Grafica de respuesta de frecuencia
de un acoplamiento capacitivo


 

 

OBJETIVO:

El alumno conocerá el funcionamiento del capacitor al aplicarlo en un acoplamiento.

ACOPLAMIENTO CAPACITIVO

 

 

Cuando se desea que pase, de un punto a otro de un circuito, una señal de corriente alterna puede emplearse el acoplamiento capacitivo. Los condensadores de acoplamiento se eligen de modo que su reactancia sea baja a la frecuencia más baja de la señal. Con ello se asegura un buen funcionamiento para toda la gama de frecuencias del amplificador y todo componente en corriente continua contenida en la señal quedara bloqueada por el condensador; esto se debe a que los condensadores poseen una reactancia casi infinita para 0 Hz (la frecuencia de cc es 0 Hz).

La fuente de señal de la figura 2.1 está acoplada capacitivamente esto quiere decir que hay un capacitor en la trayectoria de la señal. Muchos generadores comerciales de señales usan un capacitor para establecer un aislamiento de cd de la fuente a la carga. Con otras palabras, la idea de una fuente acoplada capacitivamente es la de dejar pasar, de la fuente a la carga, solamente la parte de ca de la señal.


Figura 2.1. Fuente acoplada capacitivamente.

El comportamiento del capacitor cuando se alimenta con cd y ca, es como un circuito abierto para cd y en corto circuito para ca si C es de un valor demasiado grande.

Cuando se trata de amplificadores hay dos maneras fundamentales en las que se pueden usar los capacitores.En primer lugar, se emplean para acoplar o transmitir señales de ca de un circuito a otro.En segundo lugar se emplean para proporcionar un camino (un paso) corto para las señales de ca hacia tierra.

Estas dos aplicaciones se fundan en la ecuación para el valor absoluto de la reactancia capacitiva

Esta fórmula indica que la reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia y a la capacitancia. Si se duplica la frecuencia, la reactancia se reduce a la mitad.

Cuando un capacitor está en un circuito, puede comportarse como dos cosas diferentes al mismo tiempo. A frecuencias bajas, se comporta como un circuito abierto. A frecuencias altas se comporta como un cortocircuito.

Dicho de otro modo un capacitor es como un conmutador inteligente que se abre a frecuencias bajas y se cierra a frecuencias altas.

Esta idea básica es una de las claves para entender los circuitos amplificadores.

¿Qué es lo que hace?

Un capacitor de acoplamiento transmite un voltaje de ca de un nodo (o punto) a otro. En la figura 2.2 se muestra un capacitor de acoplamiento. Un generador de ca produce una corriente alterna a través de los componentes en serie.

¿Que valor tiene esta corriente?

Depende de la frecuencia del voltaje del generador. A frecuencias bajas, el capacitor está abierto y la corriente es aproximadamente cero. A frecuencias altas, el capacitor está en corto y la corriente es igual a:

Donde R es la resistencia total, es decir la suma de RG y RL.En la ecuación anterior se ha llamado Imaxa la corriente porque es la máxima corriente que puede haber en el circuito.


Figura 2.2. Capacitor de acoplamiento

Para que un capacitor de acoplamiento funcione adecuadamente debe comportarse como un cortocircuito para caa la frecuencia mas bajaque pueda tener el generador. Por ejemplo, si la frecuencia del generador puede variar de 20Hz a 20kHz, la frecuencia mas baja es de 20Hz. Esta es la frecuencia para el peor de los casos que el diseñador debe tener en cuenta al seleccionar el valor de la capacitancia. La regla que se debe aplicar es simple:

“En general la reactancia debe ser más pequeña en comparación de la resistencia en serie con el capacitor se acostumbra hacer que Xc³1/10(RTHdonde RTH es la resistencia Thevenin que mira el capacitor entre sus terminales”.

A continuación mostraremos una aplicación del acoplamiento capacitivo el cual será un filtro pasa-altas.

Figura 2.3 Filtro pasa altas

Para los cálculos de este circuito tendremos que,

donde Xc será utilizado para determinar el valor de la resistencia, f será nuestra frecuenciay C es nuestro capacitor; debemos de tomar en cuenta que nuestro capacitor tendrá que ser de valores muy pequeños preferentemente de los nanofaradios para una buena respuesta del circuito.

Ahora para calcular la frecuenciadeseada para desarrollar nuestro filtro tendremos la siguiente formula para verificar que se cumpla con las características señaladas: