i

‘-=I c

?

c

6- I

I N D I C E

TEMAS

I NTRODUCC I ON CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE TRANSISTORES DE POTENCIA= FACTORES DE GANANCIA PASICOS PARAMETROS DE GANANCIA DE C:ORRIENTE

FACTOR DE TRANSPORTE DE BASE

FRECUENCIA DE CORTE CONSIDERACIONES TERMICAS LA RESISTENCIA TERMICA . CONSIDERACIONES PARA EL PROYECTO RE C1RC:ClITOS DE ALTA POTENCIA

RENDIMIENTO DE €MISOR

C:ONCENTRACION DE L I N E A S DE CDRRIENTE

CLASE DE FUNCIONAMIENTO CARACTERISTICAS DE LOS -TRANSISTORES DE POTENCIA DE RF REQUERIMINTOS DE ADAPTACION CONECCION MULTIPLE DE TRANSISTORES DE POTENCIA SE L ECC I I3N RE L TRANS I STOR CONS I DERAC I ONES SOBRE E L C: IRCI-l I TO

DE POTENCIA DE RF

REIYJERIMIENTOS DEL CIRCUITO RE S A L I D A PF:OYECTO DE L A RED C 1 RCU I TO DE SAL I DA C I RCCl I TO DE ENTRADA CIS0 DE CARTAS IMPEDANCIA-ADMITANCIA D E L PROYECTO DE F!EDES REGLAS PARA UBICAR REDES Y CUMPONENTES FACTOR DE CALIDAD IS! VALORES NISRMAL I ZADOS TECNICA DE GRAFICARO CALCCILO DE UNA RED CON DERIVACION C A P A C I T I V A A N A L I S I S DE ClNA RED P I EFECTO DEL CAMBIO DE COMPONENTES EN LA RED RESClMEN DE PROYECTO TERMINAL

TECNICAS DE PRUYECTO DE AMPL I F ICADORES

REI~UERIMIENTOS DEL CIRCIJ ITO RE ENTRADA

PAG *

1

13 14

17 d 0 .-

45 47

' , . : ,

INTRODUCCION TEORICA:

Las comctrli cac iorres h o y en dia f o r m a n p a r t e f u n d a m e n t a l de

r 1 u e s t r . a v i d a a c t i v a d e n t r o de l a s o c i e d a d , y a que e s t a ocupan m&s d e l

50% de n u e s t r a s a c t i v i d a d e s ya s e a d i r e c t a o i n d i r e c t a m e n t e , s i e n d o

las de f o r m a d i r e c t a r t u e s t r a c o m u n i c a c i d n c o n n u e s t r . o s s e m e j a n t e s y l a

s o c i e d a d en g e n e r a l , por. o t r o l a d o las formas de comunicaciones

i n d i r e c t a s las c o n s t i t u y e n l o s m e d i o s q u e u t i l i z a m o s para l o g r a r d i c h a

c o m u n i c a c i b n , como l a t e l e f o n f a , l a t e l e v i s i b n , l a r .adio y sistemas d e

c o m u n i c a c i o n e s s o f i s t i c a d o s como s e r i a e l c a s o d e l t e l e x , t e l e f a z : y

t e l e c o m . P e r o vemos que tart importante es una forma de comunicacibn

como l o e s la o t r a . Por. l o que se podr ia dec i l - . que amhas c o n s t i t u y e n

fundamentalmente las comunicac iones sin q u e i m p o r t e e l o r d e n de e s t a s .

Por. a h o r a n o s r e f e r i r e m o s a l t i p o de comunicacibn de l a 1-adio y

l o que e s t o i n v o l u c r a en t e r m i n o s muy e s p e c i f i c o s , como lo e s l a

comunicacibn punto a punto a c i e r t a d i s t a n c i a con modulaciC'tr1 en

f r e c u e n c i a CFM> e s t e r - e o , en l a p r i m e r a e t a p a d e l p r o y e c t o s e r e a l i z d

un transmisor CFM e s t e r e o > e l c u a l t i e n e una p o t e n c i a de salida de

7 5 m W , con l o c u a l e l a l c a n c e maximo no e r a mayor. a 1 5 m , con e s t a

l i m i t a c i o r r s e v i o l a neces idad de d i se l ' i a r c t r t a m p l i f i c a d o r . d e

r a d i o f r e c u e n c i a (RF>, con e l c u a l s e o b t u v i e r a un mayor. a l c a n c e con l o

q u e s e i n i c i o l a s e g u n d a e t a p a d e l p r o y e c t o . E l c u a l c o n s i s t e en

diset ' iar y ar.mar UI-I a m p l i f i c a d o r . de r a d i o f r . e c u e n c i a CHFj, con una handa

b a s e de appoximadamente 88MHz y una p o t e n c i a de s a l i d a aproximada de

c .JW, con s u s r e s p e c t i v o s a c o p l a m i e n t o s a 50 ohms, para l a a n t e n a de

sa l ida y a c o p l a m i e n t o e n t r e t r a n s m i s o r y a m p l i f i c a d o r .

1

- ..".""-.. - . ._

P a r . a p o d e r i n i c i a r e l d i s e f i o d e e s t e a m p l i f i c a d o r f u e

t s e c e s a r i o c o n s u l t a r . i n f o r m a c i d n d e t a l l a d a s o b r e e l U S O de l o s

t r a n s i s t o r e s b e p o t e n c i a be Alta f r e c u e n c i a , e n n u e s t r o c a s o para

f r e c u e n c i a s c o m p r e n d i d a s e n t r e e l r a n g o Irte CFM) v h f = E s t o t r a j o

c o n s i g o u n a r e v i s i d n g e n e r a l d e l o s r e q u i s i t o s t d s i c o s d e t o d o s l o s

t r a n s i s t o r e s d e p o t e n c i a y e x p l i c a c i o n e s s o b r e l as c a r a c t e r i s t i c a s

e s p e c i a l e s q u e deben t e n e r l o s t r a n s i s t o r e s p r o y e c t a d o s e s p e c i a l m e n t e

para a p l i c a c i o n e s de p o t e n c i a en Alta f r e c u e n c i a , e l c r i t e r i o de

5 e l e c c i d n d e e s t o s d i s p o s i t i v o s , l a t C c n i c a para e l c l i se f io de l

a m p l i f i c a d o r f u e e n b a s e a l a b i b l i o g r a f i a que s e porldra a l f inal de

e s t e r e p o r t e .

C o n s i d e r a c i o n e s g e n e r a l e s s o b r e t r a n s i s t o r e s d e p o t e n c i a -

€1 c o m p o r t a m i e n t o d e c u a l q u i e r t r a n s i s t o r be p o t e n c i a en c r n

e q u i p o e l e c t r d n i c o d e p e n d e de m u c h o s v a r i a d o s f a c t o r e s . En e s t e c a s o

e s c r i h i r e m o s l o s p a r A m e t r o s f f s i c o s h A s i c o s q u e a f e c t a n l a g a n a n c i a de

p o t e n c i a d e l t r a n s i s t o r ; s e d e f i n e n las l i m i t a c i o n e s en l o que

r e s p e c t a a l a f r e c u e n c i a de c o r t e s u p e r i o r de l o s t i p o s d e p o t e n c i a

c o n v e n c i o n a l e s y las c o n s i d e r a c i o n e s t C r m i c a s y regfmenes mdximos que

f i j a n l a c a p a c i d a d de p o t e n c i a de s a l i d a y l a s l i m i t a c i o n e s e l b c t r i c a s

y a m h i e n t a l e s de l o s t r a n s i s t o r e s d e p o t e n c i a . S e e x p o n e n , a d e m d s ,

a l g u n a s c o r ~ s i d e r a c i o n e s h A s i c a s s o b r e e l d i s e R o Irte s u s e s t r u c t u r a s y

y e o m e t r i a s p a r a l o g r a r - un c o m p r o m i s o d p t i m o e n t r e e s t o s f a c t o r e s .

.””.... ””“ ..~ t . ... ” . ~

Factores de ganancia bAsicos

La g a n a n c i a d e p o t e n c i a en c i r c u i t o s t r a n s i s t o r i z a d o s s e o h t i e n e ,

g e n e r a l m e n t e , u t i l i z a n d o una pequetia seaal d e c o n t r o l para pr -oduc i r

una v a r i a c i h s o b r e la c o v r i e n t e de sal ida. E l f a c t o r d e g a n a n c i a mas

f r e c u e n t e m e n t e e s p e c i f i c a d o , es la g a n a n c i a d e c o r r i e n t e {B) de base a

c o l e c t o r - La g a n a n c i a d e p o t e n c i a d e l t r a n s i s t o r e n c o n e c c i 6 n de

e m i s o r - c o m 8 n e s i g u a l a l cuadrado de la g a n a n c i a de c o r . r i e n t e E, por.

e l c o c i e n t e de la r e s i s t e n c i a d e ' c a r q a RL y l a r e s i s t e n c i a de e n t r a d a

R I como s e i n d i c a e)-# f i g . 1

Ib

ent r

- - F I G - 1

C o r r i e n t e de e n t r a d a --> IE T e n s i o n d e e n t r a d a --> I8 X RJ C o r r i e n t e d e salida --*-*e .* IC = IB x B P o t e n c i a de e n t r a d a --> IB X RI P o t e n c i a d e sal ida - - > IC X RL

Gananc ia d e p o t e n c i a --I> P o t e n c i a &g salida P o t e n c i a d e entrada

A p e s a r de la r e s i s t e n c i a d e e n t r a d a a f e c t a la garcancia de

p o t e n c i a , como s e v e en la ecuaciC)n de l a f i g . 1 , e s t e p a r a m e t r o ,

normalmente , no se e s p e c i f i c a d i r e c t a m e n t e en las c a r a c t e r l s t i c a s ,

debido a la g r a n c a n t i d a d de componentes que intervienen en su

d e t e r m i n a c i b n -

3

.I ".. .

E l comportamiento de 1 0 5 t r a n s i s t o r e s d e p o t e n c i a e s s e r i a m e n t e

a l t e r a d o p o r las a l t a s d e n s i d a d e s de c o r r - i e n t e y l o s g r a n d e s campos

electrices de c o l e c t o r que a p a r e c e n en e l f u n c i o n a m i e n t o d e e s t o s

d i s p o s i t i v o s . E l f u n c i o n a m i e n t o e n e s t a s c o n d i c i o n e s r.edunda en t r e s

e f e c t o s b 4 s i c o s : M o d u l a c i o r c de l a c o n d u c t i v i d a d d e h a s e , c o n c e n t r a c i d n

de l ineas de c o r r i e n t e y e n s a n c h a m i e n t o de h a s e , t o d o s f a c t o r e s qt..\e

a f e c t a n e n f o r m a a d v e r s a l a g a n a n c i a d e p o t e n c i a y err c o n s e c u e n c i a l a

c a p a c i d a d de p o t e n c i a .

E n g e n e r a l l o s t r a n ' s i s t o r e s d e p o t e n c i a d e a l t a f r e c u e n c i a s o n

d e l t i p o d e b a s e d i f u n d i c l a s i e n d o b e s p r e s i a h l e para e s t a c o n s t r u c c i b n ,

e l e f e c t o d e r n o d u l a c i b n d e l a c o n d u c t i v i d a d de hase.

