Ganancia, Atenuación Atenuación y Decibeles Los circuitos electrónicos en comunicaciones se utilizan para procesar señales, lo que quiere significar, manipulación de las señales para obtener la respuesta deseada.
Cuando Cuando se proces procesaa una señal señal por medio medio de circui circuitos tos elect electrón rónico icoss se produc producen en ganancias cuando aumenta la señal o atenuaciones cuando se disminuye la señal.
La ganancia significa amplificación de la señal, como podemos ver en la figura 2-1 donde al salir del amplificador se obtiene una valor de la misma mayor que el valor de la señal inicial.
sto lo podemos e!presas como"
#$ %
&."
salida entrada
$ent $ent % 1'( uv $sal % )' mv
%
Vsal Vent
)' ! 1(- #$ % 1'( ! 1(- % '((
&." * 2-1
La ganancia total de varios circuitos en cascada es el producto de las ganancias de los pedidos individuales. $er fig. * 2-2.
La mayor+ mayor+aa de los amplific amplificado adorr son de potenc potencia ia,, se puede puede emplea emplearr el mismo mismo procedimiento para calcular calcular la ganancia ganancia en potencia.
#p % sal/ent sal % potencia de salida ent % potencia de entrada
&emplo * 2-2.
Atenuación La atenuación es la perdida obtenida en un circuito electrónico introducida por el. 0eneralmente mucos circuitos electrónicos reducen la señal en lugar de amplificarla. Cuando la señal de salida es menor en amplitud que la señal de entrada entonces el circuito tiene atenuación o perdida.
La atenuación es el cociente de la salida respecto a la entrada.
#tenuación # %
salida entrada
%
Vsal Vent
l cociente de atenuación siempre es menor que la unidad.
&." fig 2-
$ent
1 % 2(((
Ω R R + R
$sal % $ent 2 % 1(
Ω
2
1
2
R % R + R
#%
2
1
2
1(( ,((
= (.,,,
ara un volta&e 1($ aplicado al atenuador en la entrada tenemos que" $sal % $ent ! # % 1( 3(.4 % . $.
Atenuación en Cascada
Cuando se conecta varios circuitos electrónicos en cascada para atenuación, la atenuación total es igual al producto de las atenuaciones individuales.
&. 5ig. 2-6
n circuitos conectados con ganancia y atenuación la ganancia compensa la perdida en la etapa amplificadora.
&. 5ig. 2-'
n dos circuitos con ganancia y dos circuitos amplificadores.
$er &. 5ig. 2-7
&emplo 2-'
Decibeles Las ganancias o perdidas de un circuito electrónico se e!presa en decibeles.
8n decibel es una d9cima parte de un bel.
Cuando la ganancia y la atenuación se convierten en decibeles, las ganancias o atenuación tota de un circuito electrónico se puede calcular como la simple suma de estas ganancias o atenuaciones, e!presadas en decibeles.
Los decibeles se e!presan en valores logar+tmicos, pues por tener valores muy elevados mayores que un millón en las ganancias o atenuaciones normales de los circuitos electrónicos es m:s f:cil traba&ar en unidades de decibeles.
$er figura 2-)
y % log ;
y
= (
1
y % log ;
;
n el e&e orizontal ; es el n
# medida que el n
ara n
n c:lculo de decibeles se utilizan logaritmos de base 1( o logaritmos comunes.
Cálculo de decibeles 5ormula para calcular ganancia o p9rdida en decibeles.
n función de $olta&e
db % 2( log
n función de Corriente
db % 2( log
n función de otencia
db % 1( log
Vsal Vent
Isal Ient
Psal Pent
&emplo 2-) / 2- 3p:g. 674
Antilogaritmo >e usa antilogaritmo para calcular el volta&e o potencia de entrada o de salida dada la ganancia o atenuación y la salida o entrada.
db % 1( log
; % 1(y
y
Luego
&emplo
Psal Pent
y
db
1(
=
log
Psal Pent
=
anti log
db
1(
y % log1( ;
Psal Pent
= 1(db/1(
2-, 2-?, 2-1(, 211, 2-12
Circuitos sintonizados >on circuitos construidos con inductores y capacitares que resuenan las frecuencias espec+ficas, los inductores y capacitares, ofrecen oposición al flu&o de la corriente alterna llamada reactancia y se e!presa en oms.
