Semana 06

Amplificadores de Alta Frecuencia Diseño: •Se necesita experiencia y cuidado. •Se debe compensar la transferencia de frecuencia, acoplamiento o S21. •Se usan herramientas CAD o CAE. Problemas en diseño: •Dependencia de frecuencia de los parámetros |S12| y |S21|. •La estabilidad depende de ello.

Amplificadores de Alta Frecuencia Para solucionar los problemas de dependencia de la frecuencia existen básicamente 4 procesos: •Sistemas de acoplamiento compensado.

•Retroalimentación

•Amplificadores Balanceados y redistribuidos

Amplificadores de Alta Frecuencia Sistemas de acoplamiento compensado Se genera para la frecuencia central un determinado grado de desacoplamiento en la entrada y salida de los transistores. Se mueve el punto de operación hacia las bajas frecuencias, quedando menos espacio para moverse a bajas frecuencias pero con mas espacio para las altas frecuencias. La función de transferencia correspondiente al sistema permanece constante dentro de un determinado rango de frecuencia

Amplificadores banda ancha de GaAs híbrido con sistema de acoplamiento

Amplificadores de Alta Frecuencia Retroalimentación Negativa Se considera como los mas sencillos y efectivos métodos de transferencia de banda ancha. Con ella se busca disminuir en contra-fase el efecto de S12. se usan resistencias externas para modificar los parámetros del amplificador (retroalimentación negativa). Si es a baja frecuencia se hace un análisis resistivo, si es alta frecuencia se hace un análisis de lo parámetros “S” que dependen del diseño del amplificador Amplificador de banda ancha con componentes de retroalimentación y condensadores de rechazo y compensación.

Amplificadores de Alta Frecuencia Retroalimentación Negativa

Análisis Resistivo

Ganancia de Voltaje

Impedancia de entrada

Análisis de Parámetros “S”

Factor de autorreflexión

Factor de transmisión inverso

Factor de transmisión directo

Impedancia de salida Con gm = pendiente.

Amplificadores de Alta Frecuencia Sistema Balanceado

Se conectan dos amplificadores en paralelo tanto del lado de la entrada como de la salida a través de una línea acopladora de Branch de 3 db o de un acoplador hibrido de 90º, se divide la potencia de entrada entre ambos amplificadores Si se cae un amplificador funciona el otro.

Al ser iguales los parámetros de los amplificadores los S12 y S21 dan cero. Desventaja: mayor costo y tamaño

Amplificadores de Alta Frecuencia Amplificador de ondas de paso

En sentido de la propagación la superpocision es constructiva y en la retroalimentación (sentido contrario) es destructiva Amplificador Distribuido

Amplificadores de Alta Frecuencia de un puerto Bajo determinadas condiciones de operación muestran una impedancia negativa entre sus puertos. ejemplo de ellos: •Diodo Túnel. •Diodo IMPATT. •El elemento GUNN. •El Diodo Varactor.

Amplificadores de Alta Frecuencia de un puerto Si llega a existir reflexión en la carga RL es absorbida por Zo que tiene el valor de la impedancia característica del circulador. El circulador garantiza que no exista reflexión en la entrada de la salida.

Circuito de un amplificador de reflexión con circulador Limite de estabilidad Zo = Rn

Amplificadores de un puerto Diodo Túnel Los diodos túnel están formados por uniones pn de semiconductores tipo p o n altamente dopados, El punto de operación para amplificación debe tomarse cerca del punto A mostrado en la grafica. Donde Rn toma valore negativos.

Curva característica diodo túnel

Amplificadores de un puerto Modelo equivalente del diodo amplificador, con frecuencia de corte aproxima a 100 GHz. Se busca que la frecuencia de resonancia (L) sea mayor a la frecuencia de corte ( C) para que nunca llegue a oscilar

La respuesta de operación queda limitada para las altas frecuencias por: • La Capacidad de bloqueo superficial Cj, • La Resistencia de trayectoria RB.

Amplificadores de reflexión Elemento GUNN y diodo de Avalancha Se alcanzan potencias mas altas que con los diodos túnel. El elemento GUNN presenta para determinadas frecuencias valores de conductancia negativa, esta característica del elemento GUNN se aprovecha para ganancia de amplificación. La frecuencia mas baja para la que esto ocurre coincide con el valor del inverso del tiempo de transito. Diodo IMPATT: Impact avalanche transit time. Dido TRAMPAT: Trapped plasma avalanche triggered transit. Con estos diodos se puede alcanzar altas potencias de salida en modo de operación de pulsos como las necesarias en aplicaciones de radar