Condensador de Acoplo

En muchas ocasiones encontramos que la señal que usamos para transportar datos, tiene distintas componentes, por ejemplo, podemos tener la señal que proviene de un micrófono, mezclada con una componente continua proveniente de la alimentación del propio micrófono.





Componentes pero ¿qué …

Normalmente, todas las señales y en especial las periódicas, se puede recomponer mezclando o sumando varias señales simples.

Esto quiere decir que sea cual sea nuestra señal, por compleja que sea, es probable que sea la combinación de señales más simples. De hecho existe una teoría que dice que toda señal periódica se puede construir como una señal continua más el sumatorio de un conjunto de señales senoidales y cosenoidales.

Las series de Fourier es una de las más conocidas entre los ingenieros electrónicos e ingenieros de telecomunicaciones ya que es muy versátil y se encuentran aplicaciones en multitud de campos.

Pero esto es algo que veremos en otro tutorial.

Componente continua es una parte de una señal que tiene como característica principal que es constante, es decir, en el caso de una componente continua de tensión de 1 voltio, siempre habrá 1 v, nunca variará.

Componente continua de 1v

Una componente variable podría ser una señal senoidal, ya que su valor instantáneo varía con el tiempo. En la señal seno de tensión de la siguiente imagen para un valor de t = 0.25 la tensión está en su máximo, mientras que en t = 0.5, la tensión vale 0v.

Señal senoidal de 1v de pico y frecuencia unitaria

Señal senoidal de 1v de pico y frecuencia unitaria

Si sumamos las señales anteriores obtenemos algo como:

Señal senoidal de 1v de pico y frecuencia unitaria con offset

Señal senoidal de 1v de pico y frecuencia unitaria con offset

Si te fijas, esta última ha provocado que la señal senoidal permanezca intacta en cuanto a su forma, pero no en cuanto a su posición. Al introducir un offset de 1 voltio la señal se ha desplazado 1 voltio en el eje de tensión.

De la misma manera, podemos combinar señales de distinta amplitud y de distinta frecuencia, y obtendremos otro tipo de formas de señal.

¿Por qué aparece la componente continua?

Es difícil de saber, en la mayoría de las ocasiones esta componente suele provenir de la alimentación de algún sensor, tal y como ocurre con el circuito potenciométrico, en otras ocasiones puede venir de la gestión de etapas de amplificación o incluso de una etapa de comparación. Existen muchas otras posibilidades, pero quizá estas sean las tres principales.

¿Es necesaria esta componente? Lo cierto es que en  muchas ocasiones si es necesaria, ya que nos ayuda a realizar una tarea dentro del circuito, pero, si la señal tiene que salir del circuito, en rara ocasión deberá salir esta componente continua.

Condensador y su comportamiento

Los condensadores son componentes que varían su impedancia en función  de la frecuencia de la tensión a la que se vean sometidos. Y lo hacen según la siguiente fórmula del módulo:

(1)    \begin{equation*} \frac{1}{2 \cdot \pi \cdot f \cdot C} \end{equation*}

Siendo C la capacidad del condensador en faradios y f la frecuencia de la tensión.





Por tanto, según la ecuación (1), el módulo de la impedancia aumenta cuando disminuye la frecuencia. Si la frecuencia fuera 0, la impedancia sería infinito, lo que a efectos prácticos en electrónica es un circuito abierto.

Y esta es la clave.

Condensador de desacople

Imagina poner un condensador en serie con la salida de la señal cuya componente continua quieres eliminar, ¿qué crees que ocurrirá?

La componente continua de la tensión es a efectos prácticos una tensión de frecuencia cero, por tanto el condensador se comportará como una impedancia muy grande, impidiendo pasar a la componente continua y permitiendo pasar a la señal que queremos.

En realidad, este condensador está actuando con como un filtro paso altos con la resistencia de entrada de la siguiente etapa. Te animo a que eches un vistazo al siguiente artículo sobre filtros paso bajos y paso altos.

Como tal, atenuará las señales cuya frecuencia sea inferior a la de corte, y al tratarse de un filtro de primer orden, lo hará con una pendiente de 20dB/dec.

Así que, en resumen, poner un condensador de acople entre dos etapas consiste en poner un condensador entre ambas etapas.

Capacidad del condensador

Difícil pregunta, una buena técnica suele ser probar y buscar el condensador adecuado teniendo en cuenta la resistencia de entrada de la siguiente etapa.

Existen distintas técnicas como invertir el exponente y restar 2, sin embargo no siempre son 100% eficaces.

Por ejemplo si nuestra señal de datos tiene una frecuencia mínima de 100 Khz:

  100 KHz = 10^{5} Hz

Por tanto el exponente es 5. Sumamos 2 y multiplicamos por -1. El nuevo exponente nos indicará el orden de magnitud del condensador.

  C \ = \ 1 \cdot 10^{-7}

Es decir que según este método, para una frecuencia de señal mínima de 100 KHz el condensador ideal sería del orden de 100 nF.





Ten en cuenta que si el condensador filtra frecuencias bajas y tu señal, la que transporta la información, posee frecuencias bajas, puede verse afectada por el condensador. En esta situación tanto la componente continua como la señal se atenúan.

Por tanto para calcular el condensador debemos tener en cuenta las frecuencias de la señal de datos.


Condensador de ACOPLO o DESACOPLO

Jamás confundas, existen varias teorías, la primera no distingue entre ambos tipos, la segunda si lo hace. Personalmente soy partidario de realizar la distinción.

El condensador de acoplo, tal y como hemos visto hasta ahora, se encarga de eliminar la componente continua de la señal.

El condensador de desacoplo se encarga de hacer justo lo contrario, es decir, eliminar la componente rizada y dejar solo la continua. Un ejemplo clásico puede ser el que ocurre en algunos integrados en los cuales para garantizar la estabilidad debemos colocar condensadores de acoplo entre +Vcc y GND del propio integrado, garantizando así que siempre entra al integrado una perfecta continua.





  • Sobre el autor
  • Enrique Gómez

    Enrique Gómez

    4 Julio, 2017

  • ¿Tienes alguna duda o sugerencia?

Aviso de Cookies

En RincónIngenieril usamos las cookies para el funcinamiento de la web y aplicaciones, si sigues navegando por esta web, asumo que aceptas el uso de cookies. Puedes aprender más acerca de las cookies pulsando en el botón "Leer más".

Leer más De acuerdo