7 Dispositivos Ativos 7 1 Elementos Ativos Transferem

7. Dispositivos Ativos

7. 1. Elementos Ativos • Transferem potência: DC para RF • Transistores: bipolar e FET • Circuitos: – Amplificadores – Osciladores – Misturadores – Não recíproco – Não conservativo

7. 2. Curva de Transferência Saturação Região Ativa Linear Corte

7. 3. Circuitos de Polarização Transistor Bipolar em Emissor Comum

7. 3. Circuitos de Polarização Transistor Bipolar em Emissor Comum

7. 3. Circuitos de Polarização Transistor MESFET em Fonte Comum

7. 3. Circuitos de Polarização Transistor MESFET em Fonte Comum

Exemplo de Amplificador

Exemplo de Amplificador R 1=Z 1: impedância da fonte R 2=Z 2: impedância da carga Ra, Rb, Rc e Re: polarização Cb, Lb: casamento de entrada Cc, Lc: casamento de saída Ca, Cd e Ce: aterramento RF Vo: fonte de alimentação

Amplificador 1 GHz

Amplificador 1 GHz

Amplificador 18 GHz

7. 4. Projeto de Amplificadores Lineares

Ganho de Potência e Coeficientes de Reflexão

Estabilidade

Transistor Incondicionalmente Estável K>1

Transistor Potencialmente Instável K<1 Círculos de Instabilidade na Carta de Smith

Círculos de Instabilidade

Ganho Constante para Entrada Casada

Ganho Constante Output

Ganho Constante para Saída Casada

Ruído

Figura de Ruído Constante

Figure de Ruído e Ganho Constantes

Efeitos Não Lineares

Ponto de Compressão

Intermodulação

IP 3 (third intermodulation product)

Amplificador Balanceado

7. 5. Condição de Oscilação

7. 6. Projeto de Osciladores em T • ZF: impedância (reatância) de realimentação série • ZS: impedância (reatância) que torna o transistor instável • ZL: impedância que satisfaz a condição de oscilação

Conversão para 3 portas Transistor polarizado com o terminal 3 comum às portas 1 e 2 (ZF=0)

Inclusão da Realimentação Série

Geração de Instabilidade

Implementações de Zs Sem Resonador: • circuito aberto • curto-circuito Com Ressonador: • linha de transmissão (TL) • ressonador dielétrico (DR)

Ressonador Dielétrico Cerâmico

Condição de Oscilação (a) Sem ressonador (b) Com ressonador

Exemplo

7. 7. Osciladores em π

Tipos Pierce Ressonador de Quartzo

7. 8. Osciladores Controlados por Tensão (VCO) • • • Estabilização da frequência por PLL Modulação FM Sintonia de canal (TV e rádio) Medidor de parâmetros de espalhamento Analisador de espectro

Varactor

Oscilador em π com varactor Oscilador Clapp

Osciladores em T com varactor

MOSFET

7. 9. Oscilador Controlado por Corrente • Yttriun Iron Garnet (composto cristalino dos óxidos) • Ressonador esférico polarizado por campo magnético • Frequência de ressonância depende do campo magnético aplicado • Sintonia ampla • Resposta lenta

7. 10. Ruído de Fase

Definição Quantitativa

Considerações Bipolar < FET Com ressonador < Sem ressonador

7. 11. Misturadores • Circuitos de três portas operando em frequências distintas: – RF: sinal de rádio frequência (alta) – LO: oscilador local (média) – IF: sinal de frequência intermediária (baixa)

Utilização RF LO IF RF front-end

Operação Ideal

Operação Real

Curva de Transferência Saturação Região Ativa Linear Corte

Configurações Básicas Diodo Transistor Perda de Conversão Ganho de Conversão

Diagrama em Blocos

Projeto • Adote um ponto de polarização • Projete a seção de transformação de impedâncias de entrada para a saída em curto-circuito na frequência de RF • Projete a seção de transformação de impedâncias de saída para entrada em curto-circuito na frequência de IF • Projeto um filtro passa-faixa estreita para conectar o oscilador

Exemplo

Misturadores Balanceados

Misturadores Balanceados com Transformadores de RF Balanceado Simples Balanceado Duplo

Transformadores

Respostas

Diodos

Misturador

Resultados

Resultados