Etapa Mezclador en Am

8/11/2019 Etapa Mezclador en Am

1/70

Electrnica de Comunicaciones

CONTENIDO RESUMIDO:

1- Introduccin2- Osciladores

3- Mezclado res .

4- Lazos enganchados en fase (PLL).

5- Amplificadores de pequea seal para RF.

6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoelctricos.

7- Amplificadores de potencia para RF.

8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).

9- Demoduladores de ngulo (FM, FSK y PM).

10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).11- Moduladores de ngulo (PM, FM, FSK y PSK).

12- Tipos y estructuras de receptores de RF.

13- Tipos y estructuras de transmisores de RF.

14- Transceptores para radiocomunicaciones

ATE-UO EC mez 00


2/70

3- Mezcladores

ATE-UO EC mez 01

Idea fundamental:

Obtener una seal cuya frecuencia sea la suma o la diferencia de

la frecuencia de otras dos

Mezclador

Seal de

frecuencia f2

Seal de

frecuencia f1

Seal d e fr ecuenc ias (f1+ f2)y f1- f2

O seal de f rec uenc ia (f1+ f

2)

O seal de f rec uenci a f1- f2

Mucho ms difcil


3/70

ATE-UO EC mez 02

Mezclador que genera (f1+ f2) y f1- f2

Mezclador

ve2de

frecuencia f2

ve1de

frecuencia f1

vs

de frecuencias

(f1+ f2) y f1- f2

ve2

ve1

vs

f1 = 3 MHz

f2 = 5 MHz

f2- f1= 2 MHz

f1+f2= 8 MHz

f1 f2 (f1+ f2)(f2- f1)


4/70

ATE-UO EC mez 03

Cmo generar una seal con frecuencias (f1+ f2) y f1- f2

partiendo de dos de frecuencias f1y de f2?

Un poco de trigonometra:

sen(A+B) = senAcosB + senBcosA

sen(A-B) = senAcosB - senBcosA

Luego:

senAcosB = 0,5[sen(A+B) + sen(A-B)] (3)

senBcosA = 0,5[sen(A+B) - sen(A-B)] (4)

cos(A+B) = cosAcosB - senAsenBcos(A-B) = cosAcosB + senAsenB

Luego:

cosAcosB = 0,5[cos(A+B) + cos(A-B)] (1)

senAsenB = 0,5[cos(A-B) - cos(A+B)] (2)

cos(2A) = cos2Asen2A y 1 = cos2A + sen2A

Luego:

cos2A = 0,5[1 + cos(2A)] (5)

sen2A = 0,5[1 - cos(2A)] (6)


5/70

ATE-UO EC mez 04

Particularizamos al caso de seales (usando la expresin (1)):

cosw1tcosw2t = 0,5cos(w1+w2)t + 0,5cos(w1-w2)t

Basta con multiplicar las seales para obtener la seal deseada

Lo mismo pasa con (2-4), pero con determinados desfases

Qu pasa si las seales que se mezclan no estn en fase?

Componente de

frecuencia f1+f2

Componente de

frecuencia f1- f2

cosw1tcos(w2t+f) = 0,5cos[(w1+w2)t+f] + 0,5cos[(w1-w2)tf]

Componente de

frecuencia f1+f2

Componente de

frecuencia

f1- f2

El desfase fslo provoca desfases,

no nuevas componentes


6/70

ATE-UO EC mez 05

Cmo multiplicar dos seales (I)?

Usando un multiplicador analgico clsico no adecuado para alta

frecuencia.

Usando dispositivos de respuesta cuadrtica:

vs= V0+ k(V1cosw1t + V2cosw2t)2=

V0+ k(V12cos

2w1t + V2

2cos

2w2t + 2V1cosw1tV2cosw2t); usamos (1) y

(5):

vs= V0+ 0,5kV12 + 0,5kV2

2+0,5kV12cos(2

w1t) + 0,5kV22cos(2

w2t) +

kV1V2cos(w1+w2)t + kV1V2cos(w1-w2)t

Componente

de continuaComponente de

frecuencia 2f1

Componente de

frecuencia 2f2

Componente de

frecuencia f1+f2Componente de

frecuencia

f1-f2

Seal defrecuencia f2

Seal de

frecuencia f1

+ kx2Nos sobran las componentes de

continua y de frecuencias 2f1y 2f2


7/70

Usando dispositivos de respuesta proporcional +cuadrtica:

vs= V0+ kA(V1cosw1t + V2cosw2t) + kB(V1cosw1t + V2cosw2t)2=

V0+ kA(V1cosw

1t + V2cosw

2t) + kB(V12cos

2

w

1t + V22

cos2

w

2t +2V1cosw1tV2cosw2t); usamos (1) y (5):

vs= V0+ 0,5kBV12+ 0,5kBV2

2+ kAV1cosw1t + kAV2cosw2t +

0,5kBV12cos(2

w1t) + 0,5kBV22cos(2

w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t +

kBV1V2cos(w

1-w

2)t

ATE-UO EC mez 06

Cmo multiplicar dos seales (II)?