La reactancia afecta de manera directa a la corriente en un circuito.
Los efectos reactivos en un circuito producen un corrimiento de fase entre la corriente y volta&e de un circuito.
Los efectos reactivos en un circuito producen un corrimiento de fase entre la corriente y volta&e de un circuito.
La capacitancia provoca un una adelanto al volta&e aplicado, mientras que la inductancia ace que la corriente se atrase.
Los inductores y capacitares que se utilizan &untos forman circuitos sintonizados o circuitos resonantes.
Capacitor" es un dispositivo que consta de dos conductores paralelos superados por un medio aislante conocido como diel9ctrico. Los capacitares almacenan energ+a en forma de carga y de campo el9ctrico y su función b:sica es cargarse y descargarse mientras la energ+a se almacena y se libera con alternación.
La capacitancia depende de las caracter+sticas f+sicas del capacitor, como tamaño de la placa, espaciamiento de la placa, numero de 9stas y del tipo de material dial9ctico.
>e e!presa en 5##@ % 5, esta unidad es muy grande pues en los circuitos electrónicas en el orden de uf % microfaradio % 1(-7 5 5 % icofaradio % 1(-12 5.
Los circuitos de corriente alterna cuando tienen capacitares estos se cargan y se descargan permanentemente. l capacitor tiende a oponerse a cambios de volta&e a trav9s de el.
n la figura 2-? se presenta un circuito capacitivo b:sico en una oposición a la corriente alterna llamada reactancia capacitiva, Ac.
La corriente es inversamente proporcional a la reactancia y su unidad se e!presa.
B%
Vs Xc
>i la reactancia capacitiva de '' corriente se calcula.
Ω y
el volta&e aplicado 3$g4 de 11( m$, la
1( ! 1(- 2 ! 1( - # 2 m# B% % ó ''
La reactancia de un capacitor es inversamente proporcional al valor de su capacitancia C, y la frecuencia de operación 5.
Ac %
1
fc 2π
La reactancia de un capacitor de 1((pf a 2Dz es"
Ac %
1 2..16 32 ! 1(74 31(( ! 1(-124
% )?7.2
Ω
n la figura 2-1( tenemos la combinación de resistencia y capacitancia una serie o un paralelo, tambi9n producen una oposición total de la combinación de los componentes conocidos como impedancia 3E4.
La impedancia de un circuito serie C como el de la figura 2-1(a esta dada por la ecuación E%
342 = 3Ac42
ara circuito paralelo como el mostrado en la figura 2-1(b la impedancia es" Ac
E% 342 = 3Ac42
Las puntas de alambre de un capacitor tienen resistencia e inductancia y el dial9ctico tiene perdidas que se presentan como un valor de resistencia en paralelo con el capacitor. stas caracter+sticas se ilustran en la figura 2-11.
Inductores >e llama a la bobina o coque y consta del arrollamiento de m
Cuando se ace pasar corriente a trav9s de un inductor se produce un campo magn9tico alrededor de 9ste. >i el volta&e y la corriente son variables, el campo magn9tico se e!pandir: y colapsar: alternativamente. sto autoinducir: un volta&e en el arrollamiento del inductor, que tiene el efecto de oponerse a cambios de corriente en 9l y a este efecto se le llama inductancia.
La unidad b:sica de la inductancia es el Denry 3D4
La inductancia es afectada directamente por la caracter+stica f+sica del inductor, como el n
Los valores pr:cticos de la inductancia est:n en milienrys 3mD % 1(- D4 y microenrys 3uD % 1(-7D4.
