Amplificadores Sintonizados

INTRODUCCIÓN

Los amplificadores no se utilizan solamente para amplificar señales de audio. Otro de los usos es el amplificar señales de alta frecuencia o las llamadas radiofrecuencia.

Las señales de radiofrecuencia abarcan un amplio margen de frecuencias que van desde los 40Khz. Hasta los varios GHz

En este tema vamos a estudiar los principios de transmisión de las señales, y también la recepción de las mismas, por tanto, este tema puede ser un preludio del tema de radiocomunicaciones.

AMPLIFICADORES SINTONIZADOS

También llamados amplificadores de radiofrecuencia (R.F.). La principal característica es la de amplificar una banda de frecuencias, y al estar sintonizado, rechaza las demás, por lo que aparte de amplificar estas frecuencias seleccionadas, se puede decir que es un filtro pasa banda. Por tanto y resumiendo, la principal función de este tipo de amplificadores es la de amplificar un rango de frecuencias altas seleccionadas anteriormente. A la acción de seleccionar una frecuencia determinada se le llama sintonizar.

Los amplificadores de radiofrecuencia y los de baja frecuencia tienen pequeñas diferencias, sobre todo en la forma de trabajar.

Como puedes ver existen varias similitudes entre un tipo de amplificador y otro. En el amplificador de R.F., se ha sustituido la resistencia de carga por un circuito resonante paralelo (o anti resonante). El circuito anti resonante, se ha sintonizado a la frecuencia a amplificar mediante los componentes L y C del mismo. Recuerda que en un circuito anti resonante, a la frecuencia de resonancia ofrece la máxima impedancia, y al ser mayor la resistencia de carga, mayor es la amplificación.

En la grafica puedes ver que según se acerque la frecuencia a la de resonancia del circuito L||C (el símbolo “||” significa en paralelo), aumenta la impedancia (Z) del circuito.

Según aumenta la frecuencia, disminuye la impedancia del circuito L||C, por tanto disminuye la amplificación. En la curva se puede observar que la amplificación corresponde a la frecuencia de resonancia, pero que es una amplificación en el mismo instante en que llega la frecuencia de resonancia, no, sino que es progresiva; es decir que también amplifica las frecuencias próximas a esta frecuencia de resonancia. Por lo que también podemos decir que estos amplificadores amplifican un ancho de banda y no solo una frecuencia.

ACOPLAMIENTO ENTRE ETAPAS DE R.F.

NOTA: Aún se suelen utilizar transistores en los circuitos de radio y televisión, pero cada vez es más escaso el uso de estos componentes, ya que se utilizan circuitos integrados; aún así, estudiaremos circuitos con transistores ya que son fundamentales para la comprensión de este tipo de circuitos.

¿Te acuerdas de las configuraciones a emisor común y base común? Estas configuraciones ofrecen a su entrada baja impedancia y para obtener un buen rendimiento y amplificación hay que acoplarle a la entrada elementos de baja impedancia. Recuerda que el teorema de máxima transferencia dice que la transferencia de energía entre 2 elementos eléctricos es máxima si ambos elementos poseen la misma resistencia física o impedancia.

Ahora aplicando esta máxima a un circuito con 2 etapas amplificadoras de R.F., necesitamos acoplar a la entrada de la segunda etapa una impedancia baja, pero en la salida de la primera etapa la impedancia era alta…

La solución a este problema está en el propio circuito resonante:

El circuito entre “A” y “B” presenta su máxima impedancia a la frecuencia de resonancia fo; en estas condiciones, la corriente desde el borne “A” al borne “B” pasa por el exterior de la malla

L||C y es mínima al ser la impedancia máxima; pero en su interior la energía oscilante L a C y C a L, es máxima porque en su interior, la impedancia es mínima, dando lugar a una circulación de corriente máxima (recuerda que la circulación de corriente en un circuito resonante paralelo en su interior se convierte en un circuito resonante serie).

Así pues dicho todo esto, el condensador C se puede sustituir por otros 2 condensadores y cuya suma aritmética resulte el valor de C, para acoplar impedancias con la segunda etapa:

Por lo que a la entrada de Q2 obtenemos una bimpedancia.

Las configuraciones que nos interesan para este tipo de amplificadores son el emisor común (figura de arriba), y la base común, cuya impedancia de entrada es más baja respecto al primero. El conjunto de condensadores se debe tener en cuenta para el circuito anti resonante como si fuese un único condensador. Ten en cuenta que en esta configuración, para adaptar las impedancias de salida junto a la de entrada, C1 y C2 actúan similarmente a un divisor de tensión; solo que en este caso lo hacen como un divisor de impedancias.

