Wzmacniacze i oscylatory tranzystorowe
 2
Warunki jakie należy spełnić
projektujÄ…c:
(a) wzmacniacz o największym
wzmocnieniu mocy zwanym M.A.G.
*
'
“S = S11
*
'
“L = S22
(b) wzmacniacz niskoszumny
“S = “opt
*
'
“L = S22 (“opt )
(c) oscylator pracujÄ…cy w warunkach
małego sygnału
'
“S S11 = 1
'
“LS22 = 1
Schematy blokowe wzmacniacza i oscylatora pomocne w projektowaniu
 3
ZS
S11
“S
S22
“L
S21S12“L
“S * = S11' = S11 +
“S = “SM
1-“LS22
“L = “LM
S21S12“S
“L* = S22' = S22 +
1-“SS11
Warunki dwustronnego dopasowania impedancyjnego na wartości zespolone sprzężone
TECHNIKA BWCZ 2009
 4
Wymienione dwustronne
dopasowanie można uzyskać
jedynie, jeśli tranzystor jest
bezwzględnie stabilny,
tj. kiedy współczynnik
stabilności k >1
Indukcyjnością wprowadzającą szeregowe sprzężenie zwrotne można zapewnić pozyskanie
jednocześnie minimalnego współczynnika szumów i maksymalnego wzmocnienia mocy.
TECHNIKA BWCZ 2009
 5
Przykład 1. Projekt wzmacniacza niskoszumnego na zakres 9-10 GHz
Tranzystor:
!ATF-10136 / ATF-10135
!S-PARAMETERS at Vds=2V Id=25mA. LAST UPDATED 07-22-92
# ghz s ma r 50
1.0 .93 -33 5.19 147 .038 67 .36 -19
2.0 .79 -66 4.64 113 .074 59 .30 -31
3.0 .64 -94 4.07 87 .110 44 .27 -42
4.0 .54 -120 3.60 61 .137 31 .22 -49
5.0 .47 -155 3.20 37 .167 13 .16 -54
6.0 .45 162 2.88 13 .193 -2 .08 -17
7.0 .50 120 2.51 -10 .203 -19 .16 45
8.0 .60 87 2.09 -32 .210 -36 .32 48
9.0 .68 61 1.75 -51 .209 -46 .44 38
10.0 .73 42 1.52 -66 .207 -58 .51 34
11.0 .77 26 1.26 -82 .205 -73 .54 27
12.0 .80 14 1.12 -97 .200 -82 .54 15
!FREQ Fopt GAMMA OPT RN/Zo
!GHZ dB MAG ANG -
0.5 0.4 .93 12 0.85
1.0 0.4 .85 24 0.70
2.0 0.4 .70 47 0.46
4.0 0.5 .39 126 0.36
6.0 0.8 .36 -170 0.12
8.0 1.1 .45 -100 0.38
12.0 1.4 .60 -41 1.10
 6
Okręgi stabilności - na płaszczyz
nie “S
TECHNIKA BWCZ 2009
 7
Okręgi stabilności - na płaszczyz
nie “L
TECHNIKA BWCZ 2009
 8
Okręgi stałego wzmocnienia  na płaszczyz
nie “S
TECHNIKA BWCZ 2009
 9
Okręgi stałego wzmocnienia  na płaszczyz
nie “L
TECHNIKA BWCZ 2009
 10
Okręgi stałego współczynnika szumów (oczywiście na płaszczyz
nie “S!)
TECHNIKA BWCZ 2009
 11
Po włączeniu zaprojektowanych obwodów dopasowujących  na wejściu i wyjściu  okręgi stałego
współczynnika szumów są współśrodkowe ze środkiem wykresu Smitha
NCI
50
9600 MHz: 0.026, -91.247°
Noise circles after matching.
TECHNIKA BWCZ 2009
1.0
0
0.3
0.4
0.5
0.7
0.8
1.0
5.0
0.1
0.2
0.6
0.9
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
3.0
4.0
10
20
1.0
9
.
