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Especialidad de Ingeniería de Telecomunicaciones FIEE-UNI

CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias.

A las inductancias y condensadores están asociadas, resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:

Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:

En el caso:

a) b) c) d)

Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.

Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos. Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador,

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S

S

R

L

SS RC

1

P

P

L

RPPCR

Rs Ls

Rs Cs

Lp

Rp Cp

Rp

a)

b)

c)

d)

Energía almacenada

Energía disipada por ciclo

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Podemos definir también entonces:

Separando parte real e imaginaria tenemos:

De las ecuaciones obtenemos:

Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces

y ,

Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.

EL CIRCUITO RESONANTE

1) Circuito L, C y R resonante Paralelo:

Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)

Si introduzco y entonces Z = R, se dice que el circuito está

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SS

SS

C

1X

ó

LX

PP

PP

C

1X

ó

LX

S

SS R

XQ

P

PP X

RQ

PP

2PP

S

SS Q

R

QX

R

XQ

2P

PS

Q1

RR

2P

PS

Q

11

XX

2P

2PP

Q1

QX

PS QQ

2SSP Q1RR

2S

SPQ

11XX

SP XX 2SSP QRR

Z

R L C

1LC 20

00 L

1C

1LC 2

0 0

0 L

1C

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En resonancia en la frecuencia

Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia 0 .

Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces

recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”

Si alimentamos con una fuente de corriente y variamos la frecuencia, el voltaje en función de (o sea de la frecuencia relativa) responde a la siguiente figura.

Si analizamos el valor de potencia que consume el circuito

La potencia cae a la mitad respecto a la frecuencia = 0 ( = 0) para cuando Q = 1Si suponemos apartamientos pequeños.

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0000 j

L

RRjC1

1

R

Z

QL

R

QRC

0

0

V

0

I

V

1

Q creciente

R

Z

Fig. 1

R

VP

2

IZV

B20

0

P

P0

P1

00

B

Q

12

0

00

00 2

0

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B es el “ancho de banda de potencia mitad”.En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1,

Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.

Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador.

CUESTIONARIO

1. Determine la expresión de VO1, VO2 y VO3 en forma literal (colector conectado en VO1). ¿En función de qué parámetro principal se encuentra VO2(t)?. Considere Lin, Cin, Rp de la bobina y capacidades parásitas del transistor.

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0

0

0

Q 22 N 2 2 2 2

3

2

1

0

R 24 7 0

C e x t

1 n

C 2

1 u

Q 4B F 1 9 4

1

3

2

R p o t

1 0 0 k

V 31 5 0 m V a c

V 21 2 V d c

Q 3

2 N 2 2 2 2

3

2

1

1 2 V d c

0

0

C 1

1 0 u

TX1R 3

1 k

R 1

2 . 2 k

Analizando en señal:

C2=10uF y para una frecuencia intermedia de 455KHz

→ XC=1 / 2*π*4.55 =0.0349<<<1KOhm

Luego VO1:

Para VO2:

Expresión para VO3:

De la expresión:

Despejando n obtenemos:

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2. Explique como determinar de forma experimental:

- Frecuencia de resonancia (mínima y máxima)

- Lin y Cin de la bobina

- Rp (Resistencia de pérdidas de la bobina).

Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por la siguiente expresión

Si colocamos un Cext, la nueva frecuencia será:

y como:

Segundo caso, colocamos un condensador CC (Conocido) en paralelo a Cin +

Cob y hallamos una nueva frecuencia de resonancia W’o

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Resistencia de pérdidas:

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3. Indicar qué consideraciones se deben tener en cuenta para seleccionar los

transistores. Asimismo de los manuales obtener los datos de los transistores

BF194 y 2N2222.

- Deben operar en un rango de frecuencias altas (300 hasta 700 MHz )

- Bajo consumo de potencia (en este caso, aproximadamente 0.2 Watts).

- Ganancia de corriente alta (hfe= 75).

- Se debe tener en cuenta el punto de operación que proporciona el fabricante

en sus manuales, lo más importante será que el transistor tenga todas sus

propiedades de amplificación a frecuencia intermedia que son los de interés

en este caso.

- La potencia que el transistor pueda disipar y no produzca la saturación que

lleva consigo a la deformación de la señal de entrada.

- Los parámetros híbridos del transistor y la frecuencia máxima de trabajo del

transistor deben ser la adecuada, para esto deberemos usar un transistor de

Radio Frecuencia.

- Dentro de estas características debemos ver como influyen las capacitancias

parásitas en el valor final de la impedancia del transistor.

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2N2222.Rango de máximos absolutos

Caracteristicas electricas

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BF194

Rango de máximos absolutos

Caracteristicas electricas

4. Simular en computadora el Laboratorio 1.

Durante esta presentación he mostrado todas las simulaciones hechas.

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