Pardlmetros de ganancia de corriente

t r a n s i s t o r s e r e p r e s e n t a p o r d i v e r s o s s i m k o l o s ; l o s s i g u i e n t e s , j u n t o

con sus s i g n i f i c a d o s p a r t i c u l a r e s son a l g u n o s d e Pos mas comunes:

b e t a --> t e r m i n o g e n e r a l para l a g a n a n c i a d e c o r r i e n t e d e base a

c o l e c t o r - ( e n c o r r e c c i b r c e m i s o r comttrr) =

a l f a -- :S t C r m i n o g e n e r a l para l a g a n a n c i a d e c o r r i e n t e d e e m i s o r

a c o l e c t o r (en c o n e c c i b n B a s e comBrt).

h f e --.. :... g a n a n c i a d e c o r r i e n t e a l t e r n a d e b a s e a c o l e c t o r ( B e t a

de c o r r i e n t e a l terma:> .

hFE --> g a n a n c i a d e c o r r i e n t e c o n t i n u a cle k a s e a c o l e c t o r ( h e t a

d e c o r r i e n t e c o r ~ t i n u a ) .

4

La g a n a n c i a d e c o r r i e n t e e n k a s e cornfin, a l f a , e s l a r . e l a c i & r t

e n t r e l a c o r r . i e n t e d e c o l e c t o r y l a d e e m i s o y ( e s d e c i r . , = I C / I e ) =

A p e s a r q u e a l f a e s l i g e r a m e n t e menor. que l a u n i d a d , s e l o g r a una

g a n a n c i a d e p o t e n c i a como c o n s e c u e n c i a de la d i f e r e n c i a de n i v e l e s

e n t r e l as i m p e d a n c i a s d e e n t r a c l a { : e m i s o r - B a s e ) y de s a l i d a C c o l e c t r o -

h a s e ) = La i m p e d a n c i a d e e n t r a d a e s p e q u e \ T a p o r q t l e la j r t n t a e m i s o r - k a s e

e s t A d i r e c t a m e n t e p o l a r i z a d a , m i e n t r a s q u e l a impedanc ia de sal ida es

a l t a p o r q u e l a juntura c o l e c t o r - h a s e e s t a i m v e r s a m e n t e p o l a r i z a d a .

L a g a n a n c i a d e c o r r i e n t e d e e m i s o r c o m u n , B e t a , e s l a r e l a c i b n

e n t r e l a c o r r i e r ~ t e d e c o l e c t o r . y l a c o r r i e n t e d e h a s e ( e s d e c i r . , 5 =

I C / I b ) = L o s v a l o r e s & t i l e s de k e t a s o n , normalmente , mayores q ~ t e 1 0 -

Las g a n a n c i a s alle c o r r i e n t e a l f a y b e t a , e s t a r 1 d e t e r m i n a d a s por

t r e s p a r A m e t r o s h a s i c o s d e l t r a n s i s t o r C r e n d i m i e n t o d e e m i s o r g a m a

8 , r e n d i m i e n t o d e c o l e c t o r @* y f a c t o r e s d e t r . a r r s p o r t e Bo:) que

depender1 d i r e c t a m e n t e de las ptvopiedades f i s i c a s d e l d i s p o s i t i v o . L a s

s i g u i e n t e s e c u a c i o n e s e x p r e s a n e s t a d e p e n d e n c i a f u n c i o n a l .

Rendimento de emisor

E n un t r . a r t s i s t o r 1 - 1 - p - t i c o n l a j c t r c t u r a e m i s o r - b a s e d i r e c t a m e n t e

p o l a r i z a d a , l o s e l e c t r o n e s p r o v e n i e n t e s d e l e m i s o r s e d i f u n d e n en l a

h a s e , y l o s h u e c o s p r o v e n i e n t e s de l a b a s e , s e d i f u n d e n en e l e m i s o r .

La c o r . r i e n t e t o t a l d e e m i s o r I e e s l a suma de las c o r r i e n t e s d e h u e c o s

I e = Ip -t I n . "- 3 La c o r r i e n t e p o t e n c i a l de c o l e c t o r . , I C , e s l a d i f e r e n c i a e n t r e

l a s c o r r i e n t e s d e d e s p l a z a m i e n t o y e s t & dada por:

I C = In - I p --- 4

L o s h u e c o s q u e s e d i f u n d e n d e s d e l a h a s e e n e l e m i s o r . , s e

o r i g i r t a n a en a l f u e n t e de p o l a r i z a c i b n d e b a s e y s e suman a l a

c o r r i e n t e t o t a l de e s t e e l e c t r o d o . Esta c o r r i e n t e d e h u e c o s I p , sin

r e n d i m i e n t o d e f i c i e n t e d e i n y e c c i d n d e l e m i s o r - . Esta pCrdida Irle

g a r t a n c i a p u e d e s e r m i n i m i z a d a s i s e h a c e q u e l a r e s i s t i v i d a d de b a s e

s e a mucho mayor- que l a d e e m i s o r , d e m a n e r - a q u e e l n8mer.o de huecos

l i b r e s d e n t r o de l a h a s e , c a p a c e s d e d i f w d i r s e e n e l e m i s o r , s e a

F a c t o r de transporte de base

S i s e s u p o n e c t n g r a n r e n d i m i e n t o d e e m i s o r , l o s e l e c t r o n e s

i n y e c t a d o s d e s d e e l e m i s o r a l a h a s e s e clift-rnden err l a juntura de

c o l e c t o r . . A l g u n o s d e e s t o s e l e c t r o n e s , s in e m b a r g o , s e r e c o m h i n a n c o n

l o s h u e c o s l i h r e s d e l a b a s e s i e n d o c o m p e n s a d o s ; e n c o n s e c u e n c i a , d e b e

s i r c u l a r . c o r r i e n t e de hase para r e p o n e r l o s e l e c t r o n e s l i h r e s

c o n s u m i d o s e n e s t e p r o c e s o d e r e c o m b i n a c i b n , m a n t e n i C n d o s e a s 2 l a

p o l a r i z a c i b n d i r e c t a e n t r e e m i s o r y h a s e - En oti-as palahras d e b e

p r e v a l e c e r l a n e u t r a l idad d e c a r g a s (.

E l f a c t o r de t r a n s p o r t e d e h a s e Bo e s u n a i n b i c a c i b n de l a medida

en que s e r e a l i z a l a r e c o m h i n a c i b a en l a r e g i o n B e hase del

t r a n s i s t o r . Para u n a v a l o r a l t o d e l f a c t o r d e t r a n s p o r t e d e b a s e Bo,

e l t i e m p o de v i d a d e l o s huecos en l a b a s e d e b e s e r g r a n d e o e l t i e m p o

que toma un e l e c t r b n para a l c a n z a r e l c o l e c t o r , d e b e s e r - c o r t o ;

c l - t a l q u i e r d i s m i n u c i b n cle e s t e t i e m p o r e q u i e r e una d i s m i n u c i d n e n e l

a n c h o de l a hase o un aumento de l campo a c e l e r a d o r e m p l e a d o e n

f a v o r e c e r e l p a s a j e d e l o s h c t e c o s .

E l f a c t o r d e t r a n s p o r t e d e h a s e d e b e t e n e r un v a l o r . p r o x i m o a

C 1 . 9 S para que e l t r a n s i s t o r p r o v e a u n a g a n a n c i a a c e p t a h l e .

C o n c e n t r a c i d n de lineas de c o r r i e n t e

E l e f e c t o d e c o n c e n t r a c i b n d e l i n e a s d e c o r r i e n t e , p r o v o c a una

d i s m i n u c i b n d e l a g a n a n c i a &t i l de ctrl t rans is tor de p o t e n c i a a ra i l : de

la d i s m i n u c i b n e n e l A r e a d e i n y e c c i ( 3 n d e l e m i s o r . Esta r e d u c c u i d n d e l

A r e a r e s u l t a a l i r lducurse una d i s m i n u c i b n e n l a p o l a r i z a c i b n d i r e c t a

en l a z o n a c e n t r a l d e l e m i s o r . , por las c a i d a s t r a n s v e r s a l e s de t e n s i h n

en l a h a s e - Estas c a l d a s d e t e n s i b i n s o n e l r e s u l t a d o de l a c i r c u l a c i d n

d e c o r r i e n t e Ca t r a v e s d e la a l t a r e s i s t e n c i a d e h a s e ) n e c e s a r i a p a r a

7

compensar l a recombinac i8n de p o r t a d o r e s y mantener l a n e u t r a l i d a d de

c a r g a en l a b a s e - E l e f e c t o de c o n c e n t r a c i b n de l l n e a s de c o r r e n t e

p r o v o c a e l c e s e de l a i n y e c c i 6 n de p o r t a d o r e s desde l a zona c e n t r a l

d e l e m i s o r , menos p o l a ~ i t a d a , y traslada e l area p r i n c i p a l d e

i n y e c c i b r t a l o s & o r d e s . C o n c r e t a m e n t e , e l borde d e l emisor queda

p o l a r i z a d o con un p o t e n c i a l d i r e c t o e m i s o r - b a s e , mayor que e l d e l

c e n t r o -

Loo f a c t o r e s f i s i c o s q u e c o n t r i b u y e n a r e d u c i r e s t e e f e c t o soni

g r a n r e 1 a c i C ) n p e r i m e t r o a Area de emisor , b a j a r e s i s t e n c i a y gran

ancho de base. La f i g . 2 muestar una s e c c i 8 n t r a n s v e r s a l d e un

t r a n s i s t o r d e p o t e n c i a t l p i c o con s i m u l a c i d n d e c o n c e n t r a c i b n de

1 irtear de c o r r e n t e m

I

i

i t f i g 0 2

F r e c u e n c i a s d e c o r t e

Para t o d o s l o s t r a n s i s t o r e s e x i s t e u n a f r e c u e n c i a f , para l a c u a l

l a se\Sal de sal ida n o p u e d e s e g ~ t i r . e n f o r m a a d e c u a d a a l a sePial de

e n t r a d a d e h i d o a r e t a r d o s en e l t r a n s p o r t e d e l o s p o r t a d o r e s . l a s t r e s

f r e c u e n c i a s d e c o r . t e p r i n c i p a l e s p r e s e n t a d a s e n l a f i g . 3 s e d e f i n e n

d e l s i g c t i e n t e modo:

F r e c u e n c i a de c o r t e de h a s e = - fah e s a q u e l l a f r e c u e n c i a para

l a c u a l a l f a c a e 3 dBs p o r d e t e a j o d e l v a l o r . d e haja f r e c u e n c i a .

F r e c u e n c i a de c o r t e d e e m i s o r = - f a e e s a q u e l l a f r e c u e n c i a

para la c u a l b e t a c a e 3dHs p o r delrtajo d e l v a l o r de b a j a f r e c u e n c i a .

La f r e c u e n c i a f T e s a q u e l l a f r e c u e n c i a a l a c u a l b e t a

d e c r e c e , t e d r - i c a m e n t e hasta l a unidad ( e s d e c i r . , O d B s j , cor1 una

p e n d i e n t e d e -el d b / o c t

E s t e t h r m i n o , muy &t i l como f a c t o r . de m h r i t o para l o s

t r a n s i s t o r e s , e s c o n o c i d o como p r o d u c t o g a n a n c i a - ancho de karrda.