Componente

de continua

Componente

de frecuencia f1

Componente de

frecuencia 2f2Componente de

frecuencia f1+f2

Componente de

frecuencia f1-f2

Seal defrecuencia f2

Seal de

frecuencia f1

+ kAx + kBx2Nos sobran las componentes de

continua y de frecuencias f1, f22f1y 2f2

Componente de

frecuencia 2f1

Componente

de frecuencia f2


8/70


9/70ATE-UO EC mez 08

Ejemplos (I)

Dispositivo cuadrtico con:

V0= 0 V1= V2 k= 0,5ve1

f1

f1

ve2f2

f20 2f1 2f2(f1+ f2)(f2- f1)

( di spos itiv o cu adrtico)

vs

Es ms difcil filtrar el caso

real (cuadrtico) para aislar

una nica frecuencia

vs (ideal)

(f1+ f2)(f2- f1)



Ejemplos (II)

Dispositivo proporcional + cuadrtico con:

V0= 0 V1= V2 kA = 0,25 kB = 0,5

ve1

f1

f1

ve2f2

f20 2f1 2f2

Ms difcil de filtrar para

aislar una nica frecuencia

vs (ideal)

(f1+f2)(f2-f1)

(f1+ f

2)(f

2- f

1)

( dispos i t ivo propo rc ional +

cu adrtico )

vs



Por qu es importante que el mezclador genere el mnimo

nmero posible de componentes en la mezcla?

Para facilitar el filtrado.

Ms importante an: para facilitar el filtrado cuando las seales

de entrada no son seales senoidales puras.

ve2de

frecuencia f2

ve1de frecuencias

f1Ay f1B

Mezclador

vs

Mezclador ideal. Componentes de

frecuencias:

(f1A+f2), (f1B+f2), f1A-f2 y f1B-f2

Mezclador cuadrtico. Componentes

de frecuencias:

0, (f1A+f2), (f1B+f2), f1A-f2, f1B-f2,

2f1A, 2f1By 2f2

Mezclador proporcional + cuadrtico.

Componentes de frecuencias:

0, (f1A+f2), (f1B+f2), f1A-f2, f1B-f2,

f1A, f1B, f2,2f1A, 2f1By 2f2

An ms difcil de filtrar para

aislar una nica frecuencia



Objetivos de la realizacin fsica de los

mezcladores con dispositivos electrnicos

Comportamiento adecuado a las frecuencias de trabajo.

Uso de dispositivos con comportamiento lo ms parecido acuadrtico, sin trminos apreciables en x, x3, x4, etc.

Cancelacin de componentes indeseadas por simetras en los

circuitos.

Pasivo s (diod os)

Act ivo s (transis tores)

SimplesEqui l ibrados

Doblemente equ i l ibrados

Tipos de

mezcladoresSimplesEqui l ibrados

Doblemente equi l ibrado s



Mezcladores con diodos. Ideas generales (I)

2

1

0

-2

-1

20100 30-20 -10-30

iD[mA]

vD[mV]

Modelo proporcional+ cuadrtico

Modelo exponencial

iD= IS(eV

D/V

T -1)

iD

vD

+

-

IS= 1 mA

VT= 26 mV

iD= kAvD+ kBvD2

kA= 4,46710-5

kB= 7,98410-4

Casi coinciden en este margen de

tensiones ( 30 mV)


14/70

iD[mA] 2

1

0

-2

-1

40200 60-40 -20-60vD[mV]

Modelo exponencial

Mezcladores con diodos. Ideas generales (II)

Comportamiento con niveles mayores de tensin

Comportamiento

muy distinto en estemargen.

El equivalente tendra un comportamiento ms

complejoiD= kAvD+ kBvD2+ kCvD

3+ kDvD4+ kEvD

5+ ...

Es muy importante que los niveles

de las seales sean los correctos.

Se generaran

componentes de

otras frecuencias. ATE-UO EC mez 13

Modelo proporcional

+ cuadrtico


15/70

Teora del mezclador con un diodo

+

v1= V1cosw1t

v2= V2cosw2t

vs

Idea general

Ecuaciones:

vs+ vD= v1+ v2vs= RiD

iDkAvD+ kBvD2

vsR[0,5kBV12+ 0,5kBV2

2+ kAV1cosw1t + kAV2cosw2t + 0,5kBV12cos(2

w1t)

+ 0,5kBV22cos(2

w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

vs


16/70

Mezclador con un diodo. Realizacin prctica

++

-

vsR

v1

v2

+

ATE-UO EC mez 15

+

-

vsR

+v1

v2

+

+ -vD

Realizacin prctica con terminal

comn en las fuentes y la carga

+

-

vsR+

v1 v2

+

+ -vD

R1 R1

Realizacin prctica sin

transformador y con terminal

comn en las fuentes y la carga


17/70

Teora del mezclador equilibrado

con dos diodos

ATE-UO EC mez 16

+ +

-

vsR

v1

v2

+

+ -vD

iD

v2

+R

+v1

+

-vs1

+ -vD1 iD1

+

-

vs2+

v1

iD2+ -vD2

R

+

-

vs

vs1R[0,5kBV12+ 0,5kBV2

2+ kAV1cosw1t + kAV2cosw2t + 0,5kBV12cos(2

w1t)

+ 0,5kBV22

cos(2w

2t) + kBV1V2cos(w

1+w

2)t + kBV1V2cos(w

1-w

2)t]vs2R[0,5kBV1

2+ 0,5kBV22- kAV1cosw1t + kAV2cosw2t + 0,5kBV1

2cos(2w1t)

+ 0,5kBV22cos(2

w2t) - kBV1V2cos(w1+w2)t - kBV1V2cos(w1-w2)t]

vs= vs1- vs2= 2R[kAV1cosw1t + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

Slo nos sobra la componente de frecuencia f1


18/70

Mezclador equilibrado con dos

diodos. Realizacin prctica.

ATE-UO EC mez 17

v2

+R

+v1

+

-vs1

+ -vD1 iD1

+

-

vs2+

v1

iD2+ -vD2

R

+

-

vs

vs= R(iD1- iD2) = vs1- vs2

Lo mismo que en el caso anterior

+ -vD1

+ -vD2

+

-vsR

v2

++

v1

iD1

iD2

iD1- iD2

1:1:1 1:1:1


19/70

Teora del mezclador doblemente equilibrado con cuatro diodos (I)

ATE-UO EC mez 18

R

+v1

+ -vD1 iD1

+v1

iD2vD2

R

+ -

v2

+

+

-

v13

+

-

v24

+

-

vs

i13

i24

vD3

-+iD3

vD4- +iD4

Ecuaciones:

iD= f(vD) kAvD+ kBvD2iD1f(v1+ v2)

iD2f(-v1+ v2)

iD3f(v1- v2)

iD4f(-v1- v2)

vs= v13- v24= i13R - i24R =

R[iD1- iD3- (iD2- iD4)] =

R[iD1- iD3- iD2+ iD4] =

Por tanto:

vsR[f(v1+ v2) - f(v1- v2) - f(-v1+ v2) + f(-v1- v2)]


20/70

ATE-UO EC mez 19

f(v1+ v2) 0,5kBV12

+ 0,5kBV22

+ kAV1cosw1t + kAV2cosw2t + 0,5kBV12

cos(2w1t) +0,5kBV22cos(2w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

-f(-v1+ v2) -0,5kBV12- 0,5kBV2

2+ kAV1cosw1t - kAV2cosw2t - 0,5kBV12cos(2w1t)- 0,5kBV2

2cos(2w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

-f(v1- v2) -0,5kBV12

- 0,5kBV22

- kAV1cosw1t + kAV2cosw2t - 0,5kBV12

cos(2w1t) -0,5kBV22cos(2w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

f(-v1- v2) 0,5kBV12+ 0,5kBV2

2- kAV1cosw1t - kAV2cosw2t + 0,5kBV12cos(2w1t) +0,5kBV2

2cos(2w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

Teora del mezclador doblemente equilibrado con cuatro diodos (II)


f(v) 4[kBV1V2cos(w1+w2)t + kBV1V2cos(w1-w2)t]

vs4RkB[V1V2cos(w1+w2)t + V1V2cos(w1-w2)t]

Finalmente slo habr componentes

de (f1+f2) y de

f1-f2


21/70

Teora del mezclador doblemente equilibrado con cuatro diodos (III)

ATE-UO EC mez 20

Ecuaciones:

iD= f(vD) kAvD+ kBvD2iD1f(v1- v2)

iD2f(-v1+ v2)

iD3f(v1+ v2)

iD4f(-v1- v2)i13= iD1- iD3

I24= iD2- iD4

vs= -(i13+ i24)R =

R[-iD1+ iD3- iD2+ iD4] =Por tanto:


R

+v1

+ -vD1 iD1

+v1

iD2

vD2

+ -

v2

+

-+ vs

i13

i24

vD3

-+iD3

vD4- +iD4

v2+

Otra forma de realizar el conexionado

Es la misma ecuacin que en el caso anterior, por lo

que slo habr componentes de (f1+f2) y de

f1-f2


22/70

Mezclador doblementeequilibrado

con cuatro diodos. Realizacin

prctica (I)

ATE-UO EC mez 21

+

-

vsRv2+

+v1

1:1:1 1:1:1

R

+v1

+v1

R

v2+

+

-

vsComo antes:

vs4RkBV1V2cos(w1+w2)t +4RkBV1V2cos(w1-w2)t


23/70

Mezclador doblementeequilibrado con

cuatro diodos. Realizacin prctica (II)

ATE-UO EC mez 22

Otra forma de

dibujar el circuito

+

-

vsR

v2

+

+

v1

1:1:1

1:1:1

Anillo de diodos

(normalmente diodos Schottky)


24/70


25/70

Mdulos comerciales de mezcladores doblementeequilibrados (I)

ATE-UO EC mez 24

Mezclador

Osc i lador Local

(term inal L)

Seal de RF

(term inal R)

Salida de IF

(terminal I)

Circuito interno del mdulo


26/70

Mdulos comerciales de mezcladores doblementeequilibrados (II)

ATE-UO EC mez 25


27/70

Carga de salida de un mezclador con diodos (I)

++

-vsR

v1

v2

+

+ -vD

En todos los casos se

ha supuesto que la

carga era resistiva

Mezclador

ve2de

frecuencia f2

ve1de

frecuencia f1

vsde frecuencias

(f1+ f2) y f1- f2

Frecuencia

f1- f2

Lo normal es conectar

un filtro a la salida

Ze filtro

La Ze filtrono va a ser resistiva, sino que va a depender dela frecuencia

Hay que buscar un tipo de filtro con Ze filtroindependientede la frecuencia. Se puede usar un diplexor

ATE-UO EC mez 26


28/70

R

L

C

R

L

C

Ecuaciones:

Ze1 = Ls + R/(RCs + 1) =

(RLCs2+ Ls + R)/(RCs + 1)

Ze2 = 1/Cs + RLs/(Ls + R) =

(RLCs2+ Ls + R)/[(Ls + R)Cs]

Ze,

Ye

Ze1,

Ye1

Ze2,

Ye2

Ye1 = (RCs + 1)/(RLCs2+ Ls + R)

Ye2 = (Ls + R)Cs/(RLCs2+ Ls + R)

Ye = (LCs2+ 2RCs + 1)/(RLCs2+ Ls + R)

Ze = R(LCs2

+ Ls/R + 1)/(LCs2

+ 2RCs + 1)Por tanto, para queZe = Rhace falta:

Carga de salida de un mezclador con diodos (II)

Diplexor

L/C = 2R2

ATE-UO EC mez 27


29/70

vs1/ve = 1/(LCs2+ Ls/R + 1)

vs2/ve = LCs2/(LCs2+ Ls/R + 1)

Sustituimos R = (L/2C)1/2:

vs1/ve = 1/(LCs2+ (2LC)1/2s + 1)

vs2/ve = LCs2/(LCs2+ (2LC)1/2s + 1)

Carga de salida de un mezclador con diodos (III)

Calculamos las funciones de

transferencia

ATE-UO EC mez 28

R

LC

R

L

C

+

-vs2

+

-

vs1

+

-

ve

0,1fC fC 10fC-40

-30

-20

-10

0

10[dB]

vs2/vevs1/ve

C d lid d l d di d (IV)


30/70

vs1(jw)/ve(jw)= 1/(1 - LCw2+ j(2LC)1/2

w

vs2(jw)/ve(jw)= -LCw2/(1 - LC

w

2+ j(2LC)1/2w

Llamamosw

Ca law

tal que

vs1(jw

)/ve(jw

C)

=

vs2(jw

)/ve(jw

C)

Entonces:wC= 1/(LC)

1/2,fC= wC/2pyvs1/ve(jwC) = -3dB

Carga de salida de un mezclador con diodos (IV)

