CAPTURAS DE PANTALLA CON EJEMPLOS PRACTICOS DE...

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Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 87 6. CAPTURAS DE PANTALLA CON EJEMPLOS PRACTICOS DE DISEÑO 6.1. Parámetros del Transistor Utilizado. A continuación mostraremos una serie de capturas con diseños en los distintos planos y comentaremos los aspectos más destacables. Antes de comenzar mostramos los valores de los parámetros del transistor: Con estos valores, resulta incondicionalmente estable. Atendiendo a los módulos de S11 y S22, observamos que los puntos: 0 = g ρ y 0 = L ρ deben pertenecer a regiones estables, es decir:
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    13-Oct-2020
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  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 87

    6. CAPTURAS DE PANTALLA CON EJEMPLOS PRACTICOS DE

    DISEÑO

    6.1. Parámetros del Transistor Utilizado.

    A continuación mostraremos una serie de capturas con diseños en los

    distintos planos y comentaremos los aspectos más destacables. Antes de

    comenzar mostramos los valores de los parámetros del transistor:

    Con estos valores, resulta

    incondicionalmente estable.

    Atendiendo a los módulos de S11 y S22, observamos que los puntos:

    0=gρ y 0=Lρ deben pertenecer a regiones estables, es decir:

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 88

    Todo esto se comprueba dibujando las 2 circunferencias de estabilidad en

    el generador y en la carga, CEG y CEC. Se observa así, como el CEC la cubre

    totalmente, toda la carta estable gρ∀ . Mientras que la CEC es exterior a

    ella, es decir, toda la carta es estable Lρ∀ . Esto se puede ver en la

    siguiente Figura:

    CEG CEC

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 89

    6.2. Ejemplos de Diseños en gρ

    A) Empezaremos por un DISEÑO DE RUIDO cteF =

    Se han calculado varios circunferencias, para una cteF = de valores: 3db

    / 2,5db / 2,2db y 2.11db

    Como puede apreciarse, la circunferencia se hace cada vez mas pequeña

    acercándose al valor de la figura de ruido mínima (2.1db), que a su vez es

    el punto donde está situado el cursor y que como podemos ver a la derecha,

    se corresponde con ese valor concreto de F.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 90

    En esta otra captura, podemos apreciar como al cambiar los valores de

    los parámetros , minF OPTρ y , las circunferencias cambian totalmente. En

    esta ocasión se usaron los valores de: 2db / 1db / 0.6db / 0.51db

    NR

    Como comentario, podemos observar que en última instancia se intentó

    calcular una especificación de ruido (0.3db) inferior a la figura mínima

    (0.5dB) y el resultado es una circunferencia con centro real, pero de radio

    imaginario, que Javascript califica como ‘NaN’ (Not a Number). Así se

    muestra en la zona (superior izquierda) del listado de circunferencias.

    Obviamente, con ese radio, no dibuja nada.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 91

    B) DISEÑO DE GANANCIA CONSTANTE A LA ENTRADA ctegG =

    Se ensayaron unos valores de: 0.1db / 0.5db / 0.9db y 0.99dB

    Como se puede apreciar las circunferencias se van estrechando

    tendiendo a un límite (aprox. 1dB), punto en el cual la ganancia constante

    a la entrada es máxima, de valor teórico: 2111

    1max|

    SgG

    −=

    El valor de gρ en ese punto coincide con lo que se predice en

    teoría, que no es otro que: . Como se aprecia, la herramienta

    arroja un valor muy aproximado.

    *11Sg =ρ

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 92

    De forma similar a como ocurría con el ruido al seleccionar un valor por

    debajo de la figura mínima, aquí ocurre que al seleccionar un valor por encima

    de Gg>1, el circulo deja de tener sentido y se hace de radio complejo, como

    podemos apreciar en la última de las 5 circunferencias, que se intentó un valor

    de 1.5dB.