L a f r e c u e n c i a fT e s t d r e l a c i o n a d a c o n l o s r e t a r d o s en un

t r a n s i s t o r p o r l a s i g u i e n t e e x g r e s i b n :

f T = 1 / 2 X pi X td --- E ....I

d o r r d e t d e s l a suma de las c o n s t a n t e s d e t i e m p o d e e m i s o r t e , e l

t i e m p o d e t r A n s i t o d e b a s e th, e l t i e m p o de t r . d n s i t o en l a capa de

d e s e r c i d n txm y l a c o n s t a n t e d e r e t a r d o d e c o l e c t o r t c .

E l p r o d u c t o g a n a n c i a - ancho de Randa f T e s e l t & r v n i n o mAs

f r e c u e n t e m e n t e e m p l e a d o para i n d i c a r l a c a p a c i d a d d e o p e r a c i d n d e un

Y

t r a n s i s t o r en a l t a f r e c u e n c i a . O t r o s p a r & m e t r o s que a f e c t a n

c r i t i c a m e n t e e l f u n c i o n a m i e n t o en a l t a f r e c c r e n c i a s o n las c a p a c i t a n c i a

y r e s i s t e n c i a s en p a r a l e l o con l as impedancias de entr .ada y c a r g a ,

c u y o s e f e c t o s s e dan en las e c u a c i o n e s de l a f ig. 1 .

L a e s p e c i f i c a c i b n de t o d a s las v a r . i a b l e s que a f e c t a n l a r e s p u e s t a

en a l t a f r e c u e n c i a e s tan c o m p l e j a q u e , err g e n e r a l , l o s f a b r i c a n t e s n o

las d a n , p e r o en cambio proveen las c a r a c t e r i s t i c a s de funcior lamiento

d e l t r a n s i s t o r en un c i r c u i t o a m p l i f i c a d o r de RF determinado. Es ta

i n f o r m a c i b n e s muy & t i l cuando e l t r a n s i s t o r f u n c i o n a err c o n d i c i o n e s

A n a l o g a s a las d e l c i r c u i t o dado, p e r o e s d i f i c i l e x t r a p o l a r c u a n d o s e

t r a t a de una a p l i c a c i b n muy d i f e r e n t e . A l g u n o s f a b r i c a n t e s

e s p e c i f i c a n , a d e m a s , c a r a c t e r i s t i c a s de f u n c i o n a m i e n t o en f u n c i b n de

la f r e c u e n c i a l o q u e s a l v a e s t e i n c o n v e n i e n t e .

Consideraciones tCrmicas

L a mdxima d i s i p a c i b n de p o t e n c i a p e r m i s i h l e en c t n s e m i c o n d u c t o r

e s t & limitada p o r la t e m p e r a t u r a de l a p a s t i l l a s e m i c o n d u c t o r a ( e s

d e c i r . , l a t e m p e r a t u r a de l a jctr1tur.a j E l f a c t o r d e t e r m i n a n t e que

a s e g u r a que la t e m p e r a r u r a de j I..\ntctra permanece p o r e l mdximo

e s p e c i f i c a d o , e s l a c a p a c i d a d d e l c i r c u i t o t 4 r . m i c o a s o c i a d o d e

c o n d u c i r e l c a l o r . e x t r a y b n d o l o d e l s i s p o s i t i v o , e l c u a l p o r e s t e

motivo dehe montarse sobre b u e n a B a s e t b r m i c a ( g e n e r a l m e n t e c o b r e ) ,

a d e c u a n d o l o s m e d i o s p a r . a q u e e x i s t a una bl.rena t r a n s f e r e n c i a de c a l o r

deride e l l a a e l medio ambiente .

CI-lando c i r c u l a c o r r i e n t e a t r a v e s d e un d i s p o s i t i v o de e s t a d o

s d l i d o , e s t e disipa una p o t e n c i a i g u a l a l p r o d u c t o d e l a ca ic la d e

t e n s i 6 . n s o h r e l a juntura , por l a c o r r i e n t e que l a a t r a v i e s a ; como

c o n c e c u e n c i a , a u m e n t a l a t e m p e r a t u r a d e l a p a s t i l l a .

L a m a g n i t u d de e s t e i n c r e m e n t o d e p e n d e d e l n i v e l d e p o t e n c i a y de

l a v e l o c i d a d con que s e e v a c f i a e l c a l o r de l a jcrrltura a t r a v e s cle l a

e s t r u c t u r a a l a c a j a y de a l l f a l a a t m d s f e r a . E l regimen de

e x t r a c c i d n d e l c a l o r depertde fundamentalmente de l a r e s i s t e n c i a y

c a p a c i d a d t e r . m i c a s d e l o s m a t e r i a l e s i n v o l u c r a d o s . La t e m p e r a t u r a d e

l a p a s t i l l a aumenta hasta que la c a n t i d a d de c a l o r g e n e r a d a por . l a

c l t i s i p a c i d n d e p o t e n c i a s e i g u a l e a l a c a n t i d a d de c a l o r . extrafda de l a

jlmtura, e s d e c i r , hasta q u e s e l o g r a e l e q u i l i b r i o t e r m i c o .

L a resistencia tarmica-

r e s i s t e n c i a t e r m i c a d e l d i s p o s i t i v o de e s t a d o s b l i d o , e s l a r e l a c i b n ,

e n t r e l a c a i d a de t e m p e r a t u r a y e l c a l o r . generado p o r l a d i s i p a c i 6 r t

i n t e r m a de p o t i . n c i a en r&gimen per~manente. Las ca ldas de temper.atur.a

s e miden e n t r e l a r e g i 6 1 - I d o n d e s e g e n e r a e l c a l o r y a l g Q n p u n t o de

I-. e f e r e 1-1 c i a

La r e s i s t e n c i a t b r m i c a t o t a l s e e x p r e s a , g e n e r a l m e n t e , como un

i n c r e m e n t o de la t e m p e r a t u r a de j u r l t u r a p o r s o k r e l a tempeatctra de l a

c a j a , por. u u i d a d de p o t e n c i a disipada en e l d i s p o s i t i v o . Esta

i n f o r m a c i b n , j u n t o c o n l a maxima t e m p e r a t u r a de f u n c i o n a m i e n t o p e r m i t e

d e t e r m i n a r e l mdximo n i v e l de p o t e n c i a a d m i s i b l e , para una dada

t e m p e r a t u r a cle l a c a j a . L a d i f e r e n c i a e n t r e la mdxima temperatulra de

juntura y la temperatura de la ca ja , r e p r e s e n t a e l mdximo i n c r e m e n t o

d e t e m p e r a t u r a i n t e r n a p e r m i s i b l e , y e l c o c i e n t e e n t r e e s t e v a l o r y l a

r e s i s t e n c i a t b r m i c a d e l d i s p o s i t i v o e s l a maxima p o t e r l c i a de

d i s i p a c i b r l p e r m i t i d a -

D e b e t e n e r s e err c u e n t a qcre l a r e s i s t e n c i a t b r m i c a s e clef irle para

c o n d i c i o n e s de regimet-1 permanente. S i s e s u p o n e una d i s t r i h u c i b n d e

temperatura crni forme s o b r e t o d a l a jt-tntara, puede de terminarse la

d i s i s p a c i b n de p o t e n c i a n e c e s a r i a p a r a e l e v a r d i c h a t e m p e r a t u r a a u n

v a l o r c u a q u i e r a p r e d e t e r m i n a d o , m a n t e n i e n d o l a c o n f i a h i l i d a d de

f u n c i o n a m i e n t o .

S in embargo, en condic iones de c a r g a i n t e r m i t e n t e o en c i r c u i t o s

d e c o n m u t a c i d n , e s t e dise\'io e s i n n e c e s a r i a m e n t e c o n s e r v a d o r y c a r o ,

d e h i & n d o c e t e r e r en c u e n t a en e s t o s c a s o s e l e f e c t o de c a p a c i t a n c i a

t e r m i c a .

C u a n d o un d i s p o s i t i v o d e e s t a d o s i l l i d o s e m o n t a e n e l a i r e , s in

d i s i p a d o r , e l c i r c u i t o t e r m i c o d e r P g i m e r l p e r m a n e n t e q u e d a d e f i n i d o

por. l a r e s i s t e n c i a t e r m i c a e n t r e l a j c m t u r a y e l a i r e dada en l a s

h o j a s de c a r a c t e r f s t i c a s ; las c o n s i d e r a c i o n e s t P r m i c a s r e q u i e r e n q u e

e x i s t a n una l i b r e c i r c u l a c i o n de a i r e a l r e d e d o r d e l d i s p o s i t i v o y que

s e mantenga l a d i s i p a c i b i - I d e p o t e n c i a por. d e h a j o d e l v a l o r q u e p u d i e r a

p r o d u c i r 1 - 1 r 1 incremerrto en l a t e m p e r a t u r a d e j u n t u r a s o b r e e l m&tximo

e s p e c i f i c a d o - Cuando s e m o n t a e l d i s p o s i t i v o s o b r e un d i s i p a d o r , d e t l e n

c o n s i d e r a r s e en e l c A l c u l o t o d a s las partes d e l c i r c u i t o t C r m i c o .

C o n s i d e r a c i o n e s para e l p r o y e c t o d e c i r c u i t o s d e a l t a p o t e n c i a d e a l ta f r e c u e n c i a

En e l p r o y e c t o de a m p l i f i c a d o r e s de p o t e n c i a de H.F. con

t r a n s i s t o r e s de s i l i c i o d e s t i n a d o s a s i s t e m a s d e transmisidn, dehen

c o n s i d e r a r s e v a r i s f a c t o r e s f u n d a m e n t a l e s - Como e n t o d o a m p l i f i c a d o r

de p o t e n c i a d e HF, l a c l a s e d e f u n c i o n a m i e n t o t i e n e una e s t r e c h a

r e l a c i i l n con l a p o t e n c i a de sa l ida, l a l i n e a l i d a d y e l r . e n d i m i e n t o .

Las c a r a c t e r f s t i c a s d e a d a p t a c i o n d e l o s c i r c u i t o s d e e n t r a d a y

s a l i d a , a f e c t a n s i g n i f i c a t i v a m e n t e a l a p o t e n c i a d e s a l i d a y a la

e s t a b i l i d a d d e f r e c u e n c i a ; por . l o t a n t o , SCI c o n s i d e r a c i b n e s

p a r t i c u l a r m e n t e i m p o r t a n t e en e l p r o y e c t o d e a m p 1 i f i c a d o r . e s

t r a n s i s t o r i z a d o s d e p o t e n c i a - La s e l e c c i o n d e l t r a n s m i s o r mas adecuado

p a r a u n a dada a p l i c a c i b n , e s un p u n t o muy i m p o r t a n t e ; e n c o n s e c u e n c i a ,

e l p r o y e c t i s t a d e b e c o n o c e r e l s i g n i f i c a d o d e l o s d i s t i n t o r ; p a r a m e t r o s

d e l t r a n s i s t o r a fin de e v a l u a r - l o s d i f e r . e n t e s t i p o s d e que d i s p o n e .

