Sesión 11

En la sesión anterior nos dimos cuenta de que la señal sinusoidal amplificada sufría una deformación con respecto a la original. También se vio que el transistor amplifica de forma diferente según los incrementos sean negativos o positivos, esto provoca que la señal amplificada ya no sea un seno.

Empezamos la sesión en el laboratorio, se coloca el osciloscopio USB en modo analizador de espectro, y midiendo la salida del amplificador podemos ver armónicos de valor elevado en todos los múltiplos de la frecuencia, lo cual confirma que ya no se trata de un seno perfecto.

Con el amplificador finalizado y las etapas previas ya tenemos el front-end de nuestro receptor, pero todavía tiene una pega, el nodo de salida no es de baja impedancia, lo cual quiere decir que las etapas posteriores podrían afectarle. Hoy diseñaremos la etapa separadora para solventar precísamente ese problema.

Si bien se descartó su uso en la etapa amplificadora, el Amplificador Operacional (en adelante AO) tiene un comportamiento interesante para la aplicación que tenemos entre manos: mide la tensión en sus entradas sin apenas afectar al circuito donde se conecta y en su salida aparece una tensión proporcional a la de entrada.

Para poder utilizar el AO es necesario solucionar dos interrogantes:

1. ¿Hasta que frecuencia funciona correctamente el AO?
2. ¿Es imprescindible dotar al AO con alimentaciones asimétricas?

1. La configuración escogida para la etapa separadora es la de un AO en configuración de amplificador no inversor.

Viendo el diagrama de Bode, se deduce el método para calcular la amplificación máxima posible para un BW requerido: Encontrando la distancia entre el producto ganancia-ancho de banda (GBW) y el ancho de banda requerido, y sabiendo que la pendiente es de -20 dB/dec, encontrar el valor de K es directo.

2. Dado que el receptor se alimenta con una pila, es interesante poder alimentarlo con una tensión asimétrica. Si se alimenta un AO con una tensión asimétrica, tan sólo se amplificarán las tensiones positivas. ¿Como se soluciona? Si la señal a la entrada tiene un offset tal que todos sus valores sean positivos, el AO funcionará correctamente para todos los valores.

Ahora bien, la solución anterior tiene un problema importante: el amplificador también amplificará el valor de ofset, lo cual no es deseable. ¿Como evitarlo? La solución es muy sencilla y se muestra en el siguiente circuito:

El condensador en la entrada no inversora hace que el circuito tenga dos comportamientos, uno a la frecuencia de funcionamiento(K1) y otro en continua(K2). En el primer caso se comporta talmente como un amplificador no inversor, pero en continua la resistencia R1 deja de estar a masa y pasa a comportarse como un seguidor de tensión de ganancia 1.

Para acabar, vemos en el laboratorio el funcionamiento de todas las etapas diseñadas hasta el momento juntas, lo cual nos permite observar la señal AM de una determinada emisora en el osciloscopio, incluso sin utilizar una