Bitcora RF Grupo 3.docx

PRCTICA 1AMPLIFICADOR DE BANDA ANCHADaniela Alfonso (261898), Fabin Sierra (261514)

1.1 Prelaboratorio: Diseo

Para la presente prctica, el objetivo es disear un amplificador de banda ancha a base de transistores BJT, buscando as cumplir con las especificaciones dadas por quien lo solicita, las cuales se muestran a continuacin:

Ancho de banda entre 20 Hz y mnimo 6 Mhz Av = 20 V/V Amplificador de solo una etapa Estable a variaciones de temperatura

Diseo de polarizacin

A continuacin se tiene el circuito en polarizacin DC.

Figura 1. Configuracin sugerida para la prctica.

En la figura 2 se tiene el modelo en pequea seal (AC).

Figura 2. Modelo pequea seal La ganancia para este caso es la ecuacin 1, por lo que si decimos que beta*ro es muy grande comparado RE, se puede evaluar la funcin de ganancia cuando ro tiende a infinito; luego se tiene una aproximacin (Ecuacin 2).

Se eligi un sistema independiente de la resistencia de carga para tener un mximo ancho de banda, es decir, se tom una carga en circuito abierto, por lo que la carga de salida depende de RC=RL. A su vez, se hace RE=RC para fijar el punto de operacin aproximadamente en la mitad.

Para cumplir con los parmetros de diseo indicados en la gua, se comenz eligiendo una resistencia relativamente baja tanto para RE y por tanto para RC para obtener una corriente de polarizacin adecuada. Entonces, RE=RC=270.

Como la resistencia de salida es RC, ahora al despejar de la ecuacin 2 en trminos de Re para la ganancia de 20 V/V. se tiene que RE1 es aproximadamente 12. Este valor en realidad es Rged cuando RE1 est desacoplado en pequea seal (Figura 2).

Se tiene en cuenta la ecuacin 3 para que no afecte los cambios de temperatura.

Aqu se elige el criterio de que sea mucho mayor en 100 veces (Ecuacin 4) por lo que Rth es 18.592k.

Ahora teniendo en cuenta que VB>>Vt, y tomando una tensin de 15 VCC se encontr que: R1=120k y R2 = 22k.

Con un Beta de 200, un VA de 74V, se tiene en polarizacin que:Vth = 1.859V; IC = 3.1mA; VCE = 10.29V

Clculo en pequea seal

De acuerdo con los valores de polarizacin, se tienen las siguiente variables en pequea seal:ro = 27,37k; rpi = 1.623k; gm = 123.2mA/V

Con estos valores en seal AC, se obtuvo una ganancia de salida de Av = -19,2 V/V, lo cual se logr iterando los valores de polarizacin en un Script en MatLab.

Clculo de capacitancias parsitas

Para el clculo de condensadores y ancho de banda, es necesario poseer algunos datos adicionales acerca del transistor a utilizar, en este caso el 3904, estos los provee el datasheet, y los ms importantes se muestran a continuacin: Cje0=4.49pF; V0e=0.75V; me=0,2593 Cmu0=3,638pF; V0c=0,75V; mc=0,3085; Tf=0,3012ns Estos datos nos permiten sacar respectivamente las capacitancias internas propias de la unin base-emisor(Cje), y colector-base (Cmu). Se tiene entonces que estas se obtienen respondiendo a las siguientes ecuaciones.

Reemplazando los valores de polarizacin con los valores dados por el datasheet, se obtienen los siguientes valores.Cje=9,06pF; Cmiu=2,01pF De acuerdo a la siguiente ecuacin se obtiene la capacitancia de difusin de pequea seal Cde:Cde=gm*fr_corte=60pF Obtenidos Cde y Cje, se obtiene la capacitancia emisor-base.Cpi=Cje+Cde=69,06pF A continuacin, se procede a calcular el polo dominante segn los valores de capacitancia y la dependencia de la variacin de RE.

Con estas ecuaciones se obtuvo un valor de frecuencia de corte alta dominante de 20MHz.