ATE-UO EC mez 29 0,1fC fC 10fC-40

-30

-20

-10

0

10[dB]

vs2/vevs1/ve

R

L

C

R

L

C

+

-vs2

+

-vs1

+

-ve

R

L

C

R

L

C

R

L

C

R

L

C

+

-vs2

+

-

+

-vs2

+

-vs1

+

-

+

-vs1

+

-ve

+

-

+

-ve

Conocidas las frecuenciasfsum= f1+ f2yfdif= f1- f2,fCdebe colocarse

centrado entre ellas en el diagrama de Bode (que es logartmico):

fC= (fsumfdif)1/2

Resumen:

fC= (fsumfdif)1/2

fC= 1/[2p(LC)1/2]L/C = 2R2 fC

fdif

fsum

T d l l d t i t bi l


31/70

Teora del mezclador con un transistor bipolar

Ecuaciones:

vBE= v1+ v2vs= RiC

iCISC+kAvBE+ kBvBE2

vsR[ISC+0,5kBV12+ 0,5kBV22+ kAV1cosw1t + kAV2cosw2t +0,5kBV1

2cos(2w1t) + 0,5kBV2

2cos(2w2t) + kBV1V2cos(w1+w2)t +

kBV1V2cos(w1-w2)t]Nos sobran las componentes de

continua y de frecuencias f1, f22f1y 2f2ATE-UO EC mez 30

+

v1= V1cosw1t

v2= V2cosw2t

vs

Idea general

Realizacin

prctica sin

terminal comnen las fuentes

R+

-

vs

+

-vBE

+v1

v2

+

+ VCC

iC

IC (VEB=0)= -ISC

Mezclador con un transistor bipolar Realizaciones prcticas (I)


32/70

RB

iB

Polarizacin, pero

manteniendo la

operacin no lineal

Mezclador con un transistor bipolar. Realizaciones prcticas (I)

ATE-UO EC mez 31

R +

-

vs

+

-vBE

+v1

v2

+

+ VCC

iC

+v1

v2

+

vBE

R+

-

vs

+

-

+ VCC

iC

Realizacin prctica con

transformador

Mezclador con un transistor bipolar Realizaciones prcticas (II)


33/70

RB

iB

Polarizacin, pero

manteniendo la

operacin no lineal

Mezclador con un transistor bipolar. Realizaciones prcticas (II)

ATE-UO EC mez 32

R +

-

vs

+

-vBE

+v1

v2

+

+ VCC

iC

vBE

R+

-

vs

+

-+

v1 v2

+

+ VCC

iC

Realizacin prctica sin transformador.

Ahora vBE= v1- v2,pero las componentes

finales son las mismas

Mezclador con un transistor bipolar Realizaciones prcticas (III)


34/70

RB

iB

Polarizacin, peromanteniendo la

operacin no lineal

Mezclador con un transistor bipolar. Realizaciones prcticas (III)

ATE-UO EC mez 33

R +

-

vs

+

-vBE

+v1

v2

+

+ VCC

iC

Realizacin prctica sin transformador.

Ahora vBE= (v1+ v2)/2,pero las

componentes finales son las mismas

vBE

R

+

-

vs

+

-

+ VCC

iC

+v1

v2

+

R1 R1

Mezclador con un transistor bipolar Realizaciones prcticas (IV)


35/70

Mezclador con un transistor bipolar. Realizaciones prcticas (IV)

ATE-UO EC mez 34

Filtrado de la frecuencia deseada

RB

+v1

v2

+

+ VCC

RC

+ VCC

RB

+v1

v2

+ R

+

-vs

LR

CR

CB

Circuito

resonante

Mezclador con varios transistores bipolares


36/70

Mezclador con varios transistores bipolares

ATE-UO EC mez 35

Se puede conseguir cancelacin de componentes

indeseadas por simetras

Montajes equilibrados y doblemente equilibrados

Slo nos sobra la

componente de frecuencia f1.

Se cancelan las de f22f1y 2f2

Ejemplo de mezclador

equilibrado

vBE1+

vBE2

+

Q1

VCC

R

iC1

1:1:1

iC2

+

--

Q2

+

vS

+

-v1

v2

1:1:1

Teora general del mezclador con un transistor de


37/70


efecto de campo (JFET, MOSFET o MESFET) (I)

ATE-UO EC mez 36

Diapositiva de la asignatura Dispositivos Electrnicos

VDS [V]

ID [mA]4

2

84 120VGS = -2V

VGS = -1,5V

VGS = -1V

VGS = -0,5V

VGS = 0V

VGS = -VPO

Clculo de las corrientes en la zona de fuente

de corriente (canal contrado)

ATE-UO Trans 94

ID0PO

Partimos de conocer el valor de la corriente de drenador

cuando VGS = 0 y el canal est contrado, ID0PO.

