doble sintonía) Amplificadores sintonizados escalonadamente Para lograr una sintonía escalonada cada amplificador debe sintonizarse a una frecuencia ligeramente diferente a la frecuencia central deseada Ajuste de las frecuencias de sintonía de cada etapa f01 f02 f 01 = f CENTRAL − 0,35. BW f 02 = f CENTRAL + 0,35. BW BW = ancho de banda total BW1 = BW2 = 0,707. ancho de banda total Estabilidad • A veces, debido a la elevada ganancia, basta una pequeña realimentación para que un dispositivo activo se vuelva inestable, es decir, se comporte como un oscilador (aparece una señal a la salida sin señal de entrada) (realimentación positiva) • El diseño de un amplificador debe garantizar siempre la estabilidad La realimentación puede dar lugar a inestabilidades Modelo de un transistor bipolar Criterios de Estabilidad Criterio de Linvill: 2 g11 g 22 − ℜe (y12 y 21 ) > y12 y 21 ⇒ Estable Criterio de Stern: ( )( ) 2 g11 + G ' S g 22 + G ' L > y12 y 21 + ℜe (y12 y 21 ) ⇒ Estable Técnicas de estabilización • • • Unilaterización => y12 = 0 Neutralización => compensar parte imaginaria de y12 Elección adecuada de impedancias fuente y carga de modo que cumpla Stern o Linvill