1.2 LaboratorioSe realiz un barrido de frecuencia para los valores de resistencia degenerados previstos, para cada uno se realiz el barrido, observando la ganancia obtenida para cada rango de frecuencia. Es importante resaltar que todas las medidas que se realizaron fueron con una onda de entrada de amplitud 50 mV.

Los resultados se muestran a continuacin en la siguiente tabla

f(Hz)1k100k1M3M5M10M15M18M18.5M19M

Av(V/V)19.219.319.219.1118.916.815.213.613.4412.9

ConclusionesComment by jmbecerrat: no hay soluciones de problemas

Las propiedades y comportamientos tanto de los sistemas, como de sus elementos independientes con respecto a las diferentes bandas de frecuencia, esto permite un mejor entendimiento de los cambios que estos pueden sufrir con respecto a los sistemas de baja frecuencia.

Es necesario tener en cuenta valores de capacitancias internas del transistor, para obtener las frecuencias referentes de corte de un sistema de amplificacin de banda ancha permitiendo as una precisin en las medidas y en los resultados; es as como se demuestra la importancia de reconocer cada una de las variables y elementos que un datasheet puede brindar al usuario.Comment by jmbecerrat: y las del protoboard

Es importante asociar cada una de las propiedades de los sistemas con respecto al ancho de banda, teniendo como referencia los modelos y asocindolo as con los valores de capacitancias obtenidos sobre los valores de corte, generando as un resultado favorable.

PRCTICA 2FT DOUBLER Y NEUTRALIZACIN APLICADA A AMPLIFICADORESDaniela Alfonso (261898), Fabin Sierra (261514)

La prctica se divide en 4 partes: emisor o fuente comn, par diferencial, par diferencial neutralizado y par diferencial degenerado.

I. DISEO - Emisor comnSe requiere disear un emisor o fuente comn que tenga alimentacin de y el producto ancho de banda ganancia igual al del transistor. Se utiliz un chip LM3086 caracterizado por un de 100 y un de 300. Para esta primera parte solamente se us uno de los transistores del par diferencial, el otro fue conectado a tierra para que no presentara diferencias de potencial en sus terminales (capacitancias) que pudieran afectar las mediciones.

Se tom entonces la corriente determinada de 3mA para polarizar el transistor puesto que segn la hoja de datos fue con esta corriente que se lleg al mximo producto ganancia-ancho de banda. Con esto se tom el criterio que en la unin colector-emisor deban caer alrededor de 5V y ya teniendo la diferencia de la fuente de alimentacin y la corriente fue ms sencillo polarizar el transistor con los parmetros adecuados segn el datasheet para obtener un de 300. Se muestra el diseo final en la figura 1.

Por el divisor de las resistencias de la base se tiene que la tensin de este terminal ser -3.9V

Figura 1. Polarizacin del transistor en emisor comn

Las caractersticas propias del transistor estn determinadas principalmente por la corriente polarizacin , como sigue:

Comment by jmbecerrat: Tienen un error gravisismo... no consideraron la conductancia de la carga del sistema

De esta manera se obtiene una ganancia ideal de -3000V/V mostrada en la figura 2 en donde la curva azul representa la salida mientras que la roja es la entrada, la divisin est dada por 2V y 20mV respectivamente para cada seal. Por medio de un diagrama de Bode se obtuvo el ancho de banda de 1.3MHz por lo tanto con este valor y la ganancia previamente calculada, el producto de las dos variables se presenta como:

Es necesario aclarar que la ganancia utilizada para calcular el ft del amplificador fue la ganancia de simulacin ms no la ideal hallada por anlisis matemtico.

Figura 2. Simulacin de ganancia del amplificador

II. DISEO - Amplificador diferencial

Para esta parte se requiere mantener la misma polarizacin del punto anterior con la diferencia que esta vez es aplicada al par diferencial del chip LM3086 (figura 3) y analizar la ganancia en salida diferencial, se har de como se muestra en la figura 4 en donde nuevamente la convencin es rojo para la entrada y azul para la salida, y la escala a la que se encuentran las seales es 20mV y 2V por divisin respectivamente. Se pretende mostrar que con la misma polarizacin la ganancia en modo diferencial es la misma puesto que la corriente que es el principal parmetro de ganancia est dividido en dos , pero se compensa siendo dos transistores en modo amplificador.

