Parametros Scattering “S”



Introducción a los Parámetros S

Analizador de Redes usado para medir parametros S

Un importante avance en el diseño y análisis de los circuitos con transistores es el de representar el dispositivo con un circuito equivalente apropiado. Para el análisis de señales pequeñas de CA es una practica común el de considerar al transistor como una “caja negra” de 4 terminales con las tensiones y corrientes en los terminales de entrada y salida relacionados por un conjunto de 4 parámetros. EL conjunto más útil de tales parámetros hasta la década del 60 han sido los parámetros “h”, “y” y “z” que son los que normalmente encontramos en cualquier libro.

Hay 4 parámetros para cada una de las 3 posibles configuraciones (emisor, base o colector común) ídem para los transistores de efecto de campo, lo que hacen un total de 36 parámetros. Algunos de estos parámetros para un tipo de transistor dado son normalmente especificados por el fabricante, dependiendo de las intenciones de las aplicaciones.

Parametros S

La figura 1(a) muestra un esquema de un transistor NPN en la configuración emisor común. La 1(b) el diagrama equivalente de 2 puertos en parámetros S, mientras que en la 1(c) podemos encontrar los sub-indices que se usan para la notación.

circuito equivalente parametros s

Tipos de Configuraciones con Parametros S

Al medir la mayoría de los otros parámetros (h, y, z) es necesario abrir y cortocircuitar sucesivamente la entrada y salida del dispositivo. Esto es difícil de hacer en frecuencias de RF donde las inductancias y capacitancias de los terminales dificultan la obtención de cortocircuitos y circuitos abiertos. A frecuencias aún mayores, para realizar estas mediciones se recurre al uso de “stub” (trozos de cable coaxial de longitud variable en función de la frecuencia de la señal) , que deben ser ajustados para cada frecuencia particular, a fin de reflejar las condiciones necesarias en los terminales de los dispositivos. No solo esto es inconveniente y tedioso, sino que un stub que se encuentre en paralelo con la entrada o salida puede hacer que el transistor oscile, haciendo difícil la mediación o invalidándola.

Los parámetros S, en cambio, son medidos con el dispositivo entre la fuente y una carga de 50 Ω, con lo que es casi imposible que se presenten oscilaciones. Otra ventaja importante es que se oponen al hecho que las ondas progresivas, varíen su magnitud a lo largo de una linea de transmisión sin perdidas. Eso significa que los parámetros S pueden ser medidos sobre un dispositivo colocado a alguna distancia de los transductores de medición, siempre que el dispositivo y los transductores se encuentren conectados a una linea de transmisión de bajas perdidas

Definición

En la Fig 1(a) se puede ver la configuración utilizada cuando se definen los parámetros. Se indica la conexion emisor comun como ejemplo que puede ser extendida a cualquier otra configuracion tipo de transistor o dispositivo que se desee evaluar.

La Fig 1(b) ilustra la configuracion utilizada para definir los parametros S utilizando un grafico de flujo de señal. Ei1 y Er1 son las tensiones incidentes y reflejada en el puerto de entrada mientras que Ei2 y Er2 son las tensiones correspondientes al puerto de salida. Las ecuaciones para la malla son las siguientes:

definicion de los parametros S

S11 es simplemente el coeficiente de reflexion mirando al puerto 1 con el puerto 2 adaptado, mientras que s22 es el coeficiente de reflexion del puerto 2 con el puerto 1 adaptado. S21 y s12 son los parametros de transferencia que representa ganancia y perdida.

Un parametro S es todos los casos un numero complejo, que tiene magnitud y fase y se encuentra en función de la frecuencia.

A fin compartir las convenciones con los parámetros h,y,z los parámetros S se les colocan letras como sus indices como puede verse en la fig 1(c)

Referencia:

  • Hewlett Packard, AN 77-1 Transistor Parameter Measurements
  • Oliver Cage, Electronic Measurments and Instrumentation

3 comentarios en “Parametros Scattering “S”

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