13

Clase de funcionamiento

L a c l a s e d e f u n c i o n a m i e n t o d e un a m p l i f i c a d o r . d e RF e s t a

d e t e r m i n a d a p o r las c a r a c t e r i s t i c a s e x i g i d a s a l c i r c u i t o e n c a d a

a p l i c a c i o n e s p e c i f i c a . S e e m p l e a n amplif i c a d o r e s d e p o t e n c i a c l a s e A

c u a n d o s e r e q u i e r e u n a e x c e l e n t e l i n e a l i d a d ; a p e s a r qcte l a g a n a n c i a

d e p o t e n c i a para e s t e t i p o de s e r v i c i o e s c a n s i d e r a h l e m e n t e m a y o r q u e

para l a c l a s e B o C:, e l r e n d i m i e n t o d e un a m p l i f i c a d o r de p o t e n c i a

c l a s e A , no e x c e d e r a d e l 25%; ademas, l a c o r r i e n t e de reposo y l a

d i s i p a c i o n d e una e t a p a c l a s e A , son a l t a s , d e h i e n d o s e t o m a r - t o d a s las

p r e c a u c i o n e s p o s i k l e s para a s e g u r a r l a e s t a h i l i d a d t e r m i c a .

E n a p l i c a c i o n e s d o n d e s e n e c e s i t e b u e n a l i n e a l i d a d , como en los

t r a n s i s t o r e s de BLU, s e e m p l e a n , g e n e r a l m e n t e , e t a p a s en c o n t r a f a s e

c l a s e B , donde t a n t o l a c o r r i e n t e como la p o t e n c i a d i s i p a d a e n r e p o s o

son mucho m e n o r e s , y mayor. e l r e n d i m i e n t o - E l f u n c i o n a m i e n t o en c l a s e

B s e c a r a c t e r i z a por. IAI-I a n g u l o d e c o n d u c c i o n d e c o r r i e n t e d e c o l e c t o r

de 1&0 g r a d o s , q u e 5 e o b t i e n e m e d i a n t e una l i g e r a p o l a r i z a c i o n d i r e c t a

#de l a e t a p a . E n e s t a c l a s e de s e r v i c i o d e b e n e x t r e m a r s e las

p r e c a u c i o n e s para e v i t a r l a c o r r i d a t e r m i c a -

En una e t a p a t r a n s i s t o r i z a d a c l a s e C, e l angct lo de conduccion de

l a c o r r i e n t e d e c o l e c t o r e s m e n o r d e 1 8 0 g r a d o s , y a p e s a r que l a

g a n a n c i a e s menor que l a de una e t a p a c l a s e A o B , e s t a e s t o t a l m e n t e

aprovechable; ademas, en una e t a p a c l a s e C , l a d i s i p a c i o n de r e p o s o e s I

v i r t u a l m e n t e n u l a , y e l r e n d i m i e n t o e l mas a l t o de las t r e s c l a s e s .

Como c o n s e c u e n c i a d e l a l t o r e n d i m i e n t o , d e l a Baja d i s i p a c i o n d e l I

c o l e c t o r . y l a d e s p r e c i a b l e c o r r i e n t e d e r e p o s o , l a c l a s e C:, e s l a mas I

I I

comurtmercte empleacla para amp1 i f i c a d o r e s d e p o t e n c i a de RF.

14

. ."I ."" _cI. - .. , .. . . . . .. . I

Para trabajar e n c l a s e C, la j u n t u r a h a s e - e m i s o r d e l t r a n s i s t o r

debe estar i n v e r s a m e n t e p o l a r i z a d a , de modo q u e l a c o r r i e n t e de reposo ,

s i n sefial d e e n t r a d a , es n u l a . L a f i g 3 da cuatro metodos para

p o l a r i z a r i n v e r s a m e n t e u n a etapa t r a n s i s t o r i z a d a -

f i ' c

V cc

RFC

V cc

3

V cc

1s

I j ' . . " _wII " - . . - ." "" . . . . " "

L a f i g . 3a m u e s t r a e 1 u s o de una f u e n t e d e c c para 1 a

p o l a r i z a c i b n . E s t e m # t o d o , a u n q u e e f e c t i v o , r e q u i e r e una f u e n t e

separada, q u e e n m u c h a s a p l i c a c i o n e s p u e d e n o e s t a r d i s p o n i b l e o

s e r de d i f i c i l o b t e n c i b n t , a b e m a s , l o s e l e m e n t o s n e c e s a r i o s par.a

d e s a c o p l a r e s t a f u e n t e a u m e n t a n l a c o m p l e j i d a d d e l c i r c u i t o .

Las f i g s . 38 y 3 c son m#toclos en l o s que l a p o l a r i z a c i b n

i n v e r s a s e d e s a r o l l a por. c i r c ~ ~ l a c i b n de l a c o r r i e n t e c o n t f n u a d e

h a s e s o h r e UI-I r e s i s t o r . E n e l c a s o d e l a f i g . 3h, s e a p r o v e c h a l a

r e s i s t e n c i a d e d i s p e r c i b r ~ de h a s e ; e s t a p o l a r i z a c i b n e s pequet'ia e

i n c o n t r o l a b l e , d e h i d o a las d i f e r e n c i a s de Rh8, e n t r e d i f e r e n t e s

t r a n s i s t o r e s . Clna s o l u c i o n rnAs s a t i s f a c t o r i a d e l prohlema

m o s t r a d a en l a f i g . 3 c , e m p l e a I I ~ I r e s i s t o r . e x t e r - n o B k t - A p e s a r q u e

e l n i v e l de p o l a r i z a c i b n e s p r e d e c i h l e y repetible, d e h e e l e g i r . s e

c u i d a d o s a m e n t e e l v a l o r . d e Rh para e v i t a r . I..tna d i s m i n u c i b n en l a

t e n s i b n d e r u p t u r a c o l e c t o r - e m i s b r .

E l me jor metodo para i n t r o d u c i r una p o l a r i z a c i b n i n v e r s a e s

e l de l a f i g . 36 , d o n d e s e d e s , a r o l l a una a u t o p o l a r i z a c i b n s o h r e

e l r e s i s t o r Re de e m i s o r . Como 1-10 s e a g r e g a r e s i s t e n c i a a l a

h a s e , n o s e a l t e r a l a m a g n i t u d de la terrsibrr de r u p t u r a . Cina

v e n t a j a a d i c i o n a l d e e s t e c i r c u i t o e s que s e p u e d e c o n t r . o l a r l a

c o r r i e n t e de l a e t a p a , m i d i e n d o l a c a i d a d e t e n s i b r t s o b r e R e .

Esta t C c n i c a e s muy c o n v e n i e n t e para h a l a n c e a r - las p o t e n c i a s en

e t a p a s en p a r a l e l o . E l r e s i s t o r R e d e b e s e r . d e s a c o p l a d a para

provee^-- un camino de muy haja i m p e d a n c i a a masa para l a

f r e c u e n c i a de t r a t t a j o , e v i t a n d o a s i l r t ismir~uir l a g a n a n c i a de l a

e t a p a . Como en l a p r A c t i c a r e s u l t a d i f i c i l d e s a c o p l a r e l e m i s o r ,

f r . e c u e n t e m e n t e . s e r e c u r e al IASO de v a r i o s c a p a c i t o r e s en

p a r a l e l o , para r e d u c i r l a i n d u c t a n c i a s e r i e Be l o s t e r m i n a l e s y

d e l c u e r p o ” Como a l t e r n a t * i v a , e l p r o t l l e m a d e l a i n c t u c t a n c i a d e

l o s t e r m i n a l e s h a c i e n d o c t n c i r c u i t o s e r i e a u t o r e s o n a n t e e n t r e l o s

t e r m i n a l e s y e l c a p a c i t o r m i s m o , a l a f r e c u e n c i a d e t r a h a j o - E s t e

Caracterlsticas de los transistores de potencia de RF de gran sefial-

Lo5 parAmetr.os de l o s t r a n s i s t o r e s de p o t e n c i a como l o s S y l o s

Y , dif iererr de l o s p a r a m e t r o s d e p e q u e l ’ i a s e f l a l , por c u a n t o (1:) s u s

v a l o r e s camttian con e l n i v e l de p o t e n c i a , y C2j porque , ademas de l a

f r e c u e n c i a f u n d a m e n t a l , como s e h a c e en un amp1 i f i c a d o r de pequer3a

s e r l a l , d e b e n c o n s i d e r a r s e las c o m p o n e n t e s d e f r e c u e n c i a s a r m b n i c a s

p r e s e n t e s en un a m p l i f i c a d o r d e p o t e r r c i a d e R F d e gran sel’ial- Las

c a r a c t e r i s t i c a s de l o s t r a n s i s t o r e s d e p o t e n c i a de RF s e e s p e c i f i c a n

nor.malmerrte para un dado c i r c u i t o y una c i e r t a a p l i c a c i b n .

E l p r o y e c t o de a m p l i f i c a d o r e s de p o t e n c i a i n c l u y e la

d e t e r m i n a c i b n d e las impedancias dir lAmicas de err trada y de c a r g a -

A n t e s d e c a l c u l a r e l c i r c u i t o d e e n t r a d a d e h e c o n o c e r s e l a i m p e d a n c i a

d e e n t r . a d a e n t r e l o s t e r m i n a l e s d e e m i s o r y ttase d e l t r a n s i s t o r a

17

e m p l e a r , a l a f r e c u e n c i a de e x c i t a c i d n - Antes de p r o y e c t a r - e l c i r c u i t o

de s a l i d o , dehe conocerse l a impedancia a p r e s e n t a r a1 ter.mina1 de

c o l e c t o r . , a l a f r e c u e n c i a f u n d a m e n t a l . Estas impedancias dinarnicas son

d i f i c i l e s de c a l c u l a r a f r e c u e n c i a s d e microondas , porque par.Ametr.os

d e l t r a n s i s t o r , como S11 y S22, v a r i a r 1 c o n s i d e v o b l e m e n t e d u r a n t e e l

func ionamiento con gran s e f í a l , v a r i a n d o , a d e m a s con e l n i v e l de

p o t e n c i a - Las e c u a c i o n e s de pequePia sesal que p o d r i a n s e r d t i l e s como

g u l a para e l p r o y e c t o c o n t r a n s i s t o r e s , no pueden s e r a p l i c a d a s , -.en

f o r m a r i g u r o s a , a l o s c i r c u i t o s de gran sefíal. Debido a que t o d a v i a no

p o t o n c i a d e RF de gran sefial, es p r e f e r i b l e d e t e r m i n a r sus impedancias

d i n a r n i c a s e n f o r m a e x p e r i m e n t a l , m e d i a n t e t C c n i c a s de medic ibn con

l i n c a s ranuradar o v o l t i m e t r o s v e c t o r i a l e s o

Fig.4

En l a f i g . 4 s e m u e s t r a e l sistema empleado para l a d e t e r m i n a c i b n

de las i m p e d a n c i a s d e l t r a n s i s t o r en c o n d i c i o n e s r e a l e s d e

f u n c i o n a m i e n t o . E l sistema c o n s t a d e un g e n e r a d o r . d e s e f i a l e s , d e

p o t e n c i a , p e r f e c t a m e n t e a d a p t a d o y a i s l a d o ; un a c o p l a d o r d i l - . e c c i o n a l