Figura 3. Diseo del amplificador diferencial con la misma polarizacin del emisor.

Figura 4. Ganancia del par diferencial en modo diferencial

PRCTICA 3AMPLIFICADOR SELECTIVO EN FRECUENCIADaniela Alfonso (261898), Fabin Sierra (261514)

1.1 Prelaboratorio: Amplificador selectivo en frecuencia

Para disear un amplificador con ganancia Av = Vo/Vi mnimo de 250 y tenga una frecuencia de resonancia igual a Fgrupox = 0.6MHz + x 100kHz, donde x es 3, y con un ancho de banda entre 20KHz y 40KHz. La alimentacin es VCC=12.

Figura 1. Montaje de la prctica.

Circuito Resonante Para el diseo de este circuito se realiz el anlisis para un circuito tipo tanque. En primer lugar se emple la frmula de frecuencia de resonancia, para determinar los valores de los elementos reactivos que lo componen.

Sabiendo que la frecuencia de resonancia del circuito debe ser de 0.6MHz + 3*100kHz, da una frecuencia resultante de .Teniendo en cuenta la relacin anteriormente descrita se obtiene que el factor LC queda:

Al buscar en el comercio elementos que cumplieran estas caractersticas se encontr los siguientes valores de inductancia y el valor de capacitancia para llegar a esa resonancia.

Eligiendo la segunda opcin se tiene: Se encontr en el datasheet para las inductancias , como el Q para las condensadores generalmente es muy grande pero por el efecto de las inductancias hace que se reduzca, por lo que la impedancia tanto la inductancia como el condensador de calculan a partir de Q=60:

Luego de haber hallado la resistencia en paralelo para L y C, se realiza el paralelo entre estas resistencias y as hallar la resistencia en paralelo total. Ahora calculamos R para este caso, se tiene que: XpL=L*(2*pi()*f);XpC=1/(2*pi()*f*C);RpL=Q*XpL;RpC=Q*XpC;R=(RpL*RpC)/(RpL+RpC);R=2.598k De aqu se puede deducir que ha mayor sea la inductancia, si la resistencia en serie permanece constante, el Q aumento y la impedancia en resonancia ser mayor, el aumento de la inductancia tiene un problema ya que el valor del condensador ser de menor, esto se ver limitado por la capacitancia de la sonda que es de aproximadamente 17 pF. Entonces, para este laboratorio se usa:

Diseo de polarizacin Las resistencias RC es cambiada por Rind, (aunque en la prctica se dice que L esta en corto y C tiene una gran impedancia circuito abierto para DC) por lo cual se desprecia en el Anlisis. Aparte, las resistencias R1, R2, RE (la resistencia Rdeg por ahora se desprecia) se mantienen iguales entonces la corriente de colector IC se mantendr constante. Estos son los valores de los componentes del montaje para DC. R1=20 k.R2=6.2 k.RC= aprox 0.1 .RE=1 kVCC=12 VB=200 Calculando el nuevo punto de operacin se tiene: IC= 3,4 mAVCE=11,7 VVRE= 3,35 VVBE = 0,67 V (este valor se ajusta a partir de Is para 3904 es 6,734e-15 A y IC)VB=4,1 Vgm=136 mA/V Frecuencia de Corte Superior en el amplificador En primera medida vamos a analizar la capacitancia interna del BJT en emisor comn:

La siguiente tabla corresponde a caractersticas de un transistor bjt 3904:

Eso nos da que

Calculando la frecuencia de corte superior aproximada se tiene:

Ct es la capacitancia por efecto Miller, y Rs es la resistencia vista por esa capacitancia:

Para poder encontrar estos valores es necesario analizar la polarizacin y con ello, se halla la capacitancia total:

Por teorema de Miller se tiene que:

Ahora calculamos la ganancia del Emisor Comn:

