مقاله طراحی تقویت کننده ترانزیستوری RF

*مقاله طراحی تقویت کننده ترانزیستوری RF*

تعداد صفحات: 69

فرمت فایل: word

مقدمه:

طراحی تقویت کننده در RF بطور چشمگیری با روشهای مداری فرکانس پایین مرسوم فرق دارد و در نتیجه به بررسی و ملاحظه ویژه ای نیاز دارد . علی الخصوص این واقعیت  که موجهای ولتاژ و جریان روی عنصر فعال تاثیر می گذارد ، تطبیق مناسبی جهت کاهش  VSWRو جلوگیری از نوسانات (تغییرات ) نامطلوب را ایجاب می نماید . به این دلیل معمولاً اولین قدم برای طراحی این پروسه یک تحلیل پایداری می باشد که به همراه دوایر عدد نویز و بهره جزء اساسی مورد نیاز برای بهبود مدارهای تقویت کننده ای است که اغلب با مقادیر بهره ، بهره هموار ، توان خروجی ، پهنای باند و شرایط با یاس مواجه می شود .

این فصل براساس مطالب گفته شده در فصلهای 2 و3 توسعه یافته است بطوریکه روابط توان خطوط انتقال خروجی برسی شده است .

بر هر حال بر خلاف مدار پسیو ، فصل 9 به ادوات اکتیو می پردازد بطوریکه به نظر می آید بررسی دقیق بهره و فیدبک دارای اهمیت اصلی باشد .

مواردی از قبیل بهره توان یک طرفه و دو طرفه مدار و نمایش گرافیکی آنها در نمودار اسمیت ، نقطه شروعی برای آنالیز گسترده عملکرد تقویت کننده ترانزیستوری فرکانس بالا می باشد .

خواننده باید به انعطاف پذیری نمودار اسمیت توجه کنید . که دایره بهره ثابت ، VSWRو پایداری میتوانند براساس ضرایب انعکاس و امپدانس بحث شده در فصل 3 روی آن قرار بگیرد .

بعلاوه حتی آنالیز یک نویز هم با تبدیل عدد نویز یک تقویت کننده به دوایری که در نمودار اسمیت نشان داده       می شود؛ قابل برسی است.

بعد از توجه به ابزار اساسی طراحی ، همچنین فصل 9 مدلهای مختلفی از تقویت کننده های توان  و مشخصه های آنها از قبیل بهره هموار ؛ پهنای باند و اعوجاج درونی را به خوبی اختلافات بین تقویت کننده های یک و چند طبقه بررسی می کند .

9 مشخصه های تقویت کننده ها

شاید مهمترین و پیچیده ترین عمل در تئوری مدار آنالوگ ، تقویت یک سیگنال ورودی از میان یک مدار ترانزیستوری یک یا چند طبقه است . یک نمای کلی تقویت کننده یک یا چند طبقه که بین شبکه های تطبیق ورودی و خروجی قرار گرفته شده در شکل 9-1 نشان داده شده است .

گزارش کار آزمایشگاه مدارات مجتمع خطی

  امروزه مدار های دیجیتال با مدارهای مجتمع ساخته می شوند. یک مدار مجتمع ( یا آی سی ) یک کریستال کوچک نیمه هادی به نام تراشه است. که قطعات الکترونیکی را برای گیت های دیجیتال در خود دارد. اتصالات داخل تراشه مدار مورد نیاز را به وجود می آورند. تراشه در داخل یک محفظه پلاستیک و یا سرامیک جاسازی می شود و اتصالات آن با سیم های طلایی نازک به پایه های خارجی جوش داده می شود تا مدارات مجتمع به وجود آیند. تعداد پایه ها ممکن است از 14 پایه در بسته های کوچک تا 100 پایه یا بیشتر در بسته های بزرگتر تغییر کند. هر مدار مشترک یا آی سی دارای یک مشخصه عددی است که روی سطح بسته بندی آن برای شناسایی چاپ میشود. هر سازنده یک کتابچه راهنما یا کاتالوگ با شرح دقیق و تمام اطلاعات لازم در باره آی سی های ساخت خود را چاپ می کند. با پیشرفت تکنولوژی مدار های مجتمع تعداد گیت هایی که می توانست در یک تراشه جای گیرد به میزان قابل توجه ای افزایش یافت. تراشه هایی که دارای چند گیت داخلی بودند و آن دسته که چند صد گیت دارا بودند در بسته هایی با ظرفیت یا مقیاس کوچک متوسط یا بزرگ جای داده شده اند. مدار های مجتمع نه تنها بر اساس عملکرد منطقی شان طبقه بندی می شوند بلکه از نظر تکنولوژی خاص مدار هایی که به آن تعلق دارند نیز دسته بندی می گردند. تکنولوژی به کار رفته در مدار را خانواده منطقی دیجیتال می خوانند. هر خانواده منطقی مدار الکترونیکی پایه خاصی را داراست که مدار ها و و توابع دیجیتال پیچیده تر بر اساس آن تهیه می شوند.مدار پایه در هر تکنولوژی یک گیت NAND/NOR و یا معکوس کننده است.در نام گذاری تکنولوژی ار قطعات الکترونیکی به کار رفته در ساخت مدار پایه معمولا استفاده می شود. بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجنمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها در زیر معرفی شده اند:TTL-منطق ترانزیستور -ترانزیستورECL-منطق کوپل امیترMOS-منطق فلز- اکسید- نیمه هادیCMOS-منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل در این گزارش کار که شامل 7 آزمایش است با نحوه کار عملی و محاسبات ریاضی مربوط به مداراتی که نامشان را در ادامه مشاهده می کنید آشنا می شوید: بافر- مدارات تقویت کننده- فیلتر پایین گذر- محاسبه فرکانس قطع به صورت تئوری و عملی- تبدیل موج مربعی به مثلثی- یکسوساز نیم موج- یکسوساز تمام موج- تقویت کننده امیترمشترک (به همراه کلیه محاسبات تئوری و محاسبه مقاومت ورودی و خروجی)- محاسبه فرکانس قطع پایین و فرکانس قطع بالای تقویت کننده امیترمشترک- محاسبه بهره یک تقویت کننده بیس مشترک و بهره تفاضلی یک تقویت کننده تفاضلی  یک نمونه از تقویت کننده های عملیاتی آی سی 741 میباشد. یک آی سی آپ امپ از تعداد زیادی ترانزیستور و مقاومت تشکیل از نظر مدار داخلی ، طبقه اول تقویت کننده های عملیاتی شامل زوج دیفرانسیل، طبقات میانی امیتر مشترک وزوج دیفرانسیل وآخر آن کلکتور مشترک(امیتر فالور)میباشد. این آی سی ها یکی از پر کاربردترین آی سی ها در الکترونیک میباشد که کاربرد زیادی در اعمال جبری دارد. پایه های آی سی 741 عبارتنداز:پایه شماره 2: ورودی معکوس کننده میباشد. اگر ورودی به این پایه وصل شده باشد در خروجی معکوس ورودی دیده میشود ویا به عبارتی دیگر ورودی و خروجی 180 درجه اختلاف فاز دارند.پایه شماره 3: ورودی غیر معکوس کننده میباشد. اگر ورودی به این پایه وصل شده باشد در خروجی هم فاز ورودی دیده میشود ویا به عبارتی دیگر ورودی و خروجی هم فاز هستند.پایه شماره 4: تغذیه منفی میباشد.پایه شماره 1و5: جهت صفر کردن ولتاژ offsetخروجی در کاربرردهای دقیق با اضافه کردن یک پتاسیم متر بین این پایه ها استفاده میشود. در این حالت جریان های دو ترانزیستور زوج دیفرانسیل ورودی یکسان میشوند. و ولتاژ خروجی برابر صفر خواهد شد. علت بوجود آمدن ولتاژ offset، عدم تطابق ترانزیستور های موجود زوج دیفرانسیل بکار رفته در آپ امپ میباشد.پایه شماره 6: خروجی آی سی میباشد.پایه شماره 7: تغذیه مثبت میباشد.پایه شماره 8: بدون اتصال میباشد. در این آی سی دو قانون خیلی مهم وجود دارد که به قوانین طلایی در آپ امپ معروف هستند: قوانین طلایی op-amp:1- به علت بهره ی بسیار بالای آپ امپ ولتاژ پایه مثبت و منفی باهم برابراند. یا اختلاف پتانسیل بین ورودی صفر است.2- به علت مقاومت ورودی بسیار بالای آپ امپ ورودی های آپ امپ نه جریان میکشد و نه جریان میدهد.