$er figura 2-12
Cuando un inductor se utiliza en un circuito de corriente alterna, esta oposición se ace continua y constante y se conoce como reactancia inductiva.
AL % 2 π FL
&. La rectancia inductiva de una bobina de 6( uD a 1 Dz es"
AL % 2 ! .16 ! 31 ! 1( 74 36( ! 1(-74 % 6'22
Ω
l inductor tiene resistencia y por lo tanto, su circuito equivalente tiene la forma que describe la figura 2-1-a
La combinación de reactancia y resistencia forma una oposición total llamada impedancia 3E4
E%
342 = 3AL42
Cuando se aplica volta&e en forma senoidal a un inductor, fluye la corriente. La amplitud de la corriente B, es una función del volta&e aplicado y la impedancia del inductor.
B%
Vs Z
>i la resistencia es muco m:s pequeña que la reactancia, la impedancia ser: igual casi a la reactancia.
B%
V s X L
8n inductor provoca que la corriente en el circuito se atrase con respecto al volta&e inducido.
#dem:s de la resistencia del alambre de un inductor, e!iste capacitancia distribuida entre las vueltas del inductor. l efecto global es como si un pequeño capacitor se conectara en paralelo con el inducir, como se muestra en la figura 2-16 a y b
n los inductores e!iste una caracter+stica llamado factor de calida, que es el cociente de la potencia inductiva y la potencia resistiva. 2
F %B2AL B
%AL
La calidad F de un inductor de uD con una resistencia total de 6' Ω a ?(Dz se calcula" 2πfL F %
2 ! .16 ! 36( ! 1(74 3 ! 1(-74 % 6'
17?'.7 % 6' % ).7
Resistores s un dispositivo electrónico que a frecuencias ba&as cuando son de ba&a potencia act
e comporta como un circuito LC como se ve en la figura 2 -1'
ucos resistores se fabrican con un
material de compuesto de carbón en forma de polvo que se all: dentro de un pequeño espacio al cual se conectan las puntas. determina el valor de resistor.
La proporción del material
Los resistores producen ruidos en los circuitos donde se usan, por eso tiene construcciones de lamina de carbón o l:mina met:lica para minimizar el ruido sucesivamente.
Efecto de Película
La resistencia de cualquier alambre sea las puntas de un resistor o de un capacitor o el alambre de un inductor, en un principio la determina la resistencia omica del alambre.
l efecto pel+cula o superficial consiste en la tendencia de los electrones a fluir cerca o en la superficie e!terior del conductor a frecuencias altas como $D5, DD5 y microondas, ver figura 2-17
Circuitos intonizados y Resonantes
8n circuito resonante serie consta de inductancia, capacitancia y resistencia. stos circuitos reciben el nombre de LC o LC.
La reactancia inductiva y capacitiva dependen de la frecuencia del volta&e aplicado y la resonancia ocurre cuando las reactancias inductivas y capacitivas son iguales.
La impedancia total en un circuito viene dada por E%
2 = 3AL G AC42
$er la figura 2-1), cuando AL % AC se quedo solamente el valor de la resistencia pura en le circuito.
La frecuencia resonante se e!presa cuando A L % 2π5L.
5r %
1 2π LC
&emplo 2-16
calcula la frecuencia resonante.
Cuando se necesita calcular capacitancia e inductancia se usa las formulas.
L%
1 6 52c 2 π
y
C%
1 6 52L 2 π
$er e&emplo 2-16, 2-1'.
#nco de banda es el intervalo de frecuencia resonante donde la corriente es m:!ima en un circuito resonante.
$er figura 2-2(
@e otra manera el anco de banda de un circuito sintonizado se define como la diferencia entre las frecuencias de corte superior e inferior.
Circuitos Resonantes Paralelos
8n circuito resonante paralelo se forma al conectar en paralelo el inductor y el capacitor con el volta&e aplicado.
$er 5ig. 2-2 a
Cuando un componente no tiene perdida en un circuito resonante se dice que"
BL % BC
$er p:gina 77 y 7).
