Ampli Sinal

Prof. Gil Pinheiro

Gil Pinheiro
UERJ-FEN-DETEL

UERJ - Circuitos de Comunicação

Amplificadores para sinais
de pequena potência em RF

Objetivo:

Prof. Gil Pinheiro

Amplificadores para sinais de pequena
potência em RF
Amplificação seletiva de sinais de RF de baixa potência
com boa relação sinal/ruído

+
VCC

vg

Amplificador
de sinal de
RF

ZL

UERJ - Circuitos deComunicação

Zg

Prof. Gil Pinheiro

Conceito de Ganho de Potência

ii

+
vg

Zi

io

+

Zo
vso

ZL

Amplificador de sinal de RF

Potência de entrada: Pi = (ii ef)2·Re[Zi]
Potência de saída: Po = (io ef)2·Re[ZL]
Ganho de potência: Gp = Po/Pi

UERJ - Circuitos de Comunicação

Zg

Prof. Gil Pinheiro

Conceito de Ganho de Potência
Modelo Y

Zg
+

+

Yivi

iscc

Yo

-

vo

ZL

Amplificador de sinal de RF

Potência de Entrada: Pi = (Vi ef)2.Re[Ye]
Potência de Saída: Po = (Vs ef)2·Re[YL]
Ganho de Potência: Gp = Po/Pi

UERJ - Circuitos de Comunicação

vg

+

Prof. Gil Pinheiro

Conceito de Ganho de Potência
Modelo h

Zg
+

+

hi

vi

iscc

ho

-

vo

ZL

Amplificador de sinal de RF

Potência deEntrada: Pi = (Vi ef)2/Re[hi]
Potência de Saída: Po = (Vo ef)2/Re[ZL]
Ganho de Potência: Gp = Po/Pi

UERJ - Circuitos de Comunicação

vg

+

É a máxima potência que um gerador consegue entregar a uma carga

Zg

Zg
jXg

+

Rg

ZL

Máxima transferência de
potência (ZL = Zg*):

+

ig
vg

jXL
ZL
RL

Re[ZL] = Re[Zg] ⇒ RL = Rg

Pgd = (ig ef)2·RL = (ig ef)2·Rg =Im[Ze] = - Im[Zg] ⇒ XL = -Xg

(vg ef/2Rg)2·Rg = (vg ef)2/4Rg

UERJ - Circuitos de Comunicação

vg

Prof. Gil Pinheiro

Potência Disponível num Gerador

Prof. Gil Pinheiro

Ganho de potência de transdução de um
amplificador
is
Zg

+

+
vg

Ze

Zs
vso

ZL

Potência disponível de entrada: ped = (vg ef)2/4Re[Zg]
Potência de saída: ps = (is ef)2·Re[ZL]
Ganho de potênciade transdução: Gpt = ps/ped

UERJ - Circuitos de Comunicação

Amplificador de sinal de RF

Para um dado amplificador (Ze e Zs conhecidos), GPt é função de Zg e ZL

Prof. Gil Pinheiro

Exemplo de cálculo de ganho
75 Ω

300 Ω
+

+
vg

+
50 Ω

ve

+
75 Ω

20·ve

vs
-

-

AV = vs/ve = 20·75/(300+75) = 4 = 20·log(4) [dB] = 12,04 dB
ps = 75·[20·ve ef/(300+75)]2

ped= (vg ef)2/(4·75)

psd = (20·ve ef)2/(4·300)

ve = vg·50/(50+75)

Gp = ps/pe = 10,67 = 10·log(10,67) [dB] = 10,28 dB
Gpd = psd/ped = 16 = 10·log(16) [dB] = 12,04 dB
Gpt = ps/ped = 10,24 = 10·log(10,24) [dB] = 10,10 dB

UERJ - Circuitos de Comunicação

pe = (ve ef)2/50

Re[Ze] = Re[Zg]

Re[ZL] = Re[Zs]

Im[Ze] = - Im[Zg]

Im[ZL] = -Im[Zs]

Ze = Zg*

Prof. Gil PinheiroCondições para máxima transferência de
potência entre o gerador e amplificador e entre
o amplificador e carga

ZL = Zs*

+

+
vg

Ze

Zs
vso

Amplificador de sinal de RF

ZL

UERJ - Circuitos de Comunicação

Zg

Zg
Rede de
adaptação

+
vg

de
impedância

+
Ze

Zs
vso

Prof. Gil Pinheiro

Para conseguir a máxima transferência de potência

Rede deadaptação
de
impedância

ZL

Rede de
adaptação
de entrada

Ze rede= Zg*

Rede de
adaptação
de saída

Ze
Ze rede= Zs*

ZL

UERJ - Circuitos de Comunicação

Amplificador de sinal de RF

Prof. Gil Pinheiro

Exemplo de cálculo de ganho com redes de
casamento de impedâncias
75 Ω

300 Ω

+

+
ve’

ve
vg

-

-

50 Ω

vs

vs’

75 Ω

20·ve’ -

-(300/75)1/2:1

(75/50)1/2:1
ve = 0,5·vg

+

ve’ = (50/75)1/2·ve

vs’ = 0,5·20·ve’

vs = (75/300)1/2·vs’

AV = vs/ve = 10·(75/300)1/2·(50/75)1/2 = 4,08 = 20·log(4,08) [dB] = 12,21 dB
pe = ped = (vg ef)2/(4·75)

ps = psd = (20·ve’ ef)2/(4·300)

ve’ = (50/75)1/2·0,5·vg

Gp = Gpd = Gpt = ps/pe = 16,67 = 10·log(16,67) [dB] = 12,21 dB
(coincide neste caso particular com AV, por ser Rg =...