Tambin se conoce la

tensin de contraccin

del canal, VPO

Ecuacin ya conocida:

VDSPO = VPO + VGS

Muy importante

Ecuacin no demostrada:

IDPO ID0PO(1 + VGS/VPO)2

IDPO

VDS [V]

ID [mA]4

2

84 120VGS = -2V

VGS = -1,5V

VGS = -1V

VGS = -0,5V

VGS = 0V

VGS = -VPO

VDS [V]

ID [mA]4

2

84 120VGS = -2V

VGS = -1,5V

VGS = -1V

VGS = -0,5V

VGS = 0V

VDS [V]

ID [mA]4

2

84 120 VDS [V]

ID [mA]4

2

84 120

ID [mA]4

2

4

2

84 120VGS = -2V

VGS = -1,5V

VGS = -1V

VGS = -0,5V

VGS = 0V

VGS = -VPOVGS = -VPO



ATE-UO Trans 94



ATE-UO Trans 94

ID0PO



ID0PO


cuando VGS = 0 y el canal est contrado, ID0PO.Partimos de conocer el valor de la corriente de drenador


Tambin se conoce la


del canal, VPO

Tambin se conoce la


del canal, VPO

Tambin se conoce la


del canal, VPO


VDSPO = VPO + VGS


VDSPO = VPO + VGS

Muy importante



IDPO



IDPOIDPO


38/70



39/70

Ecuaciones del transistor bipolar:

iC=ISC- FISE+ FISEeVBE/VTISC+kAvBE+ kBvBE2 + kCvBE3+ kDvBE4+

Ecuaciones del transistor de efecto de campo:

IDPOID0PO(1 + VGS/VPO)2= ID0PO+ 2ID0POVGS/VPO+ ID0PO(VGS/VPO)

2

Slo hemos considerado

es to s trm inos , pero hay ms

ATE-UO EC mez 38

Prct icamente slo hay estos trm inos

Un transistor de efecto de campo tiene una respuesta

ms cuadrtica irve mejor para hacer mezcladores


efecto de campo (JFET, MOSFET o MESFET) (III)

Mezclador con un JFET Realizacin prctica


40/70

C1

+v1

+

v2

C2RG

RS

+ VCC

LR

CR

Circuito

resonante

R

C3

+

-vs

RBR

+

-

vs+

v1 v2

+

+ VCC

LR

CR

R

C3

RBR

+

-

vs

+

-

+

--

vs+

v1

+v1 v2

+

+ VCC

LR

CR

R

C3

ATE-UO EC mez 39

Mezclador con un JFET. Realizacin prctica

Mezclador con dos JFETs Realizacin prctica (I)


41/70

Ejemplo de mezclador equilibrado con dos JFETs (I)

Mezclador con dos JFETs. Realizacin prctica (I)

ATE-UO EC mez 40

Slo habr componentes de f1, (f1+f2) y de f1-f2

vS++ VCC

R

1:1:1

+

-

v1

v2

1:1:1

RS

CSRS

CS

Mezclador con dos JFETs Realizacin prctica (II)


42/70

Ejemplo de mezclador equilibrado con dos JFETs (II)

Mezclador con dos JFETs. Realizacin prctica (II)

ATE-UO EC mez 41

Slo habr componentes de f1, (f

1+f

2) y de

f1-

f2

vS++

VCC R

1:1:1

+

-

v1

v2

1:1:1

RS

CS

Ejemplos de esquemas reales de mezcladores


43/70


equilibrados con JFETs (obtenidos del ARRL Handbook 2001) (I)

ATE-UO EC mez 42



44/70


equilibrados con JFETs (obtenidos del ARRL Handbook 2001) (II)

ATE-UO EC mez 43

Mezclador con un MOSFET de doble puerta


45/70

Mezclador con un MOSFET de doble puerta

+

-

vs

C1

+v1

+

v2

C2

RG1RS

+ VCC

LR

CR

Circuito

resonante

R

C3

G1

D

S

G2

CS

RG2

G1

D

S

G2

Acumulacin

G1

D

S

G2

Deplexin

ATE-UO EC mez 44

MOSFET de doble puerta comercial (I)


46/70

ATE-UO EC mez 45

MOSFET de doble puerta comercial (I)

