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[en] MULTICRITERIA OPTMIZATION TECHNIQUES APPLIED TO THE DESIGN OF NON LINEAR CIRCUITS / [pt] APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO MULTICRITÉRIOS AO PROJETO DE CIRCUITOS NÃO LINEARESANTONIO CARLOS OLIVEIRA BRUNO 16 November 2006 (has links)
[pt] As técnicas de otimização multicritérios, que tiveram sua
origem na área econômica, são necessárias na busca de
soluções em qualquer ambiente onde existam objetivos
competindo entre si. Nestes ambientes pode não existir uma
solução ótima para determinado problema e sim soluções de
compromisso entre os vários objetivos conflitantes. Uma
das muitas áreas onde múltiplos objetivos coexistem é a
área de Projetos de Circuitos Eletrônicos, onde desde um
compromisso entre ganho e banda passante até compromissos
bem mais complexos são freqüentemente encontrados.
Para circuitos com alguma complexidade, processos
analíticos são virtualmente inviáveis, tornando-se assim
indispensável a utilização do computador como instrumento
de projeto. Foi desenvolvido, então, um pacote em FORTRAN
com aproximadamente 3.000 linhas de instrução para
projetar nominalmente circuitos eletrônicos não lineares.
Este pacote, respeitando a topologia fornecida para o
circuito, atribui valores aos parâmetros de projeto, no
caso valores de resistores, capacitores e indutores, de
forma a atingir as especificações solicitadas.
As opções existentes de projeto que foram
implementadas são as seguintes: especificação das tensões
nodais DC e/ou polarização de transistores e/ou faixa
dinâmica e/ou impedância de entrada e/ou impedância de
saída nas freqüências desejadas, além de poder ser
escolhida a faixa de variação dos parâmetros de projeto.
Estão contidos também, modelos globais (DC/AC) dos
dispositivos eletrônicos mais comuns que podem ser
solicitados pelo usuário, conforme sua necessidade ao
descrever o circuito. Os modelos disponíveis são os
seguintes: diodo de junção, transistores bipolares npn e
pnp e amplificador operacional com entrada bipolar. / [en] Multiple criterion optimization techniques must be used in
environments which competing objetives. In such
environments no optimal solution is attained, but only
compromise solutions among all the competing objectives.
One of these environments is the Designs of Electronic
Circuits, whose design compromises generally range from
gain and bandwith to much more complex ones.
For somewhat complex circuits, analitical
processes are virtually unfeasible, so a digital computer
has to be used as an instrument for calculus. Thus, a
FORTRAN package was written to design nominally non-linear
electronic circuits. This package, maintaining the circuit
topology unchanged, gives values to resisters, capacitors
and inductores so that it may meet the design requirements.
The design options provided by the package are:
specification of the node voltages and/or total biasing
bipolar transistors (Vce - Ic) and/or total power
comsumption and/or frequency response and/or input
impedance and/or output impedance and/or dynamic range.
All these options can be requested limiting the range of
variation in the design parameters (resistors, capacitors
and inductors) The package still provides global models
for semiconductor devides which are: junction diode,
bipolar npn/pnp transistors and an operational amplifier
macro-model.
The design options offered and the general purpose
structure of the package provide a favorable environment
for the application of the multiple criterion optimization
techniques.
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[pt] EFEITO DAS NÃO-LINEARIDADES DE TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO EM AMPLIFICADORES DE MICROONDAS / [en] EFFECTS OF NON-LINEARITIES OF FIELD-EFFECT TRANSISTORS IN MICROWAVE AMPLIFIERSJOAO TAVARES PINHO 05 January 2007 (has links)
[pt] Este trabalho trata dos efeitos das não-linearidades de
transistores de efeito de campo utilizados em
amplificadores de microondas.
Para tanto, o transistor é modelado por um circuito não-
linear equivalente, cujos elementos são determinados
através da medição dos parâmetros espalhamento do mesmo,
na faixa de 3 GHz a 9 GHz, e com o auxílio de um programa
de otimização de circuitos e outro de ajuste de curvas.
O método de análise utilizado é o da expansão em série de
Volterra, para o qual foi desenvolvido um programa
computacional que permite a determinação dos ganhos de
transdução e das potências de saída na freqüência
fundamental e no terceiro produto de intermodulação, bem
como do ponto de 1dB de compressão de ganho, da taxa de
distorção de intermodulação de terceira ordem. Esse
programa permite, ainda, a verificação da influência das
impedâncias de fechamento fora da faixa, nas
características de distorção de intermodulação.
Através dessa análise pôde-se verificar que as terminações
fora da faixa exercem pouca ou nenhuma influência nas
características de distorção de intermodulação, com
exceção das terminações na freqüência diferença,
(freqüência de diferença = freqüência 2 - freqüência 1),
onde pôde-se constatar uma redução de até 8dB no nível do
terceiro produto de intermodulação, para uma escolha
apropriada das impedâncias de fechamento nessa freqüência.
Esses resultados, contudo, não podem ser considerados
definitivos, uma vez que o modelo adotado não levou em
consideração o fato do FET utilizado ser pré-adaptado.
Também, devido ao transistor ter-se danificado durante as
medições de intermodulação, tais resultados não puderam
ser comprovados experimentalmente. / [en] This work deals with the effects of non-linear ities of
field-effect transistors used in microwave amplifiers.
To do so, the transistor is modeled by a non-linear
equivalent circuit, with its components determined through
the measurement of its scattering parameters, in the range
of 3 GHz to 9GHz, and with the aid of a circuit
optimization program and another for curve fitting.
The method of analysis used is the Volterra series
expansion, for which a computer program was developed,
permitting the determination of the transducer gains and
output powers in the fundamental frequency, and in the
third-order intermodulation product, as well as the 1 dB
compression point, the third-order intermodulation
distortion ratio, and the third-order intercept point.
This program also allows for the verification of the
influence of out-of-band terminating impedances on the
intermodulation distortion characteristics.
Through this analysis it was possible to verify that the
out-of-band terminations have little or no influence on
the intermodulation distortion characteristics, with the
exception of the terminations in the difference frequency,
(difference frequency = frequency 2 - frequency 1), for
which it was found a decrease of up to 8 dB in the third-
order intermodulation product level, for the appropriate
choice of these impedances.
These results, however, cannot be said to represent the
real behavior of the FET since the model used did not
account for the internal matching of the device. Also, due
to the fact that the transistor was damaged during the
intermodulation measurements, such results could not be
verified experimentally.
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