Václav Dajčar
Zadání č.: 4
Návrh úzkopásmového zesilovače Zadání: Navrhněte jednostupňový tranzistorový zesilovač s tranzistorem atf26350 na frekvenci 13543 MHz. Vstupní a výstupní přizpůsobovací obvody proveďte: a)s diskrétními součástkami b)pomocí úseků mikropáskového vedení Pokyny v vypracování: Zkontrolujte zda je tranzistor na zadané frekvenci stabilní.Pokud tomu tak není,požádejte cvičícího o změnu zadání. Mikropásková vedení navrhněte na podložce o síle h=1mm,pokovené 20 mikrometrů silnou vrstvou mědi.Relativní permitivita podložky je rovna 4,ztrátový činitel pak 0,001. Porovnejte možné alternativy zapojení.Určete šířku pásma pro pokles přenosu -3dB a pásmo,v němž je přizpůsobení na vstupu a výstupu lepší než -20dB.Určete toleranční pásma součástek(rozměrů vedení) tak,aby teoretická výtěžnost výroby byla alespoň 90%. Návrh zpracujte tak aby obsahoval toto zadání,schéma zapojení navržených obvodů, grafická znázornění vypočtených charakteristik zesilovačů (velikosti odrazů a přenosů) a výkres motivu mikropáskových vedení. Data použitých tranzistorů naleznete na www.mide.cz/spar/
Václav Dajčar
Diskrétní součástky Z grafu vyplývá že Rolletův činitel stability je větší jak 1 při 13543MHz,čili je vhodný pro řešení této úlohy.
Po zjištění stability tranzistoru ATF26350 bylo nutné tento tranzistor přizpůsobit na zadaných -20dB pro oba koeficienty odrazu S11 S22 a 50Ω impedanci. Toto přizpůsobení je nejprve realizováno pomocí ideálního vedení.Toto přizpůsobení je však v praxi neuskutečnitelné, proto musíme přizpůsobení provést jiným způsobem.
Po realizaci přizpůsobení tranzistoru (na obou stranách) pomocí ideálního vedení následuje přizpůsobování pomocí diskrétních součástek Zjistil jsme přizpůsobovanou impedanci na jedné straně a vynesl do Smithova diagramu, s jeho pomocí jsem našel hodnoty potřebných diskrétních součástek. Tento postup se opakoval i pro přizpůsobování koeficientu odrazu S22. Při přizpůsobování diskrétními součástkami je více možností jak přizpůsobit.Dále musíme vzít v úvahu reálnou možnost výroby jednotlivých diskrétních součástek. Pro jednoduchost se považuje za realizovatelné cívka od 1nH výše a kapacitor od 1pF výše.
Václav Dajčar
Závislost koeficientu odrazu S11 na frekvenci ukazuje následující graf , z tohoto grafu je patrné, že na zadané frekvenci 13543MHz je pro -20dB tento parametr přizpůsoben. Šířka pásma pro -20dB činí 13524 – 13686 [MHz].
Závislost koeficientu odrazu S22 na frekvenci ukazuje následující graf , z tohoto grafu je patrné, že na zadané frekvenci 13543MHz je pro -20dB tento parametr přizpůsoben. Šířka pásma pro -20dB činí 13431 – 13708 [MHz].
Pro požadavek teoretické výtěžnosti vyšší než 90%, bylo nutné zpřísnit nároky na přesnost (toleranční pásmo) součástek. Pro všechny součástky (C1=627,6 fH ; C2=186fH ; L1=360,5 pH L2=377,2pH) jsem stanovil toleranční pásmo na 0,7% . Po odsimulování výnosu pro 9999 s těmito parametry vyšla teoretická výtěžnosti pěkných 98,2%.
Mikropáskové vedení Po přizpůsobení diskrétními součástkami jsem přistoupil k přizpůsobování pomocí mikropásků. Toto přizpůsobování je v praxi používanější než předešlý způsob. Po syntéze v programu HF lines vyšla šířka pásku w=1,764mm, po sestavení obvodu pomocí mikropásků a provedení optimalizace byly vypočteny následující délky: délka1=45.11mm, délka2=44.58mm, délka3=81.15mm, délka4=42,54mm.Při zadávání parametrů optimalizace bylo nutné zadat maximální přijatelnou délku mikropásků, která je λ / 2 ,zde tedy λ=24,1mm.Pro mikropáskové vedení je nutné také nadefinovat vlastní substrát ze zadaných hodnot.
Václav Dajčar
Závislost koeficientu odrazu S11 na frekvenci ukazuje následující graf , z tohoto grafu je patrné, že na zadané frekvenci 13543MHz je pro -20dB tento parametr přizpůsoben. Šířka pásma pro -20dB činí pouze 13540 – 13550 [MHz].
Závislost koeficientu odrazu S22 na frekvenci ukazuje následující graf , z tohoto grafu je patrné, že na zadané frekvenci 13543MHz je pro -20dB tento parametr přizpůsoben. Šířka pásma pro -20dB činí 13541 – 13546[MHz].
Václav Dajčar
Pro požadavek teoretické výtěžnosti vyšší než 90%, bylo nutné zpřísnit nároky na přesnost (toleranční pásmo) součástek. Pro všechny délky mikropáskového vedení (59,57mm ; 40,54mm ; 29,58mm ; 69,34mm) jsem stanovil toleranční pásmo na 0,2% .Po odsimulování výnosu pro 9999 s těmito parametry vyšla teoretická výtěžnosti 98,33%.