    Como contraejemplo, podemos ver esta otra figura, donde se ha

    modificado S11, que es del único parámetro [S] del que dependen su centro y

    radio, obteniéndose circunferencias totalmente distintas… Los valores fueron:

    1db / 3db / 5db y 7dB

    Obviamente, también cambia el valor a partir del cual carecen de sentido.

    En este caso cuando, ocurre aproximadamente cuando superamos

    Gg>7.21dB.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 93

    C) DISEÑO DE GANANCIA DE POTENCIA DISPONIBLE

    Aquí se calcularon para valores de: dBdBdBdBaG 5.8/8/4/1= Como se

    aprecia, las circunferencias también van tendiendo a un solo punto, que

    en este caso sería el que se correspondería con el de la MSG o máxima

    ganancia estable, que para este amplificador podemos ver que es de 8.527dB.

    Nuevamente, si queremos sobrepasar ese valor con 8.6dB, obtenemos el

    conocido ‘NaN’ en el radio, no existiendo así ninguna circunferencia asociada.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 94

    Comprobemos ahora, cómo al modificar algunos de los parámetros

    [S] de los que dependen las circunferencias de ganancia de potencia

    disponible, el transistor deja de ser incondicionalmente estable, y las

    circunferencias ya no tienden a un punto (MSG), sino que se van alejando

    de la carta... alcanzando valores de Gp y Ga desmesurados, tal que se

    convierten en ‘NaN’ pero no por ser complejos, sino porque se desbordan.

    Se han calculado las correspondientes a 2db / 6db / 10db / 11.75db y

    15dB, no siendo esta última un problema, al menos en teoría (no da un radio

    ‘NaN’), ya que no estamos en estabilidad incondicional. Aunque en la práctica,

    esa zona se corresponde con valores de ganancia infinita.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 95

    Debido a la estabilidad condicional, deberíamos tener en cuenta la

    circunferencia de estabilidad en la carga CEC. De forma que calculamos el CEC

    para este amplificador…

    Recordamos que la zona que se

    corresponde con la estabilidad, en este caso

    sería la exterior al CEC, ya que debería incluir al

    centro 0=gρ , porque 122

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 96

    6.3. Ejemplo de Diseños Conjuntos en gρ

    Exigiremos dBF 3= , en amarillo, dBaG 8= , en gris, y , en

    azul. La zona común que cumple por exceso las 3 especificaciones, sería la

    zona central de la resaltada en rojo. En dicho punto observamos:

    , G y

    dBgG 2.0=

    dBF 16.2= dBa 37.8= dBgG 89.0=

    Los valores asociados a dicho diseño para la etapa de la entrada,

    serían: °−= 77.1345437.0gρ y jZg 3744.03416.0 +=

    Podría interesar cumplir 2 especificaciones de forma exacta, por

    ejemplo Ruido y Potencia Disponible. Para ello calculamos los puntos de

    corte, obteniendo 2 posibilidades: °−= 75.1517534.0gρ y °−= 23.1124709.0gρ

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 97

    6.4. Ejemplos de Diseños en Lρ

    Debido a que con los anteriores valores de la matriz

    [S], las circunferencias de ctelG = salían para dBs

    muy bajos, del orden de 0.0001, se usaron estos

    otros.

    A) Diseño de GANANCIA CONSTANTE A LA SALIDA

    Se ensayaron valores de: dBdBdBdBlG 75.0 / 7.0 / 5.0 / 1.0= . Para

    dBS

    lG 757.02111

    1max| =

    −> deja de tener sentido, como se observa en el cálculo

    de la 5ª circunferencia, donde se ensayó un valor de dB8.0lG = y se obtuvo un

    radio complejo. Podemos ver cómo el valor de Lρ en ese punto coincide con el

    teórico: *22SL =ρ

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 98

    El usuario puede comprobar, aunque aquí no se han capturado, que tal

    y como predice la teoría, las especificaciones de dBlGgG 0== se

    corresponden con circunferencias que pasan por el centro de la carta de

    Smith.

