Función de los condensadores en el amplificador

Para responder esto correctamente, primero tenemos que definir de qué estamos hablando. Sólo el "amplificador de emisor común" es demasiado agitar la mano. Usaremos este ejemplo:

DelaproporcióndeR2aR1,puedeverqueestotendráunagananciadevoltajecercanaa10.Sinembargo,tambiénconsiderelascaracterísticasdeDC.Eltransistorpermaneceráapagadohastaquelaentradaalcance,digamos,unos700mV.Aunaprimeraaproximación,despuésdeeso,elvoltajeenR1seguirálaentradaINmenoslacaídade700mVB-E.LamayorpartedelacorrienteR1tambiénfluyeatravésdeR2.ComoR2es10vecesmásalto,elvoltajequeapareceenR1apareceráenR2amplificadoen10.

DigamosquequeremosmantenerelvoltajeC-Ealmenos1Vparaqueeltransistorsemantengaensuregiónlineal.Elfinaldelrangoútiles,porlotanto,1VenQ1,quedeja9VparaR2yR1.TrabajandoconlaleydeOhm,estonosdiceque820mVestaránenR1y8.2VenR2.Elrangodeentradaútildeesteamplificadores,porlotanto,de700mVa1.5V,conunrangodesalidacorrespondientede10Va1.8V.

¿CualquiercircuitoqueestéproduciendoINpuedeserde700mVa1.5V?Talvez,peroesopodríaserincómodo.¿Ysilaseñalveníadeotrolado?Amenosquetengaunaaplicaciónaltamenteespecializada,noesrazonablehacerunamplificadorydecirlealusuarioquelaentradadebeserde700mVa1.5V.

EstopodríaserunproblemacomplicadosiestecircuitoamplificaraalgodondeelniveldeCCeraimportante.Peroquépasasiestofueraporaudio,porejemplo.Cualquiercosapordebajode20Hzpuedeserdescartadayaquenopodemosescucharesodetodosmodos.EsosignificaqueelniveldeCCesirrelevanteparalasseñalesdeaudio(DCestámuypordebajodelos20Hz).

Sisolonecesitamosesteamplificadorparatrabajarconseñalesdeaudio,podemosorganizarlopara"sesgar" a sí mismo. La polarización se refiere a la configuración del punto de funcionamiento de DC estático. En este caso, queremos que la salida se encuentre aproximadamente en el centro de su rango disponible, de modo que pueda oscilar de igual manera a ambos límites. La salida inactiva debe ser de alrededor de 6 V por lo tanto, lo que significa que la entrada debe estar alrededor de 1.1 V. Este circuito contiene algunos componentes adicionales para desviarse:

Notecómoestousalagananciadelamplificadorparamantenerloenunpuntodesesgorazonable.SiOUTvademasiadoalto,esoaumentaráIN,loquehacequeOUTvuelvaabajar.Estosellamafeebacknegativo,yesútilparasesgaryestabilizarcircuitoscomoeste.

Ahoraqueelamplificadorsedesvía,ysabiendoquesolonosimportanlasdesviacionesdelpuntodepolarizaciónporencimade20Hz,noqueremosqueelvoltajedeentradapuedacambiarelpuntodepolarización.LoquenecesitamosesunaformadebloquearDC,perodejarpasarAC.Esoesloquehaceuncondensador.

Paraencontrarelvalorcorrectodelcapacitor,debeconocerlaimpedanciaqueimpulsaráylafrecuenciapordebajodelacualestábiencomenzaraatenuar.Yahemosdichoquenuestramenorfrecuenciadeinterésesde20Hz.LaimpedanciaquemiraaINeslacombinaciónparaleladeR4,R1proyectadodenuevoalabasedeQ1,ylaimpedanciaaparentequemiraaR3desdeIN.LacontribuciónR4esde10kΩdeinspección.R1,comoseveatravésdeltransitor,semultiplicaaproximadamenteporsuganancia.Digamosquelagananciamínimaes50,peroesemáximopodríasermuchomás.Estoesporlotanto50k50hasta100sdekΩ.Sí,lostransistoresvaríanmucho,ypartedeltrabajodediseñarcircuitosdetransistoreseshacerqueestavariaciónseairrelevanteenunrangoplausible.

