lunes, 23 de noviembre de 2009

Componentes digitales en aplicaciones de RF

El uso de integrados digitales en aplicaciones de RF no está muy difundido. Sin embargo algunos experimentadores rescatan las propiedades importantes que estos componentes pueden aportar a la experimentación de aparatos QRPp en particular. Son dispositivos baratos, se consiguen con facilidad, permiten montajes muy compactos y estan preparados para poder tolerar usos y abusos de experimentación. En realidad los experimentadores no visualizan como pueden ser de utilidad componentes digitales en aplicaciones dominantemente analógicas como pueden ser los trasceptores QRPp. Quizás el uso más frecuente es en la función de oscilador, es relativamente simple generar osciladores de frecuencia fija. Hay dos diseños dominantes, uno utiliza números pares de compuertas en configuración inversora (no y no=si, por lo que al realimentar oscila) y controlando la realimentación con un circuito resonante o cristal. Otro diseño utiliza una sola compuerta junto con una red defasadora de 180 grados. En cualquiera de los casos se obtiene una señal cuadrada de la frecuencia deseada con muy pocos componentes.Un filtro pasabajos sencillo permite remover las armónicas de la señal y obtener una salida razonablemente pura en la frecuencia deseada.
Las compuertas (inversorsas, NAND o NOR) también pueden ser vistas como amplificadores lineales. Para usarlos en diseños se los puede pensar como un amplificador operacional de solo una puerta inversora de entrada, de muy alta impedancia de entrada, impedancia de salida en el orden de 1000 a 1500 ohms y una ganancia de 100 o más.
Varias configuraciones y diseños útiles se pueden apreciar en este artículo de Bill Currie VK3AWC en la revista SPRAT. La realimentación negativa produce que la salida de la compuerta se polarice a la mitad de la tensión de la fuente (~2.5V) y la compuerta se comporte como un amplificador lineal de baja señal (máximo 4-5 Vpp), alta ganancia y banda ancha (0 a 50 MHz con compuertas de alta velocidad, 0 a 5 MHz con integrados CMOS comunes). En esas condiciones la red de realimentación determinarán las caracteristicas de respuesta en frecuencia y ganancia (igual que en un amplificador operacional). Las compuertas pueden con mucha flexibilidad ponerse en serie para obtener más ganancia o en paralelo para obtener mayor capacidad de corriente y menor impedancia de salida. El único problema es el consumo, cada compuerta polarizada mediante realimentación para que se comporte linealmente tomará ~15mA de la fuente. En un 7404 se disponen hasta 6 compuertas en un solo integrado (!!), en entradas futuras estudiaré montajes que permiten transmisores completos en un solo chip mediante su uso. Otros tipos de compuertas pueden polarizarse también para funcionar como inversores, por ejemplo una compuerta 7400 consistente en 4 compuertas NAND puede transformarse de ser necesario en cuatro inversores alimentando ambas entradas con la misma señal. Muchos otros son también posibles. Información técnica adicional sobre como utilizar compuertas digitales como amplificadores puede obtenerse aqui y como osciladores puede obtenerse aqui.

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