( 1 0 r e f l e c t b m e t r o ) para o b s e r v a r l a p o t e n c i a r e f l e j a d a a l a e n t r a d a ; un

s i n t o n i z a d o r d e t r e s t r a m o s , d e entrada ; una s e c c i b r ~ de l f n e a de

er i t rac\a , de haja i m p e d a n c i a ; e l a c l c a l o d e l t r a n s i s t o r ( o adaptador . de

pl-.uetla); ut-^ t r a m o d e l i n e a de sa l ida; una T de p o l a r i z a c i 6 1 - I ; UI-I

s i n t o n i z a d o r de t r e s t r a m o s de salitria; o t r o a c o p l a d o r d i r e c c i o n a l para

c o n t r . o l a r l a forma de onda de sal ida o l a f r e c u e n c i a ; y un medidor. de

p o t e n c i a d e sa l ida- P a r a una f ' r e c u e n c i a y UI-I n i v e l de p o t e n c i a dados ,

s e a j u s t a a m h o s s i n t o n i z a d o r e s para maxima s a l i d a y minima p o t e n c i a

r e f l e j a d a p o r l a erctracla- lJna v e z q u e e l s i s t e m a e s t a c o r r e c t a m e n t e

s i n t o n i z a d o , s e mide la i m p e d a n c i a e n t r e l o s t e t - m i n a l e s 1 - 1 (s in e l

t r a n s i s t o r ) a l a misma f r e c u e n c i a , con urt c o n j u n t o d e l i n e a rarturada o

un v o l t i m e t r o v e c t o r i a l . La conjugada de e s t a i m p e d a n c i a e s l a

i m p e d a n c i a d i n A m i c a d e e n t r a d a d e l t r a n s i s t o r . En forma anAloga l a

i m p e d a n c i a m e d i d a e n t r e l o s t e r m i n a l e s 2-2 ( : s i r ! e l t r a n s i s t o r ) , e s l a

impedancia de carga para e l c o l e c t o r d e l t r a n s i s t o r . Estas m e d i c i o n e s

s e e f e c t l h n a cada f r . e c u e n c i a 'y n i v e l d e p o t e n c i a . E l d i s p o s i t i v o d e

la f i g - 4 s i r v e tambii?rc para v e r i f i c a r . e l f u n c i o n a m i e n t o d e l

t r a n s i s t o r , d e t e r m i n d n d o s e f d c i l m e n t e p o t e n c i a d e sa l ida , g a n a r l c i a d e

p o t e n c i a y r e n d i m i e n t o .

1 9

Requerimientos de adaptacih

un transistor de alta frecuencia, de estructura supel-puesta1 similar

al circuito equivalente hibrido p i , excepto por el agregado del

capacitor C&c que representa la alta capacitancia existente entr-e el

colector y base del transistor de estructura superpuesta, creada por-

la grarc superficie de la jurttura colector-hase, junto con el &rea

activa ubicada por debajo del emisor- Esta y C&'c, variar1 en forma no

lineal con la tensidn aplicada entr.e colector y emisor.

Se puede obtener el mlximo rendimiento de un amplificador

transistorizado de HF, e610 si los terminales de base y colector

estan correctamente adaptados- El circuito de entrada debe adaptar.,

generalmente, una fuente de 50 ohms, con la relativamente baja

impedancia existente entre base y emisor, que incluye de 1 a 10 ohms

de resistencia, en s e r i e con alguna reactahcia- El circuito de salida

de&e adaptar una componente resistiva y la capacitancia de salida del

transistor, a una impedancia de carga que es generalmente de SO ohms-

En la mayo)-fa de las aplicaciones la red de salida actha tambiCn como

20

. I _ I" . ..

Conecci6n multiple de transistores de potencia

Muchas a p l i c a c i o n e s e x i g e n mds p o t e n c i a d e R F de l a que puede

e n t r e g a r s o l o t r a n s i s t o r . La a s o c i a c i d n en p a r a l e l o e s e l mPtodo

mds empleado en la c o n e c c i d r ~ m l 3 l t i p l e d e t r a n s i s t o r e s de p o t e n c i a .

D u r a n t e e l f u n c i o n a m i e n t o en p a r a l e l o , d e b e a s e g u r a r s e una I 1 a d e c u a d a d i s t r i k u c i d n de c a r g a d e RF y c a l o r . . IJna s o l c t c i d n e s c o n e c t a r . ~

d i r e c t a m e n t e l o s t r a n s i s t o r e s en p a r a l e l o . E s t e m d t o d o , sin emhr.go, n o

e s p r - d c t i c o d e s d e e l p u n t o d e v i s t a d e l c o s t o , d e h i d o a que e x i g e e l

u s o de t r a n s i s t o r e s p e r - f e c t a m e n t e a p a r e a d o s e n r . e n d i m i e n t o s , g a n a n c i a s

de p o t e n c i a , i m p e d a n c i a s t e r m i r r a l e s y r e s i s t e n c i a s t e r m i c a s . Otra

v a r i a n t e mds p r d c t i c a e s la d i v i s i d n de p o t e n c i a en l a r e d d e

a d a p t a c i d n d e e n t r a d a . M e d i a n t , e e l u s o d e e l e m e n t o s v a r i a h l e s e n c a d a

rama, p u e d e r e a l i z a r s e una adecuada compensac idn de las d i f e r e n c i a s d e

g a n a n c i a s de p o t e n c i a e i m p e d a n c i a s d e e n t r a d a a s e g u r a n d o s e una

c o m p e n s a c i 6 n e q u i l i h r a b a de l a c a r g a e n t r e l o s t r a n s i s t o r e s . E n

a p l i c a c i o n e s d o n d e s e u s e n $a jas t e n s i o n e s de a l i m e n t a s i 6 r 1 , y s e

r . e q u i e r a a l t a p o t e n c i a d e sa l ida, l a impedanc ia de s a l i d a d e l

amplif i cac tor de RF e s muy baja. P o r e s t a r a z b n , e s c o n v e n i e n t e , en l o

q u e r e s p e c t a a e l r e n d i m i e n t o de l a a s o c i a c i b n , d i v i d i r las c a r g a s d e l

c o l e c t o r . M e B i a n t e e l u s o b e h o b i n a s d e c o l e c t o r s e p a r a d a s , plaeden

c o m b i n a r s e l a s p o t e n c i a s de sa l ida a m a y o r e s n i v e l e s d e i m p e d a n c i a ,

h a c i e n d o q u e e l e f e c t o d e c u a : l q u i e r a s i m e t r f a i n t r o d u c i d a por. las

i n d u c t a n c i a s de l o s t e r m i n a l e s , s e a d e s p r e c i a b l e , s i e n d o m e n o r . e s ,

tambi@rt , las gCrdidas r e s i s t i v a s . E l empleo #de h o h i n a s s e p a r a d a s C(F?

c o l e c t o r p e r m i t e c o n t r o l a r l a s c o r r i e n t e s i n d i v i d u a l e s .

SelecciOn del transistor

(2:) mkxima c o r r i e n t e de c o l e c t o r .

(3:) maxima t e n s i b n d e c o l e c t o r . .

(4) c a t a c t e r f s t i c a s de l a s i m p e d a n c i a s d e e n t r . a d a y sa l ida =

( 5 ) f a c t o r . de m e r i t o d e l a g a n a n c i a d e c o r r i e n t e e n a l t a f r e c u e n c i a C f r . ) =

(S> p a r A m e t r o s d e f u n c i o n a m i e n t o t a l e s coma: r e n d i m i e n t o , p o t e n c i a de sal ida d i s p o n i h l e , g a n a n c i a d e p o t e n c i a y c a p a c i d a d d e d e s a d a p t a c i 4 1 - I -

Dehe p r o v e e r s e una a d e c u a d a b e n t i l a c i d n para p r e v e n i r l a

d e s t r u c c i d n d e l d i s p o s i t i v o \:#or. s o f i r e c a l e n t a m i e n t o l a d i s i p a c i d n

y l a i n f o r m a c i 5 n para su c o r r e c c i d n , r e f l e j a n cdmo e s e : x t r . a i d o e l

c a l o r g e n e r a d o d e n t r o d e l d i s p o s i t i v o , f a c t o r C s t e , d e t e r m i n a d o por .

su r e s i s t e n c i a t a r m i c a j u n t u r a - c a j a -

Un buen t r a n s i s t o r de WF s e c a r a c t e r i z a por t e n e r u n a baja

r e s i s t e n c i a t C r m i c a e n t r e j u r l t u l - . a y c a j a =

L a g a n a n c i a d e c o r r i e n t e en un t r a n s i s t o r de R F a a l t o s n i v e l e s

v a r i a a p r o x i m a d a m e n t e COI-I la i n v e r s a de l a c o r r i e n t e b e e m i s o r . . La

c o r r - i e n t e de p i c o p u e d e d e t e r m , i n a r s e p o r l a disminucidn admisiknle de

l a g a n a n c i a a a l t a f r e c u e n c i a . Cuando s e t r a b a j e COI-I modctlaci(lrr de

a m p l i t u d o con baja tensibrc de . fuente , l a c a p a c i d a d d e c o r r i e n t e p i c o

e s I . I ~ c r i t e r i o muy i m p o r t a n t e para e l huen funcionamiento. i

I E l regimen de mAxima t e n s i d n de c o l e c t o r d e h e s e r lo 1

I t

s u f i c i e n t e m e n t e a l t o como para que no o c u r r a l a ruptura de l a jur1tur.a

cuando s e s o m e t a a g r a n d e s e x c u r s i o n e s d e t e n s i ( l n 8

E l v a l o r mdximo d e e s t a 8 e x c u r s i 5 r ~ s e p r o d u c e con modt.rfaci6r1 de

amplitud, o c a r g a r e a c t i v a , i p r o v o c a d a p o r d e s a d a p t a c i d n d u r . a n t e e l

p r o c e s o de s i n t o n i a S

P a r a p o d e r p r o y e c t a r urm r e d de adaptacidrr adecuada para I A ~ I

ampl i f i cador . de R F , defter! c o n o c e r s e a l s t e s las c a r a c t e r i s t i c a s de l as

impedanc ias ( o a d m i t a n c i a s ) d e l t r a n s i s t o r , en las c o n d i c i o n e s d e

t r a h a j o e s p e r a d a s d e l c i r c u i t o - E s i m p o r t a n t e tamki&n, que estCa

d e f i n i d o s l o s v a l o r e s d e i m p e d . a n c i a d e l t r a n s i s t o r , y SI..{ dependenc ia

de las c a r a c t e r í s t i c a s de r u p t u r a como d e l c i r c u i t o mismo. E l e f e c t o

de d e s a d a p t a c i B n a l c u a l va a e s t a r . s o m e t i d o e l t r a n s i s t o r , p u e d e s e r

e v a l u a d o r e e m p l a z a n d o l a c a r g a d e RF p o r un t r a m o d e l i n e a ,

d e s p l a z a n d o un c o r t o c i r c u i t o a l o l a r g o d e media l o n g i t u d d e o n d a , a

l a f r e c u e n c i a d e t r a b a j o . La c a p a c i d a d de d i s i p a c i b n de urt t r a n s i s t o r

s o m e t i d o a d e s a d a p t a c i d n d e carga, debe ser. mayor que l a n o r m a l , para

que pueda dis ipar l a p o t e n c i a e x t r a i r t t r o d c r c i a p o r l a d e s a d a p t a c i b n .