1.2 Laboratorio: Amplificador selectivo en frecuencia

Figura 2. Espectro de la resonancia del circuito, medida con el analizador. Como resultado de la prctica se obtuvo: 1.Frecuencia central (fo) en 0.914MHz. Lo cual cumple con el parmetro pedido en el diseo y adems es muy cercano al calculado.2.Ganancia superior a 250 V/V: La ganancia en este caso fue cercano a los 500V/V superando con las expectativas esperadas.3.Ancho de banda de 32kHz. Lo cual hace ver que est muy central al parmetro exigido. Preguntas: 1. Qu propiedades observan del circuito? El evidente observar la propiedad de resonancia del circuito en la frecuencia establecida, puesto que la ganancia aumenta significativamente en el valor deseado de frecuencia. 2. Qu puede decir acerca de las propiedades observadas? Una de las propiedades del circuito que se observaba durante las pruebas, era el cambio de fases de las seales de entrada y de salida cuando se presentaban cambios en alta frecuencia. De hecho el punto donde se encontraban en contrafase las dos seales era distinto al que se obtena para la mxima ganancia, y para este ltimo el desfase entre las seales era de 90. 3. Cmo se ajusta el ancho de banda? El ancho de banda se ajusta en el momento en que la potencia decae a la mitad, es decir, cuando el valor mximo valor de la amplitud de la ganancia es 0.7 veces su valor original alrededor de la frecuencia central. 4, Qu sucede al conectar la resistencia de carga, explique a travs de la teora? La resistencia de carga hace decaer la ganancia del circuito, puesto que cuando se deja abierta la salida (sin carga) el circuito ve una carga infinita, lo que implica que el paralelo entre RC y RL se haga menor, y por tanto, la ganancia tambin. Como conclusin adicional y teniendo en cuenta los resultados de otras prcticas, se observ que el hecho de trabajar con circuitos resonantes obliga a considerar ms efectos dentro del anlisis y diseo de los circuitos, que para el caso de amplificadores de banda ancha. Adems, se puede decir que disear y construir un circuito resonante, solo garantizara su mxima amplitud en una banda angosta, lo cual puede ser til para alguna aplicacin especfica. El factor de Calidad Q de una bobina resulta ser proporcional a la ganancia, por lo tanto siempre es deseable que el valor de este parmetro este sea alto.

2.1 Prelaboratorio: Mitigacin con Miller

Mediante el siguiente Scribt en MatLab, se dise un circuito cascado capaz de cumplir con los parmetros exigidos en el punto anterior. (No se alcanzaron a hacer pruebas).

Para este diseo se hizo que se pasara la misma corriente que en el circuito anterior para no cambiar la ganancia, as mismo con RC. Para ello se hizo que cayera un porcentaje especfico de VCC para que no se cayera la tensin de RE, adems teniendo en cuenta que la cada de tensin en el tanque en DC es casi nula. Por ello, el voltaje restante de la malla cae en el colector emisor del nuevo transistor, asegurando tambin 0.1% de VCC en VCE del otro transistor, entonces:

%%% DATOS CIRCUITOVCC=12;VDD=0;VT=25e-3;beta=200; VBE=0.685;VA=74;

Ic=4e-3;Ie=((beta+1)/(beta))*Ic;Ic2=Ie;Ie2=((beta+1)/(beta))*Ic2;

RC=1.25; RE=1e3;Rg=50;RL=10e20;

%%%VE1=RE*Ie;VC2=RC*Ie2;VCE1=0.1*VCC;VCE2=VCC-VCE1-VC2-VE1;

VB1=VE1+VBE;VR1=VB1;R1=20e3;IR1=VR1/R1;Ib1=Ic/beta;

IR2=IR1+Ib1;VB2=VE1+VCE1+VBE;R2=(VB2-VB1)/IR2;Ib2=Ib1;

IR3=IR2+Ib2;R3=(VCC-VB2)/IR3;

PRCTICA 4AMPLIFICADOR DE POTENCIA PARA ANTENASDaniela Alfonso (261898), Adiel Rojas (261675) , Fabin Sierra (261514)

Se pretende disear un amplificador que d 0.25W de potencia a una carga de 50 simulando la impedancia de entrada de una antena a una frecuencia de 10MHz como mnimo. Se requiere que el amplificador sea lineal para efectos de gran seal para que no aparezca distorsin no lineal y distorsin por intermodulacin.

