7. Dispositivos Ativos 7.1. Elementos Ativos • Transferem potência: DC para RF • Transistores: bipolar e FET • Circuitos: – Amplificadores – Osciladores – Misturadores – Não recíproco – Não conservativo 7.2. Curva de Transferência Saturação Região Ativa Linear Corte 7.3. Circuitos de Polarização Transistor Bipolar em Emissor Comum 7.3. Circuitos de Polarização Transistor MESFET em Fonte Comum Exemplo de Amplificador Exemplo de Amplificador R1=Z1: impedância da fonte R2=Z2: impedância da carga Ra, Rb, Rc e Re: polarização Cb, Lb: casamento de entrada Cc, Lc: casamento de saída Ca, Cd e Ce: aterramento RF Vo: fonte de alimentação Amplificador 1GHz Amplificador 1GHz Amplificador 18GHz 7.4. Projeto de Amplificadores Lineares Ganho de Potência e Coeficientes de Reflexão Estabilidade Transistor Incondicionalmente Estável K>1 Transistor Potencialmente Instável K<1 Círculos de Instabilidade na Carta de Smith Círculos de Estabilidade Se |S11|<1 a região estável inclui a origem Se |S22|<1 a região estável inclui a origem Ganho Constante para Entrada Casada Círculo de Ganho Constante Se K>1, o círculo fica contido completamente na Carta de Smith Se K<1, o círculo fica contido parcialmente na Carta de Smith Se G>MAG ou MSG, o círculo não existe Entrada Casada Ganho Constante para Saída Casada Ruído Círculo de Figura de Ruído Constante Figure de Ruído e Ganho Constantes Projeto das Seções de Transformação de Impedância Casamento Conjugado (K>1) ou Entrada Casada (K<1) Casamento Conjugado (K>1) ou Saída Casada (K<1) Efeitos Não Lineares Ponto de Compressão Intermodulação IP3 (third intermodulation product) Amplificador Balanceado 7.5. Condição de Oscilação 7.6. Projeto de Osciladores em T •ZF: impedância (reatância) de realimentação série •ZS: impedância (reatância) que torna o transistor instável •ZL: impedância que satisfaz a condição de oscilação Conversão para 3 portas Transistor polarizado com o terminal 3 comum às portas 1 e 2 (ZF=0) Inclusão da Realimentação Série Geração de Instabilidade Implementações de Zs Sem Resonador: • circuito aberto • curto-circuito Com Ressonador: • linha de transmissão (TL) • ressonador dielétrico (DR) Ressonador Dielétrico Cerâmico Condição de Oscilação (a) Sem ressonador (b) Com ressonador Exemplo 7.7. Osciladores em π Tipos Pierce Ressonador de Quartzo 7.8. Osciladores Controlados por Tensão (VCO) • • • • • Estabilização da frequência por PLL Modulação FM Sintonia de canal (TV e rádio) Medidor de parâmetros de espalhamento Analisador de espectro Varactor Oscilador em π com varactor Oscilador Clapp Osciladores em T com varactor MOSFET 7.9. Oscilador Controlado por Corrente • Yttriun Iron Garnet (composto cristalino dos óxidos) • Ressonador esférico polarizado por campo magnético • Frequência de ressonância depende do campo magnético aplicado • Sintonia ampla • Resposta lenta 7.10. Ruído de Fase Definição Quantitativa Considerações Bipolar < FET Com ressonador < Sem ressonador 7.11. Misturadores • Circuitos de três portas operando em frequências distintas: – RF: sinal de rádio frequência (alta) – LO: oscilador local (média) – IF: sinal de frequência intermediária (baixa) Utilização RF LO IF RF front-end Operação Ideal Operação Real Curva de Transferência Saturação Região Ativa Linear Corte Configurações Básicas Diodo Transistor Perda de Conversão Ganho de Conversão Diagrama em Blocos Projeto • Adote um ponto de polarização • Projete a seção de transformação de impedâncias de entrada para a saída em curto-circuito na frequência de RF • Projete a seção de transformação de impedâncias de saída para entrada em curto-circuito na frequência de IF • Projeto um filtro passa-faixa estreita para conectar o oscilador Exemplo Misturadores Balanceados Misturadores Balanceados com Transformadores de RF Balanceado Simples Balanceado Duplo Transformadores Respostas Diodos Misturador Resultados Resultados