    B) Diseño de GANANCIA DE POTENCIA

    Los valores constantes que observamos, se corresponden con:

    . Vemos nuevamente como tienden al punto de MSG,

    que en este caso vale 7.92dB. Así podemos comprobar que un valor de

    da como consecuencia un radio ‘NaN’.

    dBdBdBPG 9.7 / 7 / 6=

    dBPG 8=

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 99

    6.5. Ejemplo de Diseños Conjuntos en Lρ

    C) Como en los ejemplos anteriores, ahora se abarcará un diseño

    conjunto en: GANANCIA CONSTANTE A LA SALIDA y GANANCIA

    DE POTENCIA

    Se ensayaron especificaciones de 5.7=PG y 9.7=PG en Gris, y de

    6.0=L y 7.0=L en Azul G G

    Como vimos anteriormente, se pueden cumplir las especificaciones con

    exactitud, para lo cual se calculan los puntos de corte entre las circunferencias

    que nos interesan. Suponiendo éstas, las de 6.0=LG y 9.7=PG , se obtienen

    unos puntos de corte tales que: °= 72.785229.0Lρ y °= 32.905471.0Lρ

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 100

    También podemos cumplirlas por exceso, seleccionando el punto central

    de la zona común, que es donde vemos el cursor, y que como podemos leer a

    la derecha, se corresponde con: °= 88.835772.0Lρ y jZL 42.4754.27 +=

    Igualmente, y llegado un caso de estabilidad condicional, se tendría que

    tener en cuenta la circunferencia de estabilidad en el generador, o CEG para

    observar qué valores serían válidos y cuales no.

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 101

    6.6. Ejemplo de Desadaptación Constante a la Entrada o a la

    Salida

    En el siguiente ejemplo mostramos el caso de un diseño para desadaptación

    constante a la entrada, con valores correspondientes a .

    Debido a las ecuaciones, hay que seleccionar primero un punto de partida

    del plano

    %95 / %60 / %20=VSWRi

    gρ o Lρ en el que se basarán los cálculos, (la interpretación se la da el

    usuario). En este caso, se escogieron °= 5.126853.0gρ y °−= 73.5534.0gρ . Como

    podemos observar, las circunferencias de las especificaciones varían en funcion

    de los puntos de partida…

    El usuario puede comprobar cómo al ‘relajar’ mucho la especificación y

    seleccionar un valor cercano al 0%, la circunferencia obtenida resulta ser toda

    la carta de Smith.

    VSWRi=20%

    VSWRi=60%

    VSWRi=95%

    VSWRi=20%

    VSWRi=60%

    VSWRi=95%

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 102

    A continuación, un diseño para desadaptación constante a la salida,

    nuevamente con valores %95 / %60 / %20=VSWRo . Escogimos los puntos

    °= 58.168821.0Lρ y °38= .0765.0Lρ . Obviamente, también varían las circunferencias en

    función de los puntos de partida…

    Al igual que antes, si imponemos valores cercanos al 0%, se obtiene una

    circunferencia que abarca toda la carta.

    VSWRo=20%

    VSWRo=60%

    VSWRo=95%

    VSWRo=20%

    VSWRo=60%

    VSWRo=95%

  • Autor: Jonathan Fco. Ginés Monteagudo 103

    6.7. Adaptación Conjugada. Transformación Entre Planos

    gρ Lρ

    Aquí vemos 2 ejemplos de diseño con transformación entre planos. Concretamente hemos transformado la especificación en naranja claro, nativa del plano

    dBF 2.2=gρ en una circunferencia en Lρ donde se cumple

    , en azul oscuro. Se puede apreciar como la circunferencia

    transformada: cambia de color y se hace más opaca, y se actualiza el indicador de plano, cambiándose al

    *gin ρρ =

    Lρ en azul.

    Podemos observar el mismo proceso para una especificación del plano

    Lρ , en el que Gp en gris, se transforma en otra circunferencia en el

    plano

    dB8=

    gρ con la condición explícita de *Lout ρρ = , en naranja oscuro.

    F=2.2dB

    Gp=8dB

    *Lout ρρ =

    *gin ρρ =