Se trabaj sobre dos diseos con configuraciones diferentes un amplificador clase A mejorado y un clase F. A continuacin se explican los diseos y resultados de cada uno.

I. DISEO - Clase A mejorado

Para esta prctica se utilizar un transistor 2N3904 debido a su precio, gran ancho de banda y las propiedades fsicas del hfe (para el anlisis se toma de 100). Se escoge entonces una configuracin de amplificador que cumpla las condiciones definidas anteriormente atendiendo la sugerencia de la gua se comienza con un emisor comn, para esto se tomar en consideracin la tensin caracterstica de la unin base emisor de 0.7V.

Para lograr la mxima ganancia del amplificador se utilizar una inductancia conectada entre la fuente de alimentacin y colector (en el lugar de R3 de la figura 1) que al tiempo va a determinar la frecuencia de resonancia del sistema, esta inductancia tiene un valor de 15. En DC la inductancia no presentar cada de tensin por lo que el colector tendr la tensin de la fuente de alimentacin y con respecto a esto se buscar entonces que las cadas de tensin en las resistencias de base sean 60% para R1 y 30% para R2. Con estos criterios en mente, con una corriente DC base de 15mA y alimentacin de 12V, entorno a los cuales se pretende disear el amplificador se procede a asignarle valor a los elementos.

Figura 1. Configuracin bsica de un emisor comn

Se trabaj un emisor degenerado para lograr mayor estabilidad en gran seal de manera que la suma de la resistencia de degeneracin y la de emisor fuera la misma que la resistencia calculada por primera vez. Para lograr la corriente determinada y seguir el criterio de la divisin de tensin en la base se toma y (con y )

A partir de la corriente de 15mA y valores del datasheet del BJT () se pueden obtener los valores numricos de los parmetros caractersticos del transistor tales como , y utilizados para hallar la ganancia y la impedancia de salida del amplificador. De esta manera y siguiendo un anlisis del modelo en pequea seal se tiene que la ganancia del amplificador es -3000V/V y una impedancia de salida con componente real y capacitivo.

Sin embargo al realizar la simulacin se obtuvo una seal cortada por saturacin solucionado cuando se aument la resistencia R1 de 8.2K a 20K.

Por otro lado, para el acoplador se consider un derivador capacitivo (de configuracin mostrada en la figura 2)que toma como resistencia R1 la resistencia de carga de 50 y en paralelo a esta la capacitancia parsita de la sonda y la protoboard. Los valores de los condensadores son sacados a partir de la frecuencia para la cual se disea teniendo en cuenta que la bobina es la misma de polarizacin del amplificador.

Figura 2. Configuracin bsica de un derivador capacitivo

Se escoge C2 de manera que absorba las capacitancias parsitas del sistema y con referencia a esto se calcula C1 por medio de transformacin serie y paralelo. As es como y

En la figura 3 se muestra el circuito completo del amplificador de potencia clase mejorado con acople a una carga de 50.

Figura 3. Diseo completo del amplificador clase A mejorado con acople a carga de 50

A continuacin se muestran los resultados de las simulaciones en la figura 4 la ganancia con respecto a la entrada (la curva roja es la seal de entrada y la azul corresponde a la salida) ambas seales se encuentran en la misma escala por lo que se observa entonces una ganancia positiva aunque atenuada en gran medida por accin del acoplador.

Por otro lado se encuentra el comportamiento en frecuencia del sistema analizado grficamente en un diagrama de Bode (figura 5) en donde se muestra el ancho de banda de 351KHz-147MHz, el ndice azul aguamarina indica la ganancia en 10MHz.

Figura 4. Simulacin del osciloscopio entrada vs. salida del amplificador clase A

Figura 5. Diagrama de Bode del amplificador clase A mejorado con acopleII. DISEO - Clase F

El amplificador clase F se trabaja en modo de switch con una configuracin bsica como se muestra en la figura 6.