Consideraciones s o b r e e l circuito=

La e s t a b i l i d a d d e f r e c u e n c i a e s f a c t o r muy i m p o r t a n t e e n e l

p r o y e c t o d e c i r c u i t o s t r a n s i s t o r i z a d o s d e a l t a f r e c u e n c i a . La m a y o r í a

tie las i n e s t a b i l i d a d e s s e producer1 a f r . e c u e n c i a s b i e n por. d e b a j o d e l a

f r e c u e n c i a d e trabajo tdektitdo a l a mayor ganancia que acompafia a las

m e n o r e s f r e c u e n c i a s . Cor1 l a ganancia aumentando a r a z b n de 6 tdE p o r

o c t a v a , c u a l q u i e r l a z o p a r d s i t o r e s o n a n t e a Baja f r e c u e n c i a puede

h a c e r o s c i l a r e l c i r . c c t i t o = Estas o s c i l a c i o n e s parAsitas pueden

provocar l a d e s t r u c c i d n d e l t r a n s i s t o r . E s t o s l a z o s d e ktaja f r e c u e n c i a

s u e l e n a p a r e c e r por. d e s a c o p l a m i e n t o s i n e f i c i e n t e s d e l o s t e r m i n a l e s de

l a f u e n t e d e a l i m e n t a c i b n , a u t o r r e s o n a n c i a s de l o s c o m p a n e n t e s , o

r e s o n a n c i a s d e l o s c h o k e s de RF con l a s c a p a c i t a n c i a s d e l c i r c u i t o o

del t r a n s i s t o r - E l d e s a c o p l e de l a f u e n t e p u e d e h a c e r s e m e d i a n t e d o s

c a p a c i t o r e s , uno para l a f i r e c u e n c i a d e t r a b a j o y o t r o para f r e c u e n c i a s

mertor.es= Para los a m p l i F i c a d o r e s q u e f u n c i o r t e n e n t r e 25 y 70 MHz, 10s

c a p a c i t o r e s d e t a n t a l i o de e l e c t r o d o s s i n t e r i z a d o s p u e d e n p r o v e e r un

d e s a c o p l e e x e l e n t e en t o d a l a gama, y a m a y o r e s e s t o s c a p a c i t o r e s

puedesn s e r . d i s i p a t i v o s , y en c o n s e c u e n c i a , 1-10 e f e c t i v o s para

d e s a c o p l a m i e n t o s - L o s c a p a c i t o r e s c e r l m i c o s d e d e s a c o p l a m i e n t o d e a l t o

C.! s o n mls a d e c u a d o s para m a y o r e s f r e c u e n c i a s . L o s chokes de R F , cuando

s e e m p l e a n , d e k e r t s e r d e B a j o G!, y l o mls c h i c o s p o s i h l e , para r e d u c i r

l a g a n a n c i a e n irtajas f r e c u e n c i a s . S e han empleado con @ x i t o c h o k e s d e

c u e n t a s b e f e r r i t a como c h o k e s de b a s e . P u e d e e v i t a r s e e l u s o de

c h o k e s d e c o l e c t o r , e m p l e a n d a una h o h i n a e n l a r e d d e a d a p t a c i b r l p a r a

a p l i c a r l a CC a e s t e e l e c t r o d o -

Debido a las v a r i a c i o n e s q u e e x p e r i m e n t a n l o s p a r l m e t r o s d e l

t r a n s i s t o r . c o n l o s c a m b i o s d e t e n s i b n y c o r r i e n t e b e c o l e c t o r . , d e h e

v e r i f i c a r s e l a e s t a h i l i d a d d e una e t a p a transistorizada de R F para

t o d o s l o s j u e g o s d e v a l o r e s { e s p e r a d o s d e t e a s i ( l n de a l i m e n t a c i b n ,

n i v e l d e e x c i t a c i b n , d e s a d a p t a c i d n de c a r g a y , en caso de modulaci51-I

d e a m p l i t u d , encc..trsidn de l a m o d u l a c i d n .

La o s c i l a c i b n p a r a m h t r i c a e s o t r a f o r m a de inestabilidad que

puede aparecer . en los c i r c u i , t o s d e RF que emplean t r a n s i s t o r e s de

p o t e n c i a . La c a p a c i t a n c i a e x i s t e n t e e n t r e c o l e c t o r y b a s e , como s e v i o

a n t e r i o r m e n t e , n o e s l i n e a l y p u e d e p r o v o c a r o s c i l a c i o n e s q u e a p a r e c e n

como f r e c u e n c i a s e s p u r . i a s e n b a j o n i v e l , s in t - e l a c i b n a r m b n i c a c o n l a

f r e c u e n c i a de p o r t a d o r a .

Debe r e a l i z a r s e ttna s e l e c c i h n c u i d a d o s a de l o s componentes , para

o b t e n e r . un comportamiento adecuado de un c i r c u i t o t r a n s i s t o r i z a d o d e

tjedctce de aqui que e l c a b l e a d o d e h e h a c e r s e l o m A s c o r t o y d i r e c t o

p o s i b l e . E s & t i l , a d e m d s , c o n e c t a r t o d a s las masas en c t r ~ Area pequef ia ,

para e v i t a r . l a f o r m a c i b r l d e i n d u c t a n c i a s d e c h a s i s , q u e p r o v o c a n

p C r . d i d a s d e g a n a n c i a p o r r e a l i m e n t a c i d n n a g a t i v a e n l a i m p e d a n c i a

comt3lrn d e l c i r c u i t o e m i s o r . P u e d e n e m p l e a r s e harras dmrtihus o c i n t a s ,

p e r o d e h e r e c o r d a r s e q u e e s t o s l e l e m e n t o s t i e n e n c i e r t a i n d u c t a n c i a y

que e l p u n t o a l c u a l s e c o n e c t a n l o s c o m p o n e n t e s a l a l a r r a puede

a f e c t a r . a l c i r c u i t o .

Las bohinas usadas en l a s r e d e s d e a c l a p t a c i d n d e e n t r a d a y

sa l ida, d e b e n , o r i e n t a r s e para e v i t a r . a c o p l a m i e n t o s i n d e s e a d o s . En

algunas a p l i c a c i o n e s , como en e t a p a s de a l t a gartartc ia , l a o r i e n t a c i d n

de las h o t t i n a s , por. si s o l a , 1-10 e s s u f i c i e n t e para e v i t a r

i n e s t a h i l i d a d e s o c a r a c t e r f s t i c a s de s i n t o n f a e x t r a f i a s , d e t l i P n c l o s e

e m p l e a r un b l i n d a j e a d i c i o n a l e n t r e R a s e y c o l e c t o r .

En l o s c i r c u i t o s con emisor. comlln, l a g a n a n c i a de l a e t a p a e s

muy d e p e n d i e n t e d e l a i m p e d a n c i a err s e r i e con e l e m i s o r , d o n d e hasta

p e q c t e f i o s v a l o r e s d e i n d u c t a n c i a pctec(ert r . e d u c i r . d r A s t i c a m e n t e l a

g a n a n c i a e n a l t a f r e c u e n c i a - A p e s a r qcte l a r e a l i m e n t a c i d n en e m i s o r

conduce a u n a m e j o r . e s t a b i l i d a d , d e b e m a r t t e n e r s e 1 0 mds ba ja p o s i b l e

para o b t e n e r a l t a g a n a n c i a , r e d u c i e n d o l a i n t e r a c c i b n en l a s i n t o n f a y

l a r e a l i m e n t a c i d n e n t r e l o s c i r c u i t o s de e n t r a d a y sal i t ja . L o s

e m i s o r e s d e m u c h o s t r a r r s i s t o r e ~ s cle RF e s t d n i n t e r n a m e n t e c o r l e c t a t j o s a

l a c a j a , l o g r & n d o s e as! l a minima i n d u c t a n c i a p o s i t a l e e n e l t e r . m i ~ - l a l

d e e m i s o r . Esta t e c n i c a r e d u c e s u s t a n c i a l m e n t e los p r o b l e m a s q ~ ~ e

p r o v o c a u n i r e l t r a n s i s t o r d i r e c t a m e n t e a l c h a s i s . S i s e emplea un

t r a n s i s t o r c o n t e r m i n a l d e e m i s o r a i s l a d o , d e b e c u i d a r s e q u e l a

c o n e c c i d n s e a de b a j a i n d u c t a n c i a , l l e g a n d o s e hasta e l p u n t o de

c o n e c t a r e l t e r m i n a l (: o p a t i t a 1) d i r e c t a m e n t e a l c h a s i s , l o m A s c e r c a

p o s i h i l e d e l c u e r p o d e l t r a n s i s t o r . E n c a s o s e x t r e m o s , s e s i n t o n i z a e l

e m i s o r h a c i e n d o r e s o n a r e n s e r i e l a i n d u c t a n c i a c l e l t e r m i n a l . Citro punto sumamente importante es l a e x t r a c c i d n d e l c a l o r .

g e n e r a d o por. e l t r a n s i s t o r . D e b e p r o v o c a r . s e m e d i o s a d e c u a d o s d e

s u p e r f i c i e d e i r r a d i a c i b n . Dehen consider .arse ademAs, l as v a r i a c i o n e s

a m h i e n t a l e s y las c o n d i c i o n e s de d e s a d a p t a c i b n d u r a n t e e l p r o c e s o d e

s i n t o n f a o a l t e r a c i d n d e l a ca'l- .ga, donde puede aumentar l a d i s i p c i b n

d e l t r a n s i s t o r - E n t a l e s c o n d i c i o n e s de r e s i s t e n c i a t C r m i c a p u e d e ser. ! e l f a c t o r l i m i t a t i v o , d i s p o n i e n d o e l c a m b i o p o r I-WI d i s i p a t i v o de menor.

r e s i s t e n c i a t C r m i c a , o b i e n l a a s o c i a c i 6 n en p a r a l e l o clel mismo t i p o

e x i s t e n t e .

Tacnicas de proyecto de amplificadores de potencia de RF.

L o s c i r c u i t o s de ac laptac ibn cumplen dos f u n c i o n e s i m p o r t a n t e s e n

l o s a m p l i f i c a d o r e s d e RF. P r i m e r o , t r a n s f o r m a n l o s n i v e l e s de

i m p e d a n c i a e x i g i d o s p o r l o s e l e m e n t o s a c t i v o s y p a s i v o s d e l s i s t e m a

(sa l ida d e l t rans is tor e impedanc ia de l a a n t e n a :) = Segrtusdo, pr0veey.I

d i s c r i m i n a c i b n de f r e c u e n c i a s , en v i r t u d a e l f a c t o r de c a l i d a d (:I:!:)

d e l c i r c u i t o r . e s o n a n t e , t r a n s f o r m a n e n r g i a a r m b n i c a erg e n e r g i d de l a

f r e c u e n c i a d e salida d e s e a d a , y e v i t a n l a a p a r i c i b n de f r e c u e n c i a s d e

sal ida i n d e s e a d a s

E l p r o y e c t o d e l o s c i r c u i t o s d e a d a p t a c i B n s e hasa e r~

c o n o c i m i e n t o d e l o s s i g u i e n t e s p a r A m e t r o s .

( 1 ) I m p e d a n c i a d e s e a d a , o e x i s t e n t e , de l a r e d de sa l ida ,

e s p e c i f i c a d a p o r l a r e s i s t e n c i a s e r i e Rs y l a r e a c t a n c i a s e r i e Xs, D

l a c o n d u c t a n c i a p a r a l e l o Gp y la s u c e p t a n c i a p a r a l e l o Bp.

(2) I m p e d a n c i a d e s e a d a D e x i s t e n t e d e l a reel de e n t r a d a , I

e s p e c i f i c a d a p o r I?)-. y Xs o Gp y Bp =

(3:) 12 d e l cir.cl..tito cargaditi, con las t e r m i n a c i o n e s d e e n t r a d a y i ~

salida c o n e c t a d a s .

