Clase Nor

CIRCUITOS CON AMPLIFICACIÓN CONSTANTE • Despreciando la retroalimentación (S12=0), • De acuerdo a la ecuación que define al factor de reflexión de entrada rein, se hace este: • Independiente del factor de reflexión de carga rL. • Y de acuerdo a la ecuación que define al factor de reflexión de salida raus. Se hace este, • Independiente del factor de reflexión de la fuente rS.

• Ganancia de Transmisión Unilateral GTu de un sistema de dos puertos conectado a un sistema de acoplamiento • La Ganancia unilateral máxima GTu,max, se obtiene: • Si el sistema de dos puertos con cargas conjugadas complejas se acopla a ambos lados, • pa rS=S*11 y rL=S*22 • Sustituidas en la siguiente ecuación, se obtiene la expresión de abajo:

• El proceso de diseño tratado inicialmente se basa en: • Que todos los valores de rS que pueden producir una Ganancia Gsu constante, • Con 0
EL RUIDO EN LOS AMPLIFICADORES DE ALTAS FRECUENCIAS • Se ha estudiado los criterios de, estabilidad y acoplamiento de Potencia. • Es necesario dar una corta descripción, de la respuesta al ruido del amplificador, respecto a su: • Comportamiento de caracterización, Comportamiento de optimización • Para •fijar un punto de operación óptimo, para cada uno de los diseños planteados.

EL RUIDO EN CUADRIPOLOS • Los Amplificadores de Microondas generan una señal de salida, cuando no se ha aplicado una señal de entrada. • La causa de este fenómeno es: • El Ruido Térmico del Amplificador, caracterizado por el Coeficiente de Ruido del Amplificador “F”

• De acuerdo a la figura a continuación, una resistencia generadora de ruido RN se conecta en el puerto 1 de entrada de un sistema de dos puertos • De acuerdo a la figura la característica de generación de ruido de la resistencia RN, se puede representar con: • Una fuente externa de ruido UN • Y una resistencia libre de ruido

• Se obtiene para la determinación del valor efectivo UN de la Tensión de Ruido en forma general la relación conocida como:

• Dado que el cálculo con Potencia generalmente es más fácil a continuación encontrará aplicación, consideremos dada la Potencia máxima de Ruido disponible PN en la resistencia RN. • Bajo la condición que La resistencia de carga sea igual a la resistencia • Partiendo de esta relación se obtiene por definición el interna. coeficiente de ruido F de un sistema de dos puertos: • De la expresión a continuación, como la relación entre: • La potencia de ruido total PNo y la Ganancia de potencia disponible GA del sistema de dos puertos multiplicado por la Potencia de ruido de entrada PNi • Pni es generado por RN • La Ganancia de Potencia disponible GA se puede expresar también como la relación entre: • La Potencia disponible a la salida P2V • La potencia disponible a la entrada P1V

• Con la expresión siguiente se obtiene el coeficiente de ruido F de la relación entre: • La relación señal a ruido en la entrada SNRi, y la relación señal a ruido en la salida SNRo (Signal to Noise Ratio)

• Frecuentemente se expresa el coeficiente de ruido en términos logarítmicos. • Se denomina Figura de Ruido NF (Noise Figure), se define: • Se obtiene para la Potencia de ruido total en la salida del grupo de amplificadores Pno,TOT

• Se obtiene para el coeficiente de ruido total de un amplificador de dos pasos

Fz: coeficiente de ruido extra con Te= FzTo como coeficiente de temperatura efectivo.

• De estas relaciones puede determinarse por recurrencia repetitiva el coeficiente de ruido de cualquier cadena compleja de Amplificadores.

• De la ecuación a continuación se deduce, que el coeficiente de ruido F2 de la segunda etapa • Toma en el coeficiente de ruido total un peso: • Reducido en el valor de la Ganancia de amplificación de la primera etapa.