Figura 6. Configuracin bsica de un amplificador clase F

La seal de entrada se caracteriza de manera que la frecuencia es 12MHz, la tensin pico es 1.5V y el nivel de offset es de 0.5V. Segn los valores de la seal de entrada se tiene entonces la impedancia de salida en funcin de R2 cuando se trabaja en DC como se muestra a continuacin:

Se obtiene entonces la siguiente tabla con los valores analticos de frecuencia, voltaje pico-pico, (tomado como medio ciclo de la seal de entrada) y resistencia de salida; para analizar los valores para los cuales el amplificador es estable y capaz de dar la potencia necesaria a la salida para la carga de 50 junto al acople definido.

Frecuencia12MHz12MHz12MHz12MHz12MHz

Voltaje pico-pico17.6V14.2V12.2V15.4V15.8V

Voltaje minimo0V200mV400mV0V0V

24.1ns29.9ns32.4ns29ns27.7ns

Ro-120.2111.14144171

Rin (acople)-502251.11K1.5K

Por medio de la anterior tabla se evidencia que el amplificador presenta gran estabilidad cuando el voltaje pico-pico de entrada es mayor a 15V es decir en las dos ltimas columnas de la misma. En base a esto el la configuracin de acople se har con el objetivo de llevar 1.5k a 50. El diseo de este acople debe usar valores estndar de capacitancia mucho mayores que la capacitancia de la sonda y el mayor valor posible de inductancia para garantizar la implementacin sencilla del mismo. El acople usado ser un derivador capacitivo.

Se define la relacin N de las capacitancias como factor de conversin entre serie y paralelo de los condensadores. Si se toma C1=1nF, por medio de la expresin del factor N de conversin se tiene que C2 debe ser igual a 5nF.

El factor N de conversin tambin aplica para las resistencias de manera que en funcin de la frecuencia de resonancia del acople la resistencia de entrada del mismo es de 1.8Kpor lo tanto siguiendo un proceso de iteracin la capacitancia C1 debe ser de 0.833nF; con este valor en mente ya se puede tomar la expresin de la frecuencia de operacin del acople y despejar de all la inductancia que ara toma un valor de 211nH, inductancia que fue construida para su implementacin.

Segn las caractersticas del amplificador de potencia clase F se busca que en el tercer armnico de la frecuencia fundamental la potencia disipada sea controlada por los elementos reactivos del acoplador. Para esto se hace entonces el siguiente anlisis con las impedancias en funcin de la frecuencia (el tercer armnico para este caso).

As se obtiene el ancho de banda matemtico de 1.06MHz que corresponde al anlisis realizado por medio de armnicos del amplificador de potencia clase F

PRCTICA 5OSCILADOR VHFDaniela Alfonso (261898), Adiel Rojas (261675), Fabin Sierra (261514)

1.1 Oscilador de Frecuencia Fija: Prelaboratorio

Sabiendo que la banda de VHF se encuentra entre 30MHz y 300 MHz, se decidi elegir una frecuencia un poco menor a esta banda para poder medir sin problemas con los equipos del laboratorio. Para ello se eligi una frecuencia de resonancia cercana a los 25MHz.

Para realizar el diseo se decidi emplear un par diferencial cruzado BJT con un integrado apareado LM3086. Con el tanque que ve la salida diferencial se obtiene la frecuencia de resonancia.

Figura 1. Par diferencial cruzado BJT.Para el clculo se tuvo en cuenta la capacitancia parsita que se obtiene al medir con la sonda la cual es de 17pF al medir en 10X y la capacitancia que existe en el par diferencial la cual se calcula como:

Cpar = 2Cpi + Cmu/2

Segn el datasheet, Cpi es de 0.6pF y Cmu es igual 0.58pF. Por lo tanto Cpar es 1.49pF.

