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

Corte

Saturação

RegiãoAtivaLinear

7.3. Circuitos de PolarizaçãoTransistor Bipolar em Emissor Comum

7.3. Circuitos de Polarização

Transistor MESFET em Fonte Comum

Exemplo de Amplificador

Exemplo de Amplificador

R1=Z1: impedância da fonteR2=Z2: impedância da cargaRa, Rb, Rc e Re: polarizaçãoCb, Lb: casamento de entradaCc, Lc: casamento de saídaCa, Cd e Ce: aterramento RFVo: 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 EstávelK>1

Transistor Potencialmente InstávelK<1

Círculos de Instabilidade na Carta de Smith

Círculos de Estabilidade

Se |S22|<1 a região estávelinclui a origem

Se |S11|<1 a região estávelinclui a origem

Ganho Constante para Entrada Casada

Círculo de Ganho Constante

Entrada Casada

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

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

Saída Casada (K<1)

Casamento Conjugado (K>1)ou

Entrada 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

Ressonador de Quartzo

Pierce

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

Corte

Saturação

RegiãoAtivaLinear

Configurações Básicas

Diodo

Perda de Conversão

Transistor

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