La s o l c r c i b n mas e m p l e a d a e 5 u t i l i z a r r e d e s d e a d a p t a c i b n , L, T,

d o h l e T a t r a n s f o r m a d o r e s s i n t o n i s a d a s ; a l g u n o s s i s t e m a s mas

elaborados s u e l e n e m p l e a r l i n e a s e x p o n e n c i a l e s y t~-.ansfo~-.madol-.es

ha 1 tln 9

Requerimientos del circuito de entrada-

P ) - & c t i c a m e n t e en t o d a s l a s e t a p a s t r a n s i s t o r i r a d a s de p o t e n c i a ,

e l c i r c u i t o de e n t r a d a d e b e adaptar una i m p e d a n c i a r e l a t i v a m e n t e a l t a ,

a l a i m p e d a n c i a d e e n t r a d a d e l t r a n s i s t o r . Cuando s e e m p l e a n v a r i a s

e t a p a s , g e n e r . a l m e n t e t a n t o l a i m p e d a n c i a d e e n t r a d a como l a de s a l i d a

l a i m p e d a n c i a d e e n t r a d a e s ha.ja, v a r i a n d o e n t r e a l g u n o s d C c i m a s d e

ohm y v a r . i o s ohms. Para una dada fami l ia de t r a n s i s t o r e s , l a p a r - t e

r e s i s t i v a de l a impeclartc ia de entrada con e m i s o r comllln e s s i e m p r e

i n v e r s a m e n t e p r o p o r c i o n a l a l &--ea de1 t r a n s i s t o r , y en c o n s e c u e n c i a

i n v e r s a m e n t e p r o p o r c i o n a l a la c a p a c i c i a d d e p o t e n c i a , s u p o n i e n d o

La p a r t e r e a c t i v a de l a impedanc ia de entrada es f c rnc ior t t a n t o de

l a i n d u c t a n c i a de los t e r m i n a l e s d e l a c a j a como de la p r . o p i a

c a p a c i t a n c i a d e e n t r a d a d e l t ransis tor . C u a n d o l a r e a c t a n c i a

c a p a c i t i v a e s m e n o r q u e la i n d u c t i v a , l a r e a l i m e n t a c i d n e n baja

f r e c u e n c i a p u e d e set-. e x c e s i v a - Es coman que l o s t r . a n s i s t o r e s d e

p o t e n c i a de g r a n Ar.ea p r e s e n t e n una r e a c t a n c i a i n d u c t i v a , por .que l a

r e a c t a n c i a d e e n t r a d a e s l a c o m h i n a c i d n s e r i e d e l a i n d u c t a n c i a d e l

c

1 I I

6 ,

ci)iecIGas-.,

3 e

I

1

A pesar de los circuitos de las figuras 8 y 9 p e r m i ~ e n ~ e c o p l a ~ ~

la carga al colector con una buena supresiin de corrientes arht&nicao,

las redes de adaptacidn sintoniradqs tienen una seria limiaacidn a

frecuencias muy elevadas- Debido a el pobre ' coeficiente de

acoplamiento de las bobinas e frecuencias muy elevadas, la posicibn de'

.la drrivacidn se determina, generalmente, en forma smpirica, a fin de

ppesentar una carga adecuada rl colector= La fig. 31 muestratva.rias

redes de acoplaminto de sTlidca que presentan la carga correcta al

1 colector, suprimiendo, ademdrs, la circufacidn de las corrientes I

arm6nicas de 'colscttor. Estas redes no s o n dependientes de un

coeficiente de acoplamiento' para efectuar la transformacibn de la

impedancia de carga.

En l a s . ecuaciones de proyecto de las redes de la fig- 31 se

irvcluys la crpacikancia de salida de colector. L a capacitancia de

salida varia considerablemente durante la amplia excursibn dinarnica 'de

tensibn colectar-emisor, siendo funci4n tanto de la tensidn de

alimcntacibn como de la potencia de salida.

El : circuito de entrada de la may.oriq de los trapsistore% puede

rapmsebtrrre por un resist.mr, rbb,, 'en'serie con un capacitor Gin# La '

1

red Qe entrada dqbe resonar con Cin,

i

,

prese'ntando una car,ga res.ist!iva

pura al colector de la etapa exitadom. La fig. 32 muestra varias '

redes capaces de adaptar la base con la salida de, la etapa exitadam

resonantes con el capacitor de, entrada Gin. En caso que ei transistor

tonsiderado tenga una entrada inductiva, la reactancia X e i s e hace '

cero y la inductancia de base se incluye como parte del inductor L1, ,-

para redes cam0 las de' la fig= 32a, y como parte de L2 'para la

fig-32c- En la fig=32%, el circuito de entrada es una red T, formada I -

por .Cl, C2. y L l = Si se elige la induceancia de L1 de forma qua sla

reactancia 5ea mucho mayor que la de Gin, se obtiene res.onanC/ia serie

bel circuito base-emisor, con Ll y la combinacih paralelo be C2 y C '

Cl+Ca . ) - Las capacitores .C1. y Go realizan la necesaria adaptscibn

entre la'resistencia de entrada resultant&, rbB' y el colector de la

etapa exitadora. a fig=32b muestra una red T, donde se ha adopSardo

una dioposicih tal de L 1 y C2, que la reactancia del capaci'tor

resulta'mucho mayor que la de Gin; p o r esta raz6n puede usarce C2 para I

conseguir una rclacibn elevadora de rbb', lleviandola a un vakot..

adecuado sobre L1. La resistencia paralelo resultante sobre L1, (88

t'ransformeda al valor requerido como carga de colector, par 16s)

capacitores C1 y Co. Se obtiene resonancia paralelo del circuita, con

L1 y la combinaci¿n paralelo C C1 + Go ) y C2 =

I i

. I ' 1

Loa, circuitos de lbs figs-32a y b, exigen que el colector del

transistor exitador sea alimentado en papalelo a travCs de un choke be

1 .. !

1 . -.

,

U n a . do las herramientas mas Qtiler en el proyecto de redeei de

adap'tacibn es la carta impedancia-admi~tancia. Esta carta puede . ,

describirse como el plano de los coeficientes de refleccih para

admitkncias y representa un mdtodo mAs rapid0 y eficaz de anéilisis'da

circuitos que el ofrecido por las cartas rectangularhs' de impedanciar

o admitancias. La carta repreqenta graficamente el comportamiento de

cualquier red del tipo escalera y muestra lor limites posibles 'do

si'ntonia de lo; componentes variables. Los valores de los componentes

de constantes concentradas pueden obteneme directamente de la carta

como valores normilizrdos. La carta puede aplicarse a circuit'os

equivalentes ideales y a circuitos reales con transformadoms o,

bobinas con derivaciones.

La fig.34 muestra el esquema basic0 de 'la cartar;. Los elementos,'

paralelo en una red escalera siguen 1.0s circulos de admitinncia

<trazados con lineas punteadas). Los valores de los elemeneos paralelo

corrrsponden-con los valoros indicados . . -sobre las interceecionos de las I

P I

\

i

arcos correspondientes. tos elrmentos kerie "s'igucrn los circulo.$ de

impedancia y los valores de las componentes se leen sobris.-&as

correspondiente,s intercecciones de los arcos-

"Cuando se agrega un anico. componente, L , C o R a un'a impedancia

cbnocida, uno de'los si,guientes componentes no cambia: r e ~ i s t b n c i a ~

CR), reactancia {X), conductancia- ( O ) o suceptancia {e) -Lo's

componentes no ideales, deben dividirse en dos elenten%os ideales, v a g -

un inductor con pCrdidas puede separarse en un resistor k y un

inductor L, - 4 luego el componente sugue esa curva di parametro

constante. P o r ejenrglo, un inductor agregado en serie con el circuito,

no cambia la curva de resistencia serie. El procedimieno a seguir con

cada componente se da en la tabla I V , que junto con fa fig?,$S indica

la direccih de avance s o b r e la curva y hace innecesaria la

I

determYna.cibn de los signos positivos o negativos de las reactanciao y

suceptancias'm

Factor de ca l idad Q

En el proyecto de una red de rdaptacibn debe sspecificarie el %!

I de trabajo, junto con las impedanciae de' entrada y salida. El Ct de

trabajo es un compvomiso entre el rendimiento y el rechazo de

srrmdni cas =

Pero el Q ' exacto de, trabajo de un circuito no siempre puede

determ-i'napse pa.^ cAlculo a una Bnica frecu.encia=

Cuando se emplean ecueciones be distl.60, essle prablsma se obvi'a

definiendo un a. de trabajo, fhcilmente calculable, y que se aproxima

al verdasderoo El procedimipnto gr&f.ico adopta este mis,mo tipo de

apPoximacibn, pero en fo rma mas siimp1e.y visible- El Q de cada no&

del circuito se determina con ayuds'de las curvas de a constante de la

fig-36- El nodo que tiene mayor G! es el dominante, dafinidndose este

valor como a de trabajo de circuito.

Las cartas de impedancia usan, correctamente,' valores

hormalizados. El procedimiento grafito requiere que 10% vqlores .de . ,

impedancia .y..admitancir sean consistentes. L o s ejemplos empleanr:

lohm=lmho=CSOchms3 (piara impedancias) = Cl./SQOmho3 (para admitancias) - Los corchetes empleados anteriormente, i n d i can va lwr'e s

normalizados de impadancias, y admitancias- Se utiliza un facCor

normalizado de '50ohms, porque a s t e es un valor comtln de impedancia. de

carga para amplificadores de RF-

Tlrcnica do graficado.

L a red de adaptacidn puede ser proyectada o nalizada por medio de

un mapa de la red, que se prepara ubicando cada componhte Cinc$;uyendo.

las impedancias de entrada y sa1ida)'sobre la carta de impebancirs- Se

dispone para este fin de cartip's duales impedancia-admitancia, y e r o la

-cantidad de lfneal necesarias hacen que sean diffciles de interpretar- '

*

Se puede prtqparar un mapa de rcrd mas prcactico sobre papel tranrparent.e { i superponi&ndolo sobre la car,ta Icorrespohdiente para trazar curvas; I

leer valores y comparar kmpedancias- las figuras 37 y 38 son versiones

simplif icadas de las cartas normales de . impe,dan,cia y admitancia,

respectivamente- La forma de las coordenadas de admitancia es. igual a

la de las coordenadas de 'impedancias, salvo una ratacibn de tBO gt-ado's

alrededor de la cat"ta= Esta afirmiacibn puede comprobarse fd;cilmen,2;e

superponiendo10 la fig.37 sobre la fig03E(, h a c i i n d o coincidir el p u n t a

de circuito abierto de una con al de co*r+ocircuito de la o t r a .

El primer paso en la preprracibn del mapa de la red es tratar el

perfmetro de la carta. de impedancias { linea de X pura) y las curvas f

de R, O, X y B que sean absolutamente n.ecqwrias. Es canveniente

tambih marcar los puntos de circuito abierto y cortocircuito (6

linea de R pura) para facilitar la relacien precisa del papel

transparente- Los valores de las componentes pueden determinarse con I

suficiente exactitud de las curvas de impedancia o admitancia t-tkicades

debajo del papel transparbnte.

j

I ,$b*C..mlfnr;ci&n da la im;adCncia' da cntradr.