LaimpedanciaefectivamirandoaR3esmáscomplicada.SielotroextremodeR3estuvieraentierraCA,entoncessimplementesería43kΩ.Sinembargo,cuandoINsubeunpoco,elotroextremodeR3bajaaproximadamente10vecesmás.ParacualquiercambiopequeñoenIN,elcambioenlacorrienteatravésdeR3esaproximadamente11vecesmásdeloqueseríasielotroextremodeR3fuerafijo.Eneseextremo,laimpedanciaaparentedeR3enInesaproximadamente3.9kΩ.Sumandotodoeso,obtenemosalrededorde2.7kΩ.ObservequelacontribucióndeR1espequeñainclusoparasurangocompletode50kΩainifinity.

Asíqueahorapodemosfinalmenteelegirunvalordecondensador.LafrecuenciadecaídadeunfiltroR-Ces

F=1/(2πRC)

CuandoRestáenOhms,CenFarads,FestáenHertz.Elcircuitodelamplificadordeaudiofinalesporlotanto:

C1 atenúa los componentes de la señal de entrada desde aproximadamente 20 Hz hacia abajo y bloquea completamente DC. Es posible que desee algo similar en la salida del amplificador. Lo que sea que esté más abajo puede no querer lidiar con los 6V o, por lo tanto, con la compensación de CC que este amplificador pone en la señal, y puede tener sus propios requisitos de polarización. En un amplificador de audio, o cualquier otra cosa que no necesite trabajar en DC, es común tener capacitores entre etapas para bloquear DC y permitir que cada etapa tenga su propio punto de operación DC.

UNA DISCUSIÓN MUY BREVE

En cada sistema electrónico que procesa información hay varias etapas ( unidades ), tales como: Modulación (codificación), Amplificación de señal ; Amplificación de potencia , etc. Cada una de estas etapas son circuitos electrónicos independientes que hacen su trabajo, y la señal luego pasa a la siguiente etapa para el siguiente nivel de procesamiento.

Cada uno de los circuitos independientes necesita sus propios voltajes de CC para que funcionen de manera óptima, y es crucial que se mantengan fijos (determinan el llamado punto de operación de la unidad). Para evitar que los voltajes de CC de una unidad pasen a la siguiente, y de esta manera desplazar su punto de operación, colocamos el circuito RC.

El condensador es un circuito abierto para la tensión / corriente de CC de la etapa anterior, pero permite que la señal de CA de mayor frecuencia pase a la siguiente etapa. Si retira el condensador de entrada a una nueva etapa, el voltaje de CC de la etapa anterior desplazará el punto de operación de la nueva etapa, que no funcionará correctamente. Probablemente obtendrá ruido en la salida; es decir, la unidad (nueva etapa) no funcionará como se desea, fallará en su función.

Espero que esto te ayude a comprender la importancia de los condensadores en ese uso.

Hay toneladas de información en las respuestas hasta ahora, así que intentaré responderla de la manera más simple posible para evitar que las personas aburridas repitan las respuestas anteriores.

El significado de cualquier componente en un amplificador es generalmente crítico para el funcionamiento o, crítico para un desempeño decente. Sí, habrá muchas dudas de que muchos de nosotros hemos hecho / visto que tenemos algunos componentes que tienen beneficios más dudosos, pero ese es otro punto.

Un condensador de acoplamiento puede significar muchas cosas, así que solo voy a centrarme en una tapa de acoplamiento de señal y su importancia. En una entrada, evita que los micrófonos y las guitarras (por ejemplo) arruinen los niveles de polarización del amplificador; no funcionará si no tienes el condensador. En una salida, hace prácticamente lo mismo: cualquier carga resistiva alterará el punto de reposo de CC y es muy probable que cause distorsión o fallo de los componentes.