2
.
0
8
1
.
4
.
0
1
7
.
0
6
.
1
2
.
0
6
.
8
.
0
1
0
.
2
5
.
0
4
.
0
4
.
0
0
.
6
.
3
0
3
.
0
8
.
0
0
.
4
0
.
1
0
0
.
.
5
1
2
.
0
8
.
0
6
.
0
0
1
1
.
4
.
0
0
0
2
2
.
0
0
5
2
.
0
0
2
4
1
.
.
0
0
0
1
6
.
0
8
.
0
2
.
0
0
.
1
0
.
5
0
.
1
0
.
4
8
.
3
.
0
0
0
6
.
.
0
3
4
.
0
4
.
0
5
.
0
0
.
2
8
.
6
2
.
0
.
1
0
6
.
1
7
.
0
4
.
8
.
1
0
9
2
.
.
0
1
 12
Schemat wzmacniacza
!5
13
13
L=90
W=40
!10
C4 !13
TL7 TL10
TL6
Q1
12 14 14 20 21 24 28 30
12 14 14 20 21 24 28 30
(2)
!1
C1
TL1 TL2 TL5
3.3 pF
W=40 W=70
3 1 2 4 5 8 11 22 29
3 1 2 4 5 8 11 22 29
(1)
L=275 L=150
3.3 pF TL8 TL14
W=70 W=40 W=40
6 15
6 !4 15
W=10 W=70
L=150 L=100 L=60
TL3
0 15 0
0 15 0
15
W=10
L=175 L=75
!8 !9
23 31
!6 !7 23 31
TL4 L=175
!14
10 7
10 7
7
TL9
27 23
27 23
23
!3
W=100
!12
R1 W=100
L=175
R2
51 ohm
L=150
51 ohm
9
9
26
26
!2
!11
TECHNIKA BWCZ 2009
 13
Layout wzmacniacza
TECHNIKA BWCZ 2009
 14
Wzmocnienie i współczynnik szumów
10 2
2
8 1
6.321 dB
6 1
4 1
1.305 dB
2 1
0 1
-2 0
-4 0
-6 0
-8 0
-10 0
9000 9500 10000
Freq (MHz)
DB[S21] DB[NF]
TECHNIKA BWCZ 2009
DB[NF]
9600 MHz
DB[S21]
 15
S11
S22
9600 MHz: -12.061 dB, 36.806°
50
9600 MHz: -14.283 dB, -15.666°
TECHNIKA BWCZ 2009
1.0
0
0.3
0.4
0.5
0.7
0.8
1.0
5.0
0.1
0.2
0.6
0.9
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
3.0
4.0
10
20
1.0
9
.
2
.
0
8
1
.
4
.
0
1
7
.
0
6
.
1
2
.
0
6
.
8
.
0
1
0
.
2
5
.
0
4
.
0
4
.
0
0
.
6
.
3
0
3
.
0
8
.
0
0
.
4
0
.
1
0
.
0
.
5
1
2
.
0
8
.
0
6
.
0
0
1
1
4
.
.
0
0
0
2
2
.
0
0
5
2
.
0
0
2
4
1
.
.
0
0
0
1
6
.
0
8
.
0
2
.
0
0
.
1
0
.
5
0
.
1
0
.
4
8
.
3
.
0
0
0
6
.
.
0
3
4
.
0
4
.
0
5
.
0
0
.
2
8
.
6
2
.
.
0
1
0
6
.
1
7
.
0
4
.
8
.
1
0
9
2
.
.