Acoplamiento a transformador

Este tipo de acoplamiento es uno de los más utilizados en R.F.

Como generalmente los valores de “L” y “C” no van a coincidir a la frecuencia de resonancia a los valores requeridos de impedancia, se suele tomar el circuito se salida de Q1 y de entrada de Q2 mediante los puntos medios del transformador. Observando este tipo de circuito, vemos que el primario se trata de un circuito resonante paralelo, ya que la señal ataca simultáneamente a la bobina y al condensador; pero en el secundario, el circuito es resonante serie (ya sé que se parece a un circuito resonaste paralelo, pero no lo es). La explicación es que la señal, transferida al secundario en forma de campo electromagnético, se auto induce en el secundario y la corriente generada en esta bobina va al condensador del secundario (es decir la señal llega de la bobina y no a la misma vez que a la bobina).

OSCILADORES A TRANSISTORES

En este apartado veremos básicamente otro tipo de circuitos, los llamados osciladores.

Un oscilador es un circuito amplificador pero que se realimenta positivamente. ¿Qué es realimentación?

En amplificación, la señal amplificada se obtiene desde la resistencia de carga. La realimentación positiva significa que parte de esa señal amplificada se inyecte de nuevo a la entrada del propio amplificador. Por este sentido, se puede hablar de 2 tipos de realimentación: realimentación positiva y realimentación negativa.

En la primera, la señal de salida se envía a la entrada del amplificador, con la misma fase; es decir que aumenta la señal de entrada. La segunda, la señal de salida se envía a la entrada pero con diferencia de fase; por lo que la señal de entrada se reduce.

Este efecto de realimentación es muy positivo en circuitos amplificadores, ya que, si la realimentación es negativa evita que la señal sea distorsionada por el ruido en su salida; y si es positiva se utiliza en etapas excitadoras para que la señal tenga más potencia.

Circuito básico de realimentación negativa.

Circuitos oscilantes

Estos circuitos llevan una etapa amplificadora. La oscilación se realiza por medios de elementos electrónicos. Un conjunto L‐C posee una frecuencia de resonancia.

En el momento actual, el magneto térmico, está permitiendo el paso de la corriente desde la batería hacia el condensador; hasta que este se cargue y se para la corriente. Cuando pasemos el térmico a la posición b, el condensador que está cargado y actúa como una fuente de alimentación, se descarga a través de L1. Al comenzar a circular por L1, la corriente de descarga del condensador, genera en L1 un campo electromagnético. Cuando el condensador se haya descargado, por L1dejará de circular energía eléctrica, por lo que el campo electromagnético comienza a extinguirse. Al hacerlo, las líneas de fuerzas generan una autoinducción en L1 de sentido opuesto a la inicial; y como el condensador está unido a L1 gracias a la posición b del térmico, esta autoinducción carga C1 con polaridad opuesta a la anterior.

A continuación cesa la autoinducción y el condensador, ahora cargado por carga autoinducida anteriormente, comienza a descargarse a través de nuevo de L1, repitiéndose el proceso de nuevo. Este proceso, como puedes ver en la gráfica, absorbe energía, por lo que el resultado de los ciclos es una onda amortiguada, es decir, que cada ciclo reduce considerablemente su amplitud. Para mantener el número de ciclos en amplitud constante, deberíamos alimentar el circuito resonante paralelo con la fuente de alimentación cada tiempo determinado.

CIRCUITO OSCILADOR

Agregando al circuito oscilante un amplificador que amplifique la señal amortiguada y reinyectándola a la entrada positivamente, se repone la parte de la señal de salida que se pierde en cada ciclo. Y se logra la salida de amplitud constante. Este es el principio de un oscilador.

Fundamentalmente, un circuito oscilante es un amplificador con realimentación positiva.

Oscilador MEISSNER

El amplificador es de emisor común, por lo que a la salida tenemos una señal opuesta a la de entrada. La salida del circuito oscilante L1, C se aplica a la entrada del amplificador, y este conduce cuando el ciclo es positivo. La señal amplificada tendrá polaridad negativa y se aplica al transformador por medio de un laza de realimentación.

El ciclo negativo en el primario, induce una señal en el secundario de mismo sentido (positivo), que la aplicada a la entrada del amplificador, por lo tanto se ha conseguido una realimentación

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