CIRCUITOS CON RUIDO CONSTANTE • El coeficiente de ruido de un sistema de dos puertos se puede representar con la expresión a continuación: • En la ecuación siguiente se expresa el coeficiente de ruido, en función de Fmin, rN, rSO y rS, sustituyendo las equivalencias: • De YS por rS, • Y de YSO por rSO.

• Partiendo de la ecuación para F(rS) se puede determinar el valor adecuado de rS para un coeficiente de ruido deseado. • En esta ecuación para F(rS) está dada en forma implícita la ecuación de círculo para el Vector rS. • Replanteando la ecuación se llega a la forma explícita abajo a la derecha, • Siendo Ni el Parámetro del coeficiente de ruido, y Fi es el coeficiente de ruido buscado.

• A la izquierda: en función de la frecuencia. • A la derecha: en función de la corriente de Drenaje IDS. • Para Corriente pequeñas de IDS domina el ruido térmico, para grandes corrientes IDS domina el ruido de granalla • Se obtienen para el círculo del ruido: • Cfi el vector de ubicación del centro, Rfi el radio • Estos círculos se pueden dibujar en una carta de Smith como en la figura a continuación, para el caso especial Fi=Fmin para Ni=0,el círculo se convierte en un punto para rS=rSO ,los centros de los demás círculos de ruido se ubican de acuerdo a la ecuación anterior para Cfi sobre la recta que une al origen con el punto rSO.

Círculos de ruido para un transistor de 4GHz

• En el diseño de etapas amplificadoras con un mínimo o un valor deseado de ruido, con Ganancia de amplificación óptima, • En la figura de la carta de Smith a continuación, se sitúan: • Los círculos de ruido, y • Los círculos de Ganancia de amplificación constante, • Del factor de reflexión de la fuente.

• Círculos de ruido y de Ganancia de amplificación constante en una carta de Smith para un FET de GaAs para 4GHz. - - - - - - - - - - Amplificación ___________ Ruido

LA RESPUESTA DE GRAN SEÑAL Y LA DISTORSIÓN NO LINEAL

• Los parámetros de dispersión son: • Parámetros de pequeña señal como consecuencia, describen las características del FET solo para un control suficientemente pequeño. • Los parámetros S son especificados en las hojas de datos de los fabricantes. • Con estos datos es posible determinar: • La Ganancia de pequeña señal, • Las características del ruido. • Las características de estabilidad. • Estos datos no se aplican para el comportamiento de gran señal. • Los aporte de: • S11, S22 y S12, • Así como las fase de S11 y S22, • Se incrementan en general al aumentarse la potencia de salida.

• Para un alta potencia de salida del transistor: • Se dificulta el acoplamiento, especialmente para el acoplamiento banda ancha. • Con el incremento de la necesidad de control del sistema: • Se hace imprecisa la descripción de los parámetros S. • Se presenta comportamiento no lineal: • Cuando la potencia de salida alcanza valores aproximadamente 10dB por debajo de la potencia de saturación. • Durante la operación de los amplificadores de potencia, dependiendo del valor instantáneo de la señal: • Aparece tanto control de pequeña señal, como también control de gran señal

• Parámetros de dispersión del FET de potencia de GaAs de 1 vatio (MSC88004; UDs =9V, ID=500mA) para el rango de frecuencia de 2 hasta 10GHz; Impedancia de Onda ZL=50Ω. • S11 Reflexión de entrada, • S22 Reflexión de salida, • S21 Transmisión incidente, • S12x30 Transmisión reflejada. • No existe un método general y consolidado, para describir las características de gran señal de los FETs de GaAs. • Las características de gran señal, se deben determinar en forma general de manera experimental, de acuerdo a las condiciones de operación dadas. • Es muy importante en los Amplificadores de Potencia describir las características de gran señal, analizar los efectos de las distorsiones no lineales, y los métodos de optimización de los amplificadores de potencia.