Circuitos Resonantes Pr Fernando Cancino Definicin Tpicamente son

Circuitos Resonantes Pr. Fernando Cancino

Definición • Típicamente son circuitos de dos terminales que contienen por lo menos un inductor y un capacitor. • La resonancia se define como la condición que existe cuando la impedancia de entrada de esta red es puramente resistiva. • Una red está en resonancia cuando el voltaje y la corriente de las terminales de entrada de la red se encuentran en fase. En ese momento la respuesta de amplitud es máxima. 2

Circuitos Resonantes • Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. • La característica de un circuito resonante se presenta cuando la energía liberada por un elemento reactivo (inductor o capacitor) es exactamente igual a la absorbida por el otro. • Durante la primera mitad de un ciclo de entrada el inductor absorbe toda la energía liberada por el capacitor, y durante la segunda mitad del ciclo el capacitor vuelve a capturar la energía proveniente del inductor. • Es precisamente esta condición "oscilatoria" que se conoce como resonancia, y la frecuencia en la que esta condición se da es llamada frecuencia resonante. 3

Factor de Calidad • 4

Circuito resonante ideal 5

Resonancia Serie 6

Resonancia Paralelo 7

Factor forma en un filtro práctico 8

Otras definiciones • 9

Mas definiciones • Pérdidas de inserción: Pérdidas obtenidas entre la fuente y la carga, debidas a la absorción de potencia de los componentes del circuito resonante. Usualmente es expresada en decibelios (d. B). • Ripple (Rizado): Es la medida de lo plano que es la banda de paso de un circuito resonante. Por tanto determina la altura de las variabilidades de la banda de paso. También se expresa en d. B. • Factor de forma = SF: Relación del ancho de banda a -60 d. B al ancho de banda de -3 d. B. 10

Otras mas definiciones • Banda de paso: Se refiere a la banda de frecuencias determinada por el ancho de banda del circuito resonante. • Banda de atenuación : Banda de frecuencias que se encuentran fuera de la banda de paso. Típicamente 60 d. B respecto a la potencia en resonancia. • Atenuación final: Es la atenuación que presenta el circuito resonante fuera de la banda de paso especificada. 11

Circuito Resonante de 2 componentes reactivas Circuito resonante LC Respuesta en frecuencia: 12

Pérdidas en resonancia • En resonancia el circuito es resistivo. Por tanto el circuito resonante se puede apreciar como un divisor de voltaje. • Si el elemento de salida es un capacitor, las pérdidas del circuito serán: 13

Ejemplo de pérdidas con carga capacitiva • Asumiendo una carga capacitiva de 25 p. F (filtro pasabajos): • La función Vo/Vi en d. B será: 14

Ejemplo de pérdidas con carga inductiva • Asumiendo una carga inductiva de 0. 05 m. Hy (pasa altos): • La atenuación en voltaje es: 15

Ejemplo de pérdidas con circuito resonante • Asumiendo como carga un circuito resonante: • Voltaje de salida: • Atenuación: 16

Circuito resonante con carga • Incluyendo una carga resistiva al circuito resonante: • Si L= 0. 05 u. Hy, C=25 p. F y R=50 y 1000 se obtienen cambios del Q: 17

Circuito equivalente para cálculos del Q • Empleando la impedancia paralela equivalente a través del circuito paralelo: • El Q del circuito decae, puesto que: 18

Efecto con R constante y variando X • Efecto del Q vs Xp en 142, 35 MHz. : • Curvas del Q=1. 1 y Q=22. 4, donde se observa el cambio del ancho de banda. 19

Efecto de los componentes en el Q cargado • Los componentes usados en el circuito resonante tienen pérdidas y producen degradación en el Q cargado. • En circuitos prácticos estas pérdidas finitas se representan por un circuito equivalente serie o paralelo. • La resistencia Rp y la reactancia Xp se relacionan: 20

Efecto de las pérdidas de inserción 21

Transformación de impedancias Dos métodos empleados para realizar transformación de impedancias: a) Con tap C: b) Con tap L: 22

Acoplamiento de circuitos resonantes • El acople capacitivo es uno de los métodos más utilizados. • El valor del condensador no puede ser escogido al azar. Efectos de varios valores de C 12 se aprecian en la figura: • El valor de C 12 usado para acople de dos circuitos idénticos: 23

Circuitos equivalentes de circuitos resonantes acoplados capacitivamente • A) por debajo de resonancia. • B) por encima de resonancia. 24

Acoplamiento inductivo 1. Con inductor en serie: Para circuitos resonantes idénticos: 2. Con transformador: 25

Efectos con varios valores de inductancias de acoplamiento • Con acople inductivo: • Con transformador: 26

Circuito equivalente de circuitos resonantes acoplados inductivamente • Por debajo de resonancia: • Por encima de resonancia: 27

Acoplamiento activo • Es definido como un circuito resonante en la salida de un amplificador de RF. • Cada circuito de sintonía es el mismo si cada uno tiene el mismo Q con carga. El Q total es: 28