0
1
 16
Przykład 2  Projekt wzmacniacza zrównoważonego
Schemat wzmacniacza. Wzmacniacze pojedyncze reprezentowane są na schemacie jako podukłady
złożonej sieci
L=L6 L=L6
Amp
!2 !5 !21 !19
!1 W=W6 W=W6
RT!2
1 2 3 5 7 7 33 33 31 29 30 32
1 2 3 5 7 7 33 33 31 29 30 32
(1)
50 ohm
W=110 !3 !20
4 8 0 24 27
4 8 0 24 27
!23
!22
L=250
L=L7 L=L7 L=L7 L=L7
0
0
!24
W=W7 W=W7 W=W7 W=W7
!4 !6 !15 !17
L=L6 L=L6
6 9 22 26
6 9 22 26
Amp
W=W6 W=W6 !18
RT!1
16 15 13 12 11 11 18 18 21 23 25 28
16 15 13 12 11 11 18 18 21 23 25 28
(2)
50 ohm
!8 !14 W=110
!9 !7 !13 !16
0
0
!10
!12
L=250
0
0
!11
 17
Layout wzmacniacza
TECHNIKA BWCZ 2009
 18
Reflektancje na wejściu i wyjściu wzmacniacza pojedynczego
S11
S22
50
1.0
0
0.3
0.4
0.5
0.7
0.8
1.0
5.0
0.1
0.2
0.6
0.9
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
3.0
4.0
10
20
1.0
9
.
2
.
0
8
1
.
4
.
0
1
7
.
0
6
.
1
2
.
0
6
.
8
.
0
1
0
.
2
5
.
0
4
.
0
4
.
0
0
.
6
.
3
0
3
.
0
8
.
0
0
.
4
0
.
1
0
.
0
.
5
1
2
.
0
8
.
0
6
.
0
0
1
1
.
4
.
0
0
0
2
2
.
0
0
5
2
.
0
0
2
4
1
.
.
0
0
0
1
6
.
0
8
.
0
2
.
0
0
.
1
0
.
5
0
.
1
0
.
4
8
.
3
.
0
0
0
6
.
.
0
3
4
.
0
4
.
0
5
.
0
0
.
2
8
.
6
2
.
.
0
1
0
6
.
1
7
.
0
4
.
8
.
1
0
9
2
.
.
0
1
 19
Reflektancje na wejściu i wyjściu wzmacniacza zrównoważonego
S11
S22
TECHNIKA BWCZ 2009
0.8
0.4
0.5
0.7
0.9
1.0
0.6
1.4
1.8
3.0
1.2
1.6
2.0
0
.
1
8
.
0
6
.
0
4
.
0
2
.
0
2
.
0
4
.
0
6
.
0
8
.
0
0
.
1
 20
Wzmocnienie
15 10
14 9
13 8
12 7
11 6
10 5
9 4
8 3
7 2
6 1
5 0
2000 2500 3000
Freq (MHz)
DB[S21] GD[S21]
GD[S21]
DB[S21]
 21
Oscylator ze
wzmacniaczami objętymi
pętlą dodatniego
sprzężenia zwrotnego
i sprzęgaczem
kierunkowym
w dwóch wariantach
układowych
 22
Oscylator z rezonatorem
dielektrycznym w obwodzie
od strony wejścia tranzystora.
(a) Schemat oscylatora
uwidaczniający sprzężenie
reakcyjne rezonatora z liniÄ…
paskową dołączoną do
bramki/bazy tranzystora.
Rezystancja 50 &! wytłumia
ew. pasożytnicze oscylacje
(poza częstotliwością oscylacji
ustalonej i stabilizowanej
rezonatorem dielektrycznym).
(b) Obwód zastępczy
TECHNIKA BWCZ 2009
 23
Różne wersje
oscylatora
tranzystorowego
z rezonatorem
dielektrycznym
stabilizujÄ…cym
częstotliwość
oscylacji
TECHNIKA BWCZ 2009
 24
Oscylator przestrajany rezonatorem YIG w tranzystorem pracującym w układzie OB.
Powstaje poważny problem spełnienia warunków oscylacji w szerokim zakresie częstotliwości pracy
poprzez odpowiedni dobór obwodu dopasowującego M1
 25
TECHNIKA BWCZ 2009