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AMPLIFICADOR SINTONIZADO EN PEQUEÑA SEÑAL Fracner Manolo Pinto Cordova, Saul Maximo Chirinos Retuerto, Erick Celestino Eustaquio Vasquez Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica I.OBJETIVO Diseñar, simular, implementar y analizar un circuito básico sintonizado en pequeña señal. II.MARCO TEÓRICO Un amplificador sintonizado o un selector de frecuencia es utilizado para amplificar unas predeterminadas señales en A.C que trabajen a una sola frecuencia las señales pueden estar a escala de nano voltios y con mucho ruido. Usando el método de phasesensitive detection se pude obtener mejores señales, un ejemplo básico de esto es el usado por un radio el cual tiene que sintonizar una sola emisora y rechazar todas las demás frecuencias no deseadas como se visualiza en la figura 1 donde de 0 a f1 el valor es nulo ya que es rechazado por el amplificador sintonizado ya que sería otra señal y por siguiente podría ser ruido u otra emisora que nos causara ruido en la sintonización la región f1hasta f2 es la señal que deja pasar el amplificador sintonizado la señal deseada siendo fc la mitad de la distancia entre f1 y f2 donde sería la mitad aritmética entre los dos puntos y de f2 hasta frecuencias mayores es rechazada la señal ya que no es deseada por el amplificador sintonizado pero esto solo ocurre cuanto tenemos un amplificador ideal pero en el caso real hay unas pequeñas frecuencias que se escapan del amplificador sintonizado y crean un semiciclo de una señal sinusoidal donde podemos evidenciar una señal de fuga que empieza desde pequeñas frecuencias.

III. CUESTIONARIO 1. Obtenga ZS para el circuito ARGOS17.CIR especificando en forma generalizada las condiciones para que sean resonantes. Del circuito ARGOS17.CIR:

𝑍𝑆 =

1 𝑆𝐶 +

1 𝑆(𝐿1 +

𝑅𝐿2 ) 𝑅+𝑆𝐿2

Luego:

𝑍𝑆 =

𝐿1 𝐿2 𝑆 2 + 𝑅(𝐿1 + 𝐿2 )𝑆 𝐿1 𝐿2 𝐶𝑆 3 + 𝑅𝐶(𝐿1 + 𝐿2 )𝑆 2 + 𝐿2 𝑆 + 𝑅2

Para que resuene se tiene que cumplir que:

−𝐿1 𝐿2 𝜔2 𝑅 − 𝑅𝐶(𝐿1 + 𝐿2 )𝜔2 = 𝑅(𝐿1 + 𝐿2 )𝜔 𝐿2 − 𝐿1 𝐿2 𝐶𝜔 2

2. Culmine el diseño de ARGOS17.CIR para que el sistema sea resonante y obtenga la representación GLC equivalente señalando el valor de cada componente.

Yeq = CS +

1 S(L2 + L1 ) L2 2 G

Datos:

+

L2 +L1

(−SL1 L2 G + L2 + L1 )

(SL1 L2 G + L2 + L1 )(−SL1 L2 G + L2 + L1 )

f = 50 KHz, L1 = 38 mH, L2 = 14.25 mH, R = 15 KΩ Hallando la admitancia equivalente 1

Yeq = CS +

(

1

L1 S L2 S 1 1 L1 S

+

+ G)

L2 S

+G

= CS +

L 2G

SL2 G + 1 S2 L1 L2 G + S(L2 + L1 )

Yeq

2 (−SL1 L2 G + L2 + L1 ) 1 L +L = CS + + 2 21 2 2 2 S(L2 + L1 ) −S L1 L2 G + (L2 + L1 )2

Yeq

2 (−jωL1 L2 G + L2 + L1 ) 1 L2 +L1 = jωC + + 2 2 2 2 jω(L2 + L1 ) ω L1 L2 G + (L2 + L1 )2

L

Yeq =

S3 CL1 L2 G + S2 C(L2 + L1 ) + SL2 G + 1 S2 L1 L2 G + S(L2 + L1 )

Yeq =

−jω3 CL1 L2 G − ω2 C(L2 + L1 ) + jωL2 G + 1 −ω2 L1 L2 G + jω(L2 + L1 )

Yeq =

−ω2 C(L2 + L1 ) + 1 + jωL2 G − jω3 CL1 L2 G −ω2 L1 L2 G + jω(L2 + L1 )

Yeq = jωC − j [

ωL1 L2 3 G2

+

+

ω2 C(L2 + L1 )2 − (L2 + L1 ) = ω2 L1 L2 2 G2 − ω4 CL1 2 L2 2 G2 C=

ω2 L1 L2 2 G2 4 ω L1 2 L2 2 G 2 +

G

1 ω(L2 + L1 )

Para que resuene se tiene que cumplir que −ω2 C(L2 + L1 ) + 1 ωL2 G − ω3 CL1 L2 G = −ω2 L1 L2 G ω(L2 + L1 )

2

L2 +L1

(ω2 L1 2 L2 2 G 2 + (L2 + L1 )2 ) L2 2 G 2 (ω2 L1 L2 G 2 + (L2 2

]

+ L1 )2 )

Ceq = C = 200 pF

1

Leq = 1 L2 +L1

+ L2 + L1 ω2 (L2 + L1 )2

Geq =

+

ω2 L1 L2 3 G2 L2 +L1 (ω2 L1 2 L2 2 G2 +(L2 +L1 )2 )

L2 2 G (ω2 L1 2 L2 2 G 2 + (L2 + L1 )2 )

= 51 mH

= 4.73 μΩ−1

Reemplazando datos

C = 197.19 pF (200 pF valor comercial) 1

Yeq = CS +

1

L1 S L2 S 1 1 L1 S

Yeq = CS +

(

+

+ G)

L2 S

+G

= CS +

SL2 G + 1 S2 L1 L2 G + S(L2 + L1 )

SL2 G + 1 S(SL1 L2 G + L2 + L1 )

Yeq = CS +

1 L2 +L1

S

+

L2 +L1 −1 L1 L2 +L1 L1 L2 G

SL1 L2 G + L2 + L1 L2 2 G

Yeq

1 L2 +L1 = CS + + S(L2 + L1 ) SL1 L2 G + L2 + L1

3. Simule en SPICE el circuito ARGOS17.CIR y efectúe el barrido de frecuencia desde 0.5 Khz a 1Mhz; señale la frecuencia central y el ancho de banda.

4. Simule en SPICE el circuito ARGOS18.CIR y efectúe el barrido de frecuencia desde 0.5 Khz a 50 Mhz.