domingo, 28 de fevereiro de 2010

Calculando a potência de um amplificador de classe C para RF

primeiro vamos aprender um pouco sobre tensão TRUE RMS


Vamos imaginar que você quer aquecer um resistor com os dois sinais, sendo um em onda qudrada e o outro em onda senoidal com a mesma largura e tensão de pico.

Para atingir igual quantidade de energia (calor) no resistor, a onda senoidal deve ser duas vezes maior em amplitude do que a onda quadrada.

por isso quando vc alimenta um amplificador classe C em 12V de uma bateria, esses mesmos 12V também será a tensão de pico da saída senoidal que vaí para a antena.


Vamos imaginar que queremos um transmissor que entregui 5W.
Podemos então, usar a fórmula para calcular a impedância necessária para produzir 5W com alimentação de 12VCC.
R = U²/ 2P = 12 * 12 / 2 * 5 = 14,4 ohm.

Neste caso, o transistor tem que operar com uma carga de 14,4 ohm para ser capaz de entregar 5W de potência.

Vamos supor que a antena tenha 50 ohm e queremos ter 14,4 ohm de carga na saída do transistor, por isso temos de ter algum tipo de transformação de impedância.
Um transformador de impedância comumente usado é composto por 2 capacitores e um indutor.
Na entrada do transistor, teremos a mesma ciatuação só que ao contrário.
O transistor tem uma baixa impedância (ohm 1-10) e a entrada deve ser de 50 ohm, que é uma espécie de padrão.
Novamente, precisamos de uma transformação de inpedancia para converter a potência de entrada de 1-10 ohm, para 50 ohm de impedância na entrada do transistor.

http://hem.passagen.se/communication/pic/b2313.gif

Na imagem à cima, é mostrado um esquema com os principais componentes que compõe um amplificador classe C.
O filtro de saída que faz o casamento da inpedância da antena, é formado pelo C3, C4 e L4.

Uma observação importante, é que o transistor tem uma capacitância C ce de emissor para coletor.
Você pode encontrar estes dados na folha de dados do transistor de RF.
Como você pode ver, a CCE é paralelo com o C3.
Quando tiver calculado C3, você deve subtrair o Cce para obter o valor correto do C3.

L2 é um indutor de grande porte que não é crítico em valor (1-100uH).
L2 é de alta impedância (invisível) para sinal de RF, mas vai dar na base do transistor, um aterramento em corrente contínua.

C1, C2 e L1, formam o transformar de entrada que vai transformar a baixa impedância entrada de entrada em 50 ohm puramente resistiva e converter toda a energia para a baixa impedância do transistor.

Como calcular o filtro de saída

http://hem.passagen.se/communication/pic/form313.gif

Imagem do link à cima, explicar como calcular o filtro de saída.
Primeiro você tem que definir o valor-Q do sistema.
Para um sistema elétrico ressonante, o factor Q representa o efeito da resistência elétrica.
O fator Q é definida como a freqüência de ressonância (freqüência central) f 0 dividido pela largura de banda.
A Largura de banda = f 2 - f 1, f 2, onde é o limite superior e F 1, a menor freqüência de corte.
Em um gráfico de resposta contra a frequência, a largura de banda é definida como a variação no nível de 3 dB (tensão, corrente ou potência) em cada lado da frequência central.
O exemplo mostra que os valores para o nosso exemplo 5W acima,
R1 representam a antena e R2 é a impedância em que o transistor deve trabalhar, para ser capaz de entregar 5W.
A Formula 1, 2, 3 vai lhe dar a reatância de componentes C1, C2 e L do filtro.
Com fórmula 4, você será capaz de calcular a capacitância C1 e C2 e com a fórmula 5, você será capaz de calcular a indutância L.


Como calcular o filtro de entrada

http://hem.passagen.se/communication/pic/form313b.gif
Imagem do link à cima explicar como calcular um filtro de entrada.
Primeiro você tem que definir o valor-Q do sistema.
R1 representam a resistência de entrada do transistor e R2 representam a resistência de entrada do amplificador já devidamente casada.
nós tivemos e impedância de entrada de 5-j5 ohm.
Isto significa que o transistor tem uma resistência de entrada de 5 ohms em série com uma capacitância (Cs), de 5 ohm (reativa) em 100MHz.
A impedância de entrada (R1 e Cs) é impresso no quadrado pontilhado.
Primeiro vamos concentrar apenas na parte de resistência (R1), que é de 5 ohm.
A Formula 1, 2, 3 vai lhe dar a reatância de componentes C1, C2 e L do filtro.
Como você pode ver no exemplo de cálculo, a reatância da indutância L é 25.00ohm. Deste modo, L está em série com o Cs dois deles irá subtrair para dar a reatância total.
A parte reativa total será então:
25,00 (indutivo) - 5 (capacitiva) = 20 ohm. A reatância é positivo que representará uma indutância de 31.8nH
Você pode deduzir que:
Alguma parte da reatância do indutor (L) será eliminada pela reatância do capacitor série interna (Cs) do transistor.

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