Herramientas, conexiones, mecánica
www.geocities.ws/danielperez www.qsl.net/lw1ecp Ing. Daniel Pérez LW1ECP
fb: Daniel Ricardo Perez Alonso contacto: danyperez1{arrroba}yahoo.com.ar
Parte de esta página nació con el mismo borrador de los artículos que comenzaron a publicarse en Saber Electrónica (Argentina) desde Noviembre 2002 con el nombre de "Manos a la RF".
LAS HERRAMIENTAS
A 500MHz: |
10pF.....-j32 ohm |
Doble faz FR4 con Er=4,8; plaqueta=1,6mm; Cu=0,035mm: |
Velocidad relativa = 0,54 |
Alambre recto diámetro 0,50mm: |
Lejos de masa tiene aprox 1nH/mm |
Patas de transistores, CI, conectores, etc. |
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Péguelo en un lugar bien visible de su puesto de trabajo.
* Las bobinas aumentan sus dimensiones al calentarse, lo cual hace que aumente la inductancia y baje la frecuencia de resonancia. Cuando es necesario mantener ésta, se hace que la capacitancia de sintonía tenga un cierto coeficiente negativo de temperatura. El proceso correcto de cálculo es:
- Comenzando por poner todos los capacitores de tipo NP0 (invariante), medir la variación porcentual de frecuencia al variar la temperatura del circuito entre dos valores conocidos.
- Sabiendo que por cada +1% de variación de capacitancia la frecuencia varía -0,5%, calcular el coeficiente de capacitancia que haría falta para contrarrestar.
Por supuesto que la cuenta dará un valor de coeficiente que no existe como normalizado.
Los únicos coeficientes que se consiguen en plaza son NP0 y N750 (por cada grado que sube, la capacitancia varía 750 partes por millón negativas). Así que la capacitancia de sintonía total deberá formarse dosificando la combinación de capacitores NP0 y N750.
Si bien la relación entre ellos depende de si la bobina es al aire o sobre forma, puede considerarse como típico que se necesita un coeficiente combinado de N150, lo que equivale a 1pF de capacitancia N750 por cada 4pF de NP0, si están en paralelo. Si la capacitancia N750 resulta demasiado chica para el rango obtenible en plaza, optar por colocarla en SERIE, con lo cual deberá ser el cuádruple que los pF de NP0.
* ¿Qué significa "750 partes por millón" para el novato en RF?. Son millonésimas, por lo tanto debería ser algo despreciable... ¿no?. Veamos: 100% es un millón de millonésimas. Entonces, si 1% significa una parte en cien, en este 1% entran diez mil millonésimas. Un capacitor N750 disminuye 750ppm por cada grado centígrado: al subir 26°C (variación perfectamente posible entre que se enciende un aparato y se calentó) habrá disminuido 20.000ppm = 2%. Si es el capacitor de un circuito LC, la frecuencia habrá subido 1%, o sea 100kHz si estaba sintonizado en 10MHz, suponiendo inductancia constante. No tan despreciable...
* Un clásico dilema a la hora de calcular un sintonizado: ¿cuánta inductancia hace falta?. Muy fácil, hay que aplicar la fórmula:
L = 25330 / (C * f^2) donde: L [uH]; C [pF]; f [MHz]
Pero entonces viene el inevitable: ¿y cuánta capacitancia?. Para romper el círculo vicioso, use el ojo de buen cubero: pruebe con ponerle 5pF por cada metro de longitud de onda. Esto resultará en 400pF para 3,5MHz; 10pF para 150MHz; etc., que son valores bastante razonables para empezar. Equivale a elegir reactancias de 100ohm.
Ejemplo de lo que NO se debe: en teoría, se puede diseñar un LC paralelo tal que, conectado directamente (sin derivaciones ni acoples) a un generador y una carga ambos de 50ohm, presente un Q cargado de 10 (reactancias de 2,5 ohm), y resuene a 150MHz: resultaría 2,65nH y 424pF. ¿Y qué hay de malo?. Que la inductancia corresponde a un alambre de unos 3mm, cuyo Q descargado en esta banda seguramente será pobre, y además un capacitor físico no SMD con semejante valor nominal estará prácticamente en su frecuencia de auto resonancia. Pero ese mismo alambre de 3mm probablemente sea un buen inductor en 5GHz.
De modo similar, experimentando con el Qmetro se puede llegar a la conclusión de que "0,5uH es poco en 3,5MHz" porque al aumentar la cantidad de espiras la reactancia inductiva sube más rápido que la resistencia serie, y por lo tanto su cociente (el Q) aumenta. Al menos, hasta un cierto punto, pasado el cual comienza a caer, al acercarse a la autorresonancia paralelo.
Antiguamente, no había inconveniente en diseñar bobinas del volumen necesario para obtener el Q deseado. Hoy en día, la selectividad se logra con filtros cerámicos o a cristal, y los osciladores son sintetizados, y los núcleos de ferrite o carbonyl proveen alta permeancia y buen Q en tamaños reducidos. Pero por si el lector prefiere un diseño "a la antigua", aquí va una explicación a la tradicional rivalidad entre los hinchas de alta relación L/C y los de baja L/C. Con inductores de relativamente alto valor se logra buen Q descargado, con lo cual se minimiza UNA de las causas de corrimiento en frecuencia de un oscilador: por cambio de desfasaje en el elemento activo. Pero entonces se tiene un LC con muy alta resistencia paralelo, que es degradada por la impedancia no estable del elemento activo que se le conecta (bajo Q cargado), otra causa de inestabilidad. Si se elige baja inductancia, se invierten ambas situaciones. La solución obvia es usar alta inductancia pero con derivaciones, normalmente capacitivas (oscilador Clapp o derivados). ¿Consideraciones antiguas dije?. Los sistemas de comunicaciones y radar modernos exigen osciladores con bajo ruido de fase (estabilidad a corto plazo), y se demuestra que ello implica cuidar el Q descargado.
* La clásica fórmula de inductancia para bobinas al aire nos dice que duplicando las espiras pero manteniendo la longitud ocupada (alambre con mitad de diámetro) la inductancia se cuadruplica.
¿Y qué pasa si uso el mismo diámetro de alambre, o sea duplicando la longitud?. Para tener una idea aproximada de dónde estamos, recuerde esto: la nueva inductancia estará entre el doble y el cuádruple.
* Puede ocurrir que se posea los valores de un filtro ya diseñado que cumple con la forma deseada, pero que fue hecho para otra frecuencia u otra impedancia. Supongamos que es un pasabajos de 8MHz y se lo quiere llevar a 16MHz (relación = 2), entonces tanto las inductancias como las capacitancias se dividirán por 2. En cambio, si lo que se quiere es cambiar la impedancia de 50 a 75 ohm (relación = 1,5), multiplicar las inductancias por 1,5 y dividir las capacitancias por el mismo factor.
Se pueden hacer transformaciones más atrevidas, como convertir un pasabajos en pasaaltos o pasabanda, lo que será incluido en otras notas.
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