Luego se elige la capacitancia del par cruzado la cual se determin que fuera de 12pF. Con este dato y con las dems capacitancias en paralelo se tiene que la capacitancia total es:

CT = C + Cpar + Csonda = 6pF + 1.49pF + 17pF = 24.49pF

Recordando que la frecuencia elegida de resonancia es de 25MHz y con la siguiente ecuacin:

Se tiene que L es de 1.33uH. Como en el mercado no es comn encontrar resistencias de este valor, se dividi esta inductancia en dos inductancias en serie de 1uH, las cuales se encuentran fcilmente en el comercio. Recalculando la frecuencia se tiene que fo es: 22.74MHz.

Diseo de polarizacin

La polarizacin se realiz mediante una fuente de corriente por medio de un diodo Zener y un BJT 3904. Se eligi una fuente de alimentacin de -5V. El Zener elegido es de 3.3V a 0.5W, por tanto: Izmax = 500mW / 3.3V = 151.5mA Se polarizar con un 20% de Izmax, por tanto Iz = 30.3mA. Se tiene entonces que IRz es aproximadamente igual a Iz. Por tanto se puede calcular: Rz = (5 Vz) / (IRz) = (5V 3.3V) / (30.3mA) = 56 La disipacin en la resistencia Rz es igual: PRz = Iz * (5 Vz) = 30.3mA * (5V 3.3V) = 51.6mW Por ltimo, para obtener RE con una corriente deseada de 5mA: RE = (3.3V 0.7V) / 5mA = 520 , entonces se usa una resistencia de 520 segn el cdigo E24.

1.2 Oscilador de Frecuencia Fija: Laboratorio

Mediante el analizador de espectros se obtuvo una frecuencia central de 19.872MHz.

Figura 2. Montaje fsico del oscilador de frecuencia fija.

Se estableci entonces, que la frecuencia central es muy cercana a la calculada y la diferencia entre estas que es cercana a los 2.86MHz es debida a las capacitancias en paralelo y las inductancias en serie del protoborad en el que se realiz el montaje.

2.1 Oscilador de Frecuencia Variable (VCO): Prelaboratorio

Figura 2. Par diferencial cruzado BJT con controlador de tensin central por medio de varicaps.

Para el VCO, se utiliz prcticamente el mismo par cruzado del punto anterior solo que se dividi la capacitancia del tanque en dos varicaps en serie con una resistencia central que por medio de la tensin administrada a la resistencia controla la frecuencia del oscilador.

Es necesario, que ambos varicaps se encuentren en inverso para poder crear el controlador. Tambin se us una resistencia de control de 10 para obtener un mejor ancho de banda en las frecuencias de control.

Para este ejercicio se eligieron dos varicaps NTE612, los cuales tienen una capacitancia de variacin central de 12pF, los cuales al estar conectados en serie, dan como resultado un capacitancia total en el diferencial de 6pF, lo que implica que el clculo de la frecuencia es el mismo realizado anteriormente.

Se eligi como resistencia de control una de 10k.

2.2 Oscilador de Frecuencia Variable (VCO): Laboratorio

Mediante el analizador de espectros se obtuvo una frecuencia de corte superior en 19.872MHz y de corte inferior de 16.245MHz. El ancho de banda obtenido mediante la variacin de frecuencia es aproximadamente 2.925MHz.

Figura 4. Montaje fsico del oscilador de frecuencia variable (VCO).

La figura 4, muestra la resonancia en el momento en que el controlador de frecuencias por voltaje alcanza la tensin mxima, mostrando la frecuencia de corte inferior del circuito montado.

Tambin se puede observar la baja distorsin armnica del sistema (THD), lo que indica que circuito es inmune a estas distorsiones.

Se afirma que el sistema vara ms del 10% de la frecuencia superior de 19.87MHz, con una ancho de banda de 2.925MHz.

Conclusiones

Se puede concluir que la diferencia entre la frecuencia calculada y la medida se debe a la capacitancia y la inductancia parsita del protoboard.

El diseo de un VCO mediante un par cruzado BJT da cierta vulnerabilidad en frente al THD.

Se observ que a medida que la resistencia de control era mayor, el ancho de banda del VCO era directamente proporcional.