Lar fig039 muestra una red de adrptacibn de salida ,tipita y la

fig-40 el mapa empleado para determinar SU impedancia de entrada. $e

conoce la Peactanria de cada componente de la red de adaptaci4n , '

(calculado ' con los valores do los componentes y la frecuencia de

trabajo), debihndose determ.inar la impedancia de entrada los valores " ,

!

f .

I

de reactancia %on ubicadqs con ayuda de las curvas da l a s carkas Z, Y

y Gi, como se indica: se ubica en la carta 2 la irrrpeGlan.cia dq'ccqrge de

salida de SO ohms, normaJfmda a 1 ohm, luego se grafica la curva de

C2 sqBrie, que debe cambiar l a reactancia .en un valor igual al dado de

100 omhs, normalizado a 2 ohms. Se ubica la curva de X = 2 en la ca$t¿i

Z y se traza hasta su intersecci6n con la curva de R = 1 ohm, pupito

A , de B = 0 .4 mho, donde debe comenzar la curva de 'L paralelo, que

" tiene una suceptancia normalizada a 1 mho., L a curva de este indicador

, .

sigue la coordefiada de Gp constante, pasa sobre el punto A y termina

en Bf B1 . B1 = 1 - 0.4 = 0.6 mho {la tabla I V resume éSta

procedimiento > ; debe recordarsa que en este caso la curva cru2a el

eje de R. Este punto est& marcado con B en el mapa de la red en la

, fig.40.'. En forma analogs 8 8 grafica la curva de C l serie, s o b r e la

coordenada Rs constante, pasa sobre el punto E y te,rmina en Xf = X c - X i = 1.9 - 1.5 = O ohm. El'valor normalizado de la impedancia de

entrada, leido sobre le carta 2, es 0.0s ohm. € 1 Q de la red de

rdaptacibn se lee sotrre las curvas de G! constante en los p u n t o s A y 8 .

le1 61 de A es 2 y el da, B, 3, .valor mayor, que se toma como , ,

representativo de la red - I Gelculo de WCL red con derivacJ-CLsn :crprcitivr-

1 La fig.41 muestra el circuit'o de la red , d e rdaptaeibn con

capacitiva . y el mapa empleado en la dete~rmfnatibn del valor de' sub , ,

componentes, para transformar SO ohms 20 ohms., con un Q de 4. E3 !

1

, '

' . ,

procedimiento empliado 'en la prepasaci'biri del' mapa es el siguiente:

(a) Se ubican los p u n t g s normalizados de errtrada'y s d i d a (1 +

j0 ohms y 0 . 4 + j0 ohm) sobre la carta de impedanciar.

(b) Se traza la curva de Q = 6, con ayuda de la carta Q de la

fig.36.

(c) Se traza la curva L paraldlo siguiendo la curva d e .

acffrnitancis Op 3: 1 mho (de la carta de admitancias) a partir del punto

de terminacih 1 +, j0 ohm%, h.asta la interseccibn de esta curva con

l a de Q = 4 , punto A = .

(d ) 8e traza la curva de Rs ccns$antcP, para C l sdrie, sobPe,.la

capta de impedmcias, a partir de A - I

(e) Se traza entonces lar curva para C2 parelqlo entre al punto

de terminacidn (0.4 + j0) ohm y la intepseccibn de esta curva con la

de C1 serie, punto B C aun cuando la interseccidn B se determina

daspuds de trazada la curva para C2 paralelo, se considera esta

inters'eccidn como el punto de partida para la curva de C2 paralelo)=

Cf) A modo de rutina, se determinan los valores de reactancia X

y suceptancia B de los puntos de interseccidn A .y E), por medio de las

careas serie y paralelo.

Para el punto A, X ? . 0 = 1 4 ohms y B = 0.6 mho.

Para el punto B, X = 0.10 ohms y B = 9.0 mho.

Cg) Como se indica en la tabla I V , los val.ores de reac,taneia.

normalizados para el inductor'l, el capacitor serie C1 y al capacitar

p h ~ l e l o C Z , se determinan por sustraccidn de los valoras inicialeai,~

r i i ! I

i !

I I ! l

finales de las curvas paFa esos componentes. Se obt3knen los

siguientes valores#

AB1 = B <en A ) - 3 {en 1 + JO ohm) = 6 mho - O = 6 mho

AXCl= X Cen B) - X (en A ) = 0.10 - 0.16 = 0.04 ohm

A E 2 = B (en 0.4 + j 0 ohm) - B (en B) = 0 - 9 mho - 9 mho

(h)'Los verdaderos valores d i reactancia para L , C1 y C2 pueden determinarse .del. siguiente modo.

.~

XL 50 / AB1 -0.30 / 4 = 5 . 3 ohms

XC1 ='SO CAXCl), = 50 CO*OQ) - 3 ohm XC2 = 50 / ABC2 = 50 / 9 - 9.5 ohm

,

C i ) Los valores de los componentes para el filtro puedeti

calcularse, en 'base a las reartancias y a l a frecuencia be trabajo'# \

El procedimiento paso a paso detallado anteriormente, e s t a

rerumido en la tabla V.

Un analisis intuitivo del circuito con derivscidn capercitiva

indica que el inductot. L en paralelo reducm la 'impedancia de salid~a de

SOohar al valor representade por el punto A en el m a p a de la red,

I

I

. .mientrae que el caapcacitol-. paralela C2 reduce la impedancia de 20 ohms

de entrada a un valor aproximadamente igual, representado p o r el punCo

E= La capscitancia serie Cl compensa la diferencia e.ntre las

igual, representado pop el punto B. El Q a la entrada ew menor porque.

el cambio de impedancias es menor- El inductor serie conecta la

en4mada 'con la sal.ida y cancele las reactancirs de smbos capacitores.

La transformaci&n de impedancias se determina 'por la diferencia entre

G! de esntrad y el de salida

Efecto del cmhf-o de eonapotrmtlrr +n Ir red*

Una v.entaja particular, bel proyecto gr&fico da redes es quo

\

I

I

pueden evaluarse rbpidaments les eeectos de lor cambios be valore's de

. l o s componentes. La red pi del ejepplb (fig-42) fue proyectada para

una impedancia de entrada de 20 ohms, que puede modificarse por medio

de componentes variables. Deben variase dos componente@

simultAneamente ( 1 ) para cambair las impedanciao' y (2) para mantener

le resonbancia. Para esta red pi, se aumenta XC1 en pasos y L se

mantiene constante, como se mpestrr en la fi.g=bS, donde 'tambi4n se

.muestran los valores de XC2 necesasrios para producir la resinanc'ia,

el Q y la impedancia de entrada resultantes.

Debe notarse que' el primer incremento de XC1 (35%) cambia e Q y

Rin apreciablemente, pero exige una variaacih paquafie de XC2= El

segundo incremento de XCl C23#) camhia ligeramente el W y ' m u y po,co

laentrada (8%) pero requiere un gran cambio en XC2. Cualquier otro

aumento de XC2 hac& imposible la resonancia

I I . ton$irtio en armar un amplificador de R=F- con una potancia de 3 a S

h a t t s , el cual se acoplaria e el transmisor de F.M. Estepeo armad9 en,'

la primera etapa ' d e el proyecto <proyecto terminal de ingenieria,

elactronica I 1 , par lo tanto hab.laremos del tiyo'de sasa1 qua viptnos I

1 I

~esultamte DSBSC es sumada a la seflal de au,dio C M , s i las sesales ds

audfo que llegan son supeeiores a los ISKHz entdnces la sefía1

moduladora consiste de una se4Iial de audio cgmpuesta. Un cennal'de audfo

Ue 90Hr a i5KHz y la selKdal DSBSC ipropiadamente en el receptor

F.M.es necesar5o tener infortnacion haacerca de la seKali. subportad&vh de

3EIKHz la cual fuC suprimida en el proceso de demodulacibn D W C ,(L-R)

es.ta informacibn podrfa ser pasada trsndmitiendo una pequrfia cantidad

de la iubportedora de S8KHr a 38KHz, pero esta pequfia seval pcrdria ser

colacada entre las dos bandas lateras de la sena1 DSBS, y seria

dificil extraerla de su lugar, para soluciolrrar este problema es

transportada una oepFal piloto subportadora dentro de la sefial

8 ,

moduladora a una frecuencia que es la mitad de la subportadara

original (a f9 KHz). Esta sefial de 19'Ktfz puede ser sumada entre el'

tope de la scppSal de audio principal y la parte mas baja de l a sefiial

DSBSC sin per6ubar cualqui,erg de sesalas posteriores, la ampli\tud de

la subportadbra a 19KHz est& hecha talque solo puede causar el 10% do

la portadora.pvinlcipa1 de FIM= y similarmenta la amplitud de lar sehal

DSESC es ajystada talque st solamente una sefiarl L o R esta presenta,

la desviacidn pico de la portadora pric!pal devidar a la scjfial DQESC

sola seria mas o menor al 45% Cdesviacibn total pico devidad un solo

canal) la sefial~es%erebfonica deberia ser entonces el 43% de la sspSaal

de audfo principal L+H y el otro 49% devida a 14 sonal DSBSC y el otro

10% ocasionado por -la sefial piloto- Con lo cual la s u m rde las, tres

sefialer sera el' total del 100%.

.?

I

+

1,

I

Bien hemos llegado a el bloque en el, quo se analizara la(

modulacih en F . M = , eh la mkdulacih en fretuencia se desea'

variar la frecuencia de lo portadora'en proporcidn a la seRal

moduladora met), en nuestro caso la,$eKal.que es la ssuma'de los

canales derecho e izquierdo y la stifla1 piloto-

Esta sefiar1 se acoplara e nuestro amplificador de potencia de

R.F. ' , primevamente de acuerdo a la teoria menciionada sePa

seleccionado el transistor optimo tomtando en consideracien los

pasos e seguir mencionados interiormente y cuidando cada una de

las consideraciones mencionadas (una de ellas que.trabaje en el

ra,ngo de F=M- 88 a 108 MHz ).=

Claro, n u e s k r a sefial optenida del tran'smisor es de una

amplStud d.s el orden de miliwattr;, por lo que de acuerdo a las

hojas de caraetaristicas del- transitor empleado necesariamente se

tenia que colocar una et'apa exitadora ]la cual nos daria la

amplitud de la sefiel para logrnr exitar nuestro trenciseor de

potencia la amplitud obtenida en l a e.tapa exitadora fue de 250 *

miliwertts con lo que se logra exitar el transistor de potencia

(2N4427) el cua1.nos entrego una pbtencia de aproximadam&tQe.

l=Swattsm

La etapa exitadora es acoplada a travez de una read pi de

acoplamiento de,imbedancia como la vi%ta en las,notas anteriores

y como se muestra en e1 circuito anexado a el transmisor de F=M=

estepeo, acoplados a' SO ohms), a h o r a la'etaipa exitador,& que

' . conkistio en dos pequePSas etapas de amplificacibn, ahora 1% etapa

exitadora es acoplada a nuestra etapa amplificadora de potencia

tornando e'n conriderasibn la impedancia del transistor de pot,unkia

acoplando Cambian a traves de una red pi , a la salida de I

nuestro amplificador da potencia se le acopla 'una red de

impedancia para que represente' una impedancia de 50 omhs, tipica

para colgarle una antena de radiodifusidn =

El c'ircuito amplificador es mostrado en la fSg- siguiente, Pa

h o j a de cardeteristicas de 'el transistor de potencia

con esas caracteristica~s)~

Csustituto

4

! i

4

J /

I

,