El documento presenta un ejemplo del proceso de diseño de un amplificador de potencia transistorizado clase C. Describe las 10 etapas del proceso, que incluyen la especificación de requisitos, selección de componentes, cálculos, simulación, construcción de prototipo, mediciones y ajustes. El objetivo es lograr un diseño que cumpla con las especificaciones de potencia de salida, ganancia, rendimiento y distorsión.

1. FCEFyN - UNC
Concurso de Cargo Profesor
Asistente DS
Electrónica Analógica III 08/05/2013
Prueba de oposición: Tema Nº4
Amplificadores de Potencia Clase C.
(Unidad 5)
Ing. Gustavo Ernesto Carranza

2. INTRODUCCIÓN
¿Qué es la Ingeniería?
DEFINICIONES DE CONEXTO
De acuerdo con el objetivo principal de la Materia Electrónica
Analógica III
“El objetivo de esta materia es lograr que los alumnos obtengan un
conocimiento teórico y práctico profundo que les permita en el
rubro Telecomunicaciones, conocer, evaluar diseñar sistemas.”
Para lograr este objetivo proponemos un marco conceptual desde el
cual se orientan las actividades de la Ingeniería.
Ing. Gustavo Ernesto Carranza

3. Ing. Gustavo Ernesto Carranza
INTRODUCCIÓN
¿Qué es la Ingeniería?

4. La ingeniería es la actividad de transformar el
conocimiento de las ciencias en algo práctico.
Es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas
aplicadas a la creación, perfeccionamiento e
implementación de estructuras (tanto físicas como
teóricas) para la resolución de problemas que afectan
la actividad cotidiana de la sociedad.
Ética profesional: El conocimiento que nos fue dado nos
compromete con el entorno del que formamos parte
indisoluble.
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INTRODUCCIÓN
¿Qué es la Ingeniería?

5. Para cumplir con la segunda parte del objetivo de la
Materia, ( A este fin se complementan las clases
teóricas y prácticas con clases de laboratorio en
el cuál los alumnos deben diseñar, construir y
medir prototipos que cumplan con las
especificaciones dadas.). explicitamos un modelo
de diseño y desarrollo que viene
perfeccionándose en el mundo, especialmente a
partir de la vigencia cada vez más amplia de la
normativa mundial en Gestión de la Calidad.
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INTRODUCCIÓN
Diseño y Desarrollo

6. • Diseñar es pensar antes de hacer. Analizar,
planificar y ejecutar acciones para la satisfacción
de las necesidades previstas. La planificación es
un proceso continuo que sigue toda la vida útil
del producto y, preferentemente, incluye un
documento que evoluciona a lo largo del tiempo.
Su objetivo inicial es la previsión de todas las
actividades y recursos, para continuar con la
verificación de dichas actividades y todos los
ajustes de previsiones necesarios durante el
proceso general del producto.
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INTRODUCCIÓN
Planificación, Diseño y Desarrollo

7. Ing. Gustavo Ernesto Carranza
INTRODUCCIÓN
Diseño y Desarrollo

8. INTRODUCCIÓN
Diseño y Desarrollo
Diseñar es pensar antes de hacer. Analizar,
planificar y ejecutar acciones para la satisfacción
de las necesidades previstas. La planificación es
un proceso continuo que sigue toda la vida útil
del producto y, preferentemente, incluye un
documento que evoluciona a lo largo del tiempo.
Su objetivo inicial es la previsión de todas las
actividades y recursos, para continuar con la
verificación de dichas actividades y todos los
ajustes de previsiones necesarios durante el
proceso general del producto.
Ing. Gustavo Ernesto Carranza

9. Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C
• Especificaciones Preliminares:
• Frecuencia: 300MHz
• Potencia de Salida: 1W
• Impedancia de Carga: 50 Ohm
• Impedancia de Generador: 50 Ohm
• Ganancia de potencia 6 dB
• Rendimiento de colector: >55%
• Una especificación más completa debería incluir
parámetros tales como ancho de banda, distorsión,
rango dinámico, intermodulación, etc.
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10. 1. Trazado del Circuito
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

11. 2. Selección de Componentes
Transistor: BFG591
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

