Page 1. Amplificatori, oscillatori, mixer 2002 DDC 1. Elettronica per le telecomunicazioni. Obiettivi del gruppo di lezioni A

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1 Elettronica per le telecomunicazioni Obiettivi del gruppo di lezioni mplificatori, oscillatori, mixer.2 Filtri» Specifica funzionale e parametri» uso di strumenti CD» esempi di realizzazioni con O» tecniche SC Informazioni logistiche e organizzative pplicazione di riferimento caratteristiche e tipologie di moduli Circuiti con operazionali reazionati amplificatori C filtri mplificatori con transistori modello lineare effetti e uso delle nonlinearità Oscillatori Mixer DDC DDC Filtri di vario genere: dove? Contenuti di questa lezione (2) NTENN 3 IF: 100 MHz Low Noise mplifier 900MHz/1GHz Filtri RF per segnali PLL di PLL antenna O O Filtri I/Q I/Q DDS (Lez. DDS 3) canale IF Oscillatori e sintetizzatori MISTI /D Canale FI RX D/ D/ D/ D/ Filtri banda Power mplifier Canale FI TX 900MHz/1GHz Canale base o TX I/Q banda audiointerfaccia RF: 0,9/2GHz BND BSE DIGITLE (questa lez.). utente TRSDUTTORI Canale RX I/Q /D /D /D /D microp, DSP, memoria,.. CONTROLLO CONTROLLO MOD. MOD. /D /D DEM. DEM. D/ D/ Microf. Microf. uric. uric. Display, Display, Tasti Tasti 2002 DDC 4 Filtri Definizione dei moduli filtro in termini funzionali tipi, parametri, approssimazioni sequenza di progetto Filtri attivi con.o. (audio) diverse tecniche realizzative esempio di strumenti CD esempi di circuiti per realizzare fdt del II ordine esempio di progetto Riferimenti nel testo Filtri attivi con.o Circuiti a capacità commutate DDC Obiettivi di questa lezione Filtri: funzione e parametri Mettere in grado di riconoscere i tipi di filtro vantaggi e svantaggi delle varie tecnologie usare strumenti CD progettare celle II ordine Focalizzato su BF e FI Prossima lezione filtri RF (risonanti, amplificatori accordati) Specifica funzionale: Controllare in modo preciso la risposta in frequenza Parametri: tipo di funzione di trasferimento» Passa alto» Passa basso» Passa banda/risonanti grado di approssimazione ω ω ω DDC DDC Page DDC 1

2 Filtri: struttura Filtri: tecniche realizzative E possibile realizzare solo approssimazioni delle funzioni ideali principio di causalità tolleranze dei componenti Fdt di ordine N (>2) realizzate come cascate di celle del II ordine (o I ordine) Filtri analogici LC (induttanze e capacità)» ingombro, parametri parassiti ttivi (mplificatori RC)» consumo, limiti degli elementi attivi SC (capacità commutate)» tecnica corrente attuale Digitale richiede conversione /D e D/» errori per campionamento e quantizzazione versatile, progetto semiautomatico realizzabile in SW DDC DDC Filtri: procedura di progetto Filtri: tipo di approssimazione Definizione delle specifiche (maschera del filtro)» Guadagno in banda passante» frequenza di taglio» attenuazione progetto del filtro» quale tipo di approssimazione, quanti poli/celle? Scelta della tecnologia» analogico/digitale?» Con quale tecnica realizzare le celle? La fdt ideale viene approssimata come rapproto di polinomi Diverse possibilità di approssimazione Bessel Butterworth Chebicheff Progetto del circuito» valore dei componenti, tolleranze ammesse DDC DDC Progetto di filtro: esempio 1 a Progetto di filtro: esempio 1 b Definizione delle specifiche maschera del filtro:» Guadagno in banda passante» frequenza di taglio» attenuazione Progetto del filtro» quale tipo di approssimazione?» quanti poli/celle sono necessari? (da maschera appross.)» quali i parametri di ogni cella? DDC DDC Page DDC 2

3 Progetto di filtro: esempio 1 c Progetto di filtro: esempio 1 d Risposta frequenza Scelta della tecnologia» nalogico o digitale? (lezioni D)» Con quale circuito realizzare le celle? tempo DDC DDC Progetto di filtro: esempio 1 e Celle del II ordine Definizione del circuito Le celle possono essere realizzate con: circuiti integrati specifici» esempio precedente circuiti con.o. reazionati» guadagno infinito reazioni multiple» guadagno costante» doppio integratore» Punto chiave: precisione componenti passivi con tolleranze strette» difficili da integrare preferibili circuiti SC DDC DDC Cella II ordine con poli complessi nalisi di cella con poli complessi Z2 Z2 VI Z1 Z4 Z5 Z6 O VU VI Z1 Z4 Z5 Z6 O VU Questo circuito permette di ottenere fdt del II ordine con poli complessi di tipo passaalto, passa basso, passa banda DDC DDC Page DDC 3

4 Configurazione passabasso Esercizio 3: analisi di passabasso R2 R1 R5 C6 V I C4 O V U R1 = Scegliendo per ciascuna Z il componente (R o C) opportuno si ottiene una funzione del II ordine tipo passa basso: Vu/Vi =. ω n =? ξ =? DDC DDC Esercizio 3 b Esercizio 3 c R2 R2 Diagramma di Bode R1 R5 C6 Risposta al transitorio R1 R5 C6 V I C4 O V I C4 O V U V U V U/VI (db) ωn ω (rad/s) DDC DDC Cella a guadagno costante Cella a doppio integratore ltro circuito per ottenere cella del II ordine ltro circuito per ottenere cella del II ordine DDC DDC Page DDC 4

5 Cella a doppio integratore Cella a doppio integratore ltro circuito per ottenere cella del II ordine Schema elettrico DDC DDC Circuiti a capacità commutate a Circuiti a capacità commutate b Principio di funzionamento Esempio: cella passa basso DDC DDC Vantaggi della tecnica SC Errori nei circuiti SC Costanti di tempo legate a rapporti di C non valore, ma rapporto unico tipo di componente preciso Effetti delle capacità parassite circuiti stray insensitive: commutare C su» nodi a bassa impedenza» nodi a potenziale nullo Costanti di tempo variabili con F esterna controllo esterno della frequenza di taglio più celle controllabili con lo stesso segnale Errori di processo undercut» strutture modulari gradienti di processo» geometrie a centroidi comuni DDC DDC Page DDC 5

6 Sommario lezione 2 Prossima lezione (3) Filtri Moduli filtro in termini funzionali Tipi, parametri, approssimazioni Diverse tecniche realizzative Esempio di uso strumenti CD Sequenza completa di progetto Circuiti per celle del II ordine nalisi di una cella per filtro attivo Tecnica SC principio e vantaggi Transistori bipolari fuori linearità circuito di riferimento modello di transistore bipolare analisi spettro di uscita variazione di guadagno trasconduttanza per ampio segnale pplicazioni amplificatori accordati moltiplicatori di frequenza compressori di dinamica oscillatori DDC DDC Prerequisiti lezione 3 Modello di transistore bipolare Reti di polarizzazione mplificatori con transistori Sviluppi in serie Circuiti risonanti R L C DDC Page DDC 6