PowerPoint Presentation - Engenharia Eletrica

CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
TE 043 CIRCUITOS DE RÁDIO-FREQÜÊNCIA
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1.1 OBJETIVOS DO CURSO
Objetivo principal: Fornecer ao estudante fundamentos teóricos e
aspectos práticos necessários ao projeto de circuitos analógicos
que operam em freqüências na faixa de rádio-freqüência (RF) e de
microondas (MW).
Responder às seguintes perguntas:
1. A partir de qual freqüência a
convencional se torna inadequada?
análise
de
circuitos
2. Que características fazem com que os componentes tenham
comportamentos distintos em alta e baixa freqüência ?
3. Qual “nova” teoria de circuitos deve ser empregada?
4. Como essa teoria é aplicada ao projeto de circuitos
analógicos de rádio-freqüência?
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DIAGRAMA EM BLOCOS DE UM SITEMA DE RF GENÉRICO
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CIRCUITO SIMPLIFICADO DE UM AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA
PARA TELEFONE CELULAR ( 2 GHz)
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LAYOUT DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO DO AMPLIFUICADOR
DE POTÊNCIA
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1.2 GRANDEZAS E DIMENSÕES
Representação de uma onda eletromagnética
E x  E0 x cos( t  z )
H y  H 0 y cos( t  z )
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E x  E0 x cos( t  z )
 - freqüência angular
H y  H 0 y cos( t  z )
 - constante de propagação
2


 - comprimento de onda
Ex
 Z 0      0 r  0  r  377  r  r
Hy
Z0 - impedância intrínseca
 - permeabilidade
 - permissividade

1
vp  


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Vp – velocidade de fase
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1.3 ESPECTRO DE FREQÜENCIA
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1.4 COMPORTAMENTO DE ELEMENTOS PASSIVOS EM RF
Análise convencional de circuitos em corrente alternada
• Resistência (R) independe da freqüência
• Capacitância (C)
• Indutância (L)
1
XC 
C
X L  L
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Em alta freqüência um fio de cobre ou uma linha de cobre em
um circuito impresso possui uma resistência dependente da
freqüência e uma indutância.
Exemplo: Fio de cobre cilíndrico de raio a, comprimento l e
condutividade cond tem uma resistência DC
RDC
l
 2
a  cond
Em DC toda a seção transversal é usada
para a condução de corrente.
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Em AC a corrente tende a fluir mais próxima à superfície do
condutor a medida que a freqüência aumenta.
A densidade de corrente é dada por
pI J 0  pr 
Jz 
2a J 1  pa 
onde
p 2   jcond e J 0  pr , J 1  pa 
são funções de Bessel de ordem 0 e de primeira ordem
respectivamente.
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A resistência e a indutância normalizadas em alta freqüência
(f>500MHz) são dadas por:
R RDC  a 2 
  fcond 
1 2
L RDC  a 2  Para  << a
Profundidade pelicular
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Densidade de corrente normalizada para um fio de cobre de 1mm
de diâmetro.
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Aproximação para a densidade de corrente em alta freqüência
 1 j 
pI
Jz 
e
j 2a r
R  RDC
ar

a
a 2
 RDC
2 
2a
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1.4.1 RESISTORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
Tipos de resistores
•Resistores de carbono
•Resistores de fio
•Resistores de filme metálico
•Resistores de filme fino de alumínio ou berílio
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Circuitos equivalentes para resistores em alta freqüência
Resistores de filme
Resistores de fio
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Exemplo: Determinar a variação da impedância com a freqüência
de um resistor de filme metálico de 500, com conexôes de fio de
cobre de 2,5 cm de comprimento e raio de 2,032x10-4 m e uma
capacitância parasita de 5pF.
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1.4.1 CAPACITORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
Capacitor de placas planas e paralelas
Em alta freqüência
Ge 
C
A
A
  0 r
d
d
1
Z
G e  j C
 diel A
A
C


d
d tan  s tan  s

tan  s 
 diel
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Exemplo: Determinar a impedância de um capacitor de 47 pF cujo
dielétrico é óxido de alumínio (tan s= 10-4) e cujas conexões são
de fio de cobre de 2,032x10-4 m de raio e 1,25 cm de comprimento.
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Construção de um capacitor cerâmico para montagem em superfície
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1.4.1 INDUTORES EM ALTA FREQÜÊNCIA
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Exemplo: Estimar a resposta em freqüência de um indutor formado
por 3,5 espiras de fio de cobre de acordo com a figura abaixo.
l  1,27 mm
a  63,5 m
r  1,27 mm
d  0,36 mm
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1.5 COMPONENTES REAIS
1.5.1 RESISTORES
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1.5.2 CAPACITORES
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1.5.3 INDUTORES
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