12. 3. Cálculo de Componentes
• Vceo=15V Vcc=7,5V Vcs=0,5V
• Resistencia óptima de colector
• WSal=(Vcc-Vcs)2/2*RCopt
• RCopt=12,25 Ohm
• D e la hoja de datos del transistor, la capacidad de colector a 10V es 0,25pF lo que tomamos como un valor
preliminar de diseño. Sintonizamos el inductor de colector (L1) con esta capacidad para compensarla.
• 1250nF
• El capacitor de acoplamiento de colector C debe tener una impedancia muy inferior a la de colector. XC1>2,5
C1=1nF
• Para que el transistor trabaje en clase C conectamos base a masa a través de un inductor cuya reactancia debe
ser mucho mayor que la impedancia de entrada.
• XLb>500 Ohm Lb=270nHy XLb=508 Ohm
• Podríamos usar el componente GLFR1608TR47M-LR de 470nF y corriente de saturación de 475mA que cubre
holgadamente los requerimientos.
•
• Seleccionamos un Acoplamiento pi para la salida porque permite ajustar tanto la relación de impedancias como
el Q cargado. Fijamos un QL=2 para disminuir la criticidad de los valores de componentes en la potencia de
salida.
•
• XL=XC1// XC2
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

13. • Usando una planilla de cálculo obtenemos los
resultados para el acoplamineto Pi de salida
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

14. 4. Estimación de Costos
En esta etapa del proceso estamos en buenas condiciones
para una estimación razonablemente ajustada del costo
del módulo para verificar que se cumplan los
prerrequisitos económicos asociados al proyecto.
5. Verificación del Diseño
Para un aproximación mejorada antes de pasar a un
prototipo físico, y dado que contamos con el modelo
SPICE del transistor, realizamos una simulación con el
Software Altium Designer versión 2006.
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

15. • El resultado parcial las simulaciones da los siguientes resultados, que cubren las
especificaciones preliminares propuestas.
• Potencia de Salida: 1W
• Potencia Disipada en Transistor: 0,65W
• Potencia de Fuente: 1,65W Rendimiento de Colector: 60,6%
• Potencia de Generador: 275mW
• Ganancia de Potencia: 5,6 dB
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

17. Introduciendo los componentes de los acoplamientos en el Software Quick Smith podemos
evaluar los valores de Impedancias presentados a Colector y a Base del transistor:
Impedancia Óptima de Carga: Z´L= 12,8 +J12,35
Impedancia Óptima de Generador: Z´G=13.46 +j12,86
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

19. 7. Construcción del Prototipo
Un paso previo a la construcción del prototipo
sería, en este caso, optimizar el acoplamiento
entre generador y base del transistor ya que la
tensión a la entrada es algo menor que el 50%
de la tensión de generador en vacío, con lo
que hay una ligera pérdida de energía
disponible de fuente.
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

20. 8. Mediciones de laboratorio
9. Ajustes e Informe Final
10. Integración del Prototipo al Producto
11. Validación del Producto
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Ejemplo de Diseño de un Amplificador de
Potencia Transistorizado Clase C

21. Agradecimientos
• Al universo y uno de sus resultados más bellos, la
vida, que me da la oportunidad de estar hoy aquí.
• A la UNC que me formó como profesional y que
me incluye en su cuerpo docente desde 1978.
• A todas las empresas que me propusieron
desafíos confiando en mis capacidades.
• A todos los estudiantes que estimularon siempre
mi afán de conocimiento.
Ing. Gustavo Ernesto Carranza

22. Bibiliografía
1. Programa de Electrónica Analógica III. FCEFyN de la UNC. 19-05-
2006
2. Norma ISO 9001-2000
3. Proceso de Diseño: Fases para el desarrollo de Productos ProDis,
Boletín Informativo nº 141 09/2009. Instituto Nacional de
Tecnología Industrial INTI.
4. Diccionario de la lengua española (vigésima segunda edición)
5. Wikipedia
6. Estado sólido en ingeniería de radiocomunicaciones- Krauss-
Bostian-Raab
7. Motorola AN282A Systemizing RF Power Amplifier Design
8. Motorola AN721 Impedance Matching Networks Aplied to RF
Power Transistor
9. Altium Designer 2006 Tutorials
Ing. Gustavo Ernesto Carranza