MOSFET de doble puerta comercial (II)


47/70

ATE-UO EC mez 46

MOSFET de doble puerta comercial (II)

MOSFET de doble puerta comercial (III)


48/70

ATE-UO EC mez 47

MOSFET de doble puerta comercial (III)

BF961

VG2S= 4 V

MOSFET de doble puerta comercial (IV)


49/70

MOSFET de doble puerta comercial (IV)

ATE-UO EC mez 48

BF998

MOSFET de doble puerta comercial (V)


50/70

MOSFET de doble puerta comercial (V)

BF998

ATE-UO EC mez 49

Comportamiento frente a la tensin en cada una de las puertas

Teora bsica de una etapa diferencial (I)


51/70

Teora bsica de una etapa diferencial (I)

Ecuaciones:

iC1 IsevBE1/VT iC2 ISe

vBE2/VT

iO= iC1/+iC2/

vd= vB1- vB2= vBE1- vBE2

+ VCC

R

iC1

+

-

vsQ1

vBE1

+

-vBE2

+

-

iC2

+

-

R

+ -

- VCC

Q2

vB1vB2

iO

+

-vd

Por tanto:

iC1 iO/(1+ e-vd/VT)

iC2

iO/(1+ evd/VT)

ATE-UO EC mez 50

Teora bsica de una etapa diferencial (II)


52/70

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

0

0,5

1

1,5

4

vd/VT

p ( )

iC1/(iO) 1/(1 + e-vd/VT)

iC2/(iO) 1/(1 + evd/VT)

ATE-UO EC mez 51

+ VCC

R

iC1

vsQ1

iC2

R

+ -

- VCC

Q2

iO

+

-vd

iC2/(iO) iC1/(iO)

Se observa que ambas funciones son

muy lineales alrededor de vd/VT= 0

iC1/(iO) 0,5 + 0,25vd/VT

iC2/(iO) 0,5 - 0,25vd/VT

Expresin vlida para -1 < vd/VT< 1

Teora bsica de una etapa diferencial (III)


53/70

p ( )

ATE-UO EC mez 52

+ VCC

R

iC1

vsQ1

iC2

R

+ -

- VCC

Q2

iO

+

-vd

iC1 iO0,5 + 0,25iOvd/VT

iC2 iO0,5 - 0,25iOvd/VT

vs= R(iC2- iC1) -0,5R

iOvd/VT

Luego: vs= -0,5RiOvd/VT

Es decir, la tensin de salida es

producto de la tensin de entrada

y del valor de la fuente de

corriente

- VCC

iO iO

- VCC

La etapa diferencial como mezclador (I)


54/70

p ( )

ATE-UO EC mez 53

Hacemos:

vd= v1= V1cosw1t

iO= IOdc+ gOV2cosw

2tPor tanto:

vs= -(0,5RIOdc/VT)(V1cosw1t) -

(0,5R

gO/VT)(V1cosw1t)(V2cosw2t)

vs= -(0,5RIOdc/VT)V1cosw1t -

(0,25R

gO

/VT

)V1

V2

cos(w

1

+w

2

)t -

(0,25R

gO/VT)V1V2cos(w1 - w2)t

Es decir:

Componente de

frecuencia f1

Componente de

frecuencia f1+f2

Componente de

frecuencia f1-f2

+ VCC

R

iC1

vsQ1

iC2

R

+ -

- VCC

Q2

iO+v1

+v2

0,6 V

Q3

La etapa diferencial como 1:1:1


55/70

p

mezclador (II)

2:1:1

+ VCC

Q1 Q2

+v1

+v2

1:1:1

+ VCC

R1

Q3

R2

R3

R4

R5

C1

C2

C3

vS

+

-

ATE-UO EC mez 54

Ejemplo de esquema real de mezclador con etapa


56/70

j p q p

diferencial (obtenidos de una nota de aplicacin de Intersil)

ATE-UO EC mez 55

Circuito integrado CA3028

Condensadores para cancelar la

reactancia magnetizante del

transformador

+ VCC Teora bsica de la clula de


57/70

Q2

- VCC

IO

+v2

Q1

CC

R

iC11

Q11

R

vs+ - Q12

iC12

iC1 iC2

i1 i2

+v1

Teora bsica de la clula de

Gilbert (I)

iC21

Q21 Q22

iC22

ATE-UO EC mez 56

Teora bsica de la Ecuaciones:


58/70

ATE-UO EC mez 57

clula de Gilbert (II)Ecuaciones:

vs= (i2- i1)R = (iC12+ iC22- iC11- iC21)R

iC11 iC10,5 + 0,25iC1v1/VT

iC12

iC10,5 - 0,25

iC1v1/VT

iC21 iC20,5 - 0,25iC2v1/VT

iC22 iC20,5 + 0,25iC2v1/VT

iC1

IO

0,5 + 0,25

IO

v2

/VT

iC2 IO0,5 - 0,25IOv2/VT

Q2

- VCC

IO

+v2

Q1

+ VCC

R

iC11

Q11

R

vs+ - Q12

iC12

iC1 iC2

i1 i2

+v1

iC21

Q21

Q22

iC22

Q2

- VCC

IO

+v2

Q1

+ VCC

R

iC11

Q11

R

vs+ -

vs+ - Q12

iC12

iC1 iC2

i1i1 i2i2

+v1 +v1

iC21

Q21

Q22

iC22

Por tanto:

iC12- iC11 -0,5iC1v1/VT=

-0,25

IOv1/VT- 0,125IOv1v2/VT

2

iC22- iC21 0,5iC2v1/VT=

0,25

IOv1/VT- 0,125IOv1v2/VT

2

vs= - 0,25RI

O

v1

v2

/VT

2

La clula de Gilbert como mezclador (I)


59/70

ATE-UO EC mez 58

vs= - 0,25RIOv1v2/VT

2

Hacemos:v1= V1cosw1t

v2= V2cosw2t

Por tanto:

vs

= -(0,25

RIO

/VT

2)(V1

cosw

1

t)(V2

cosw

2

t)

vs= -(0,125RIO/VT

2)V1V2cos(w1 + w2)t

-(0,125

RIO/VT2)V1V2cos(w1 - w2)t

Es decir:

Componente defrecuencia f1+f2

Componente de

frecuencia f1-f2

La clula de Gilbert como mezclador (II)


60/70

+ VCC

1:1:1

vS

+

-

+ Vp1

2:1:1

+

v1

+v2

2:1:1

+ Vp2

( )

Para que la etapa est

correctamente polarizada:

VCC> Vp1> Vp2

ATE-UO EC mez 59

La clula de Gilbert como mezclador (III)


61/70

( )

ATE-UO EC mez 60

+ VCC

1:1:1

vS

+

-

+ Vp1

+ Vp2

1:1

+v1

1:1

+

v2

VCC> Vp1> Vp2

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert:


62/70

ATE-UO EC mez 61

j p

el SA602A (NE602) (I)

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (II)


63/70

ATE-UO EC mez 62

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (II)

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (III)


64/70

ATE-UO EC mez 63

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (III)

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (IV)


65/70

j p ( )

Circuito de entrada de bajo niv el (RF)

ATE-UO EC mez 64

Ejemplo de mezclador con clula de Gilbert: el SA602A (V)


66/70

Osci lador

j p ( )

ATE-UO EC mez 65

Ejemplo de mezclador con clula


67/70

Circu ito d e salida de bajo niv el (IF)

ATE-UO EC mez 66

j

de Gilbert: el SA602A (VI)

Ejemplo de esquema real de mezclador con clula


68/70

ATE-UO EC mez 67

de Gilbert (obtenidos de una nota de aplicacin de Philips)

Parmetros caractersticos de un mezclador


69/70

Mezclador

Entrada del

osc i lador local

(LO)

Frecuencia f2

Entrada de

radiofrecuencia

(RF)

Frecuencia f1

Salida de frecuencia in termedia (IF)Frecuencia (f2 - f1)

ATE-UO EC mez 68

Ligados al uso de un mezclador en un receptor superheterodino

Perdidas de conversin:

L[dB] = -10log(PIF/PRF)

Aislamiento RF-IF :

IRF-IF[dB] = 10log(PRF/PRF-IF)(s iendo PRF-IFla po tencia de RF

en la salida de IF)

Aislamiento OL-IF:IOL-IF[dB] = 10log(POL/POL-IF)

Aislamiento OL-RF:

IOL-RF[dB] = 10log(POL/POL-RF)

Ejemplo de uso de los parmetros de un mezclador


70/70

Perdidas de conversin:

L[dB] = 5,6 dB

Aislamiento OL-IF:

IOL-IF[dB] = 45 dB

-50 dBm

15 MHz

7 dBm

6 MHz

9 MHz

Componente de 9 MHz: -50 dBm - 5,6 dB = -55,6 dBm

Componente de 6 MHz: 7 dBm - 45 dB = -38 dBm

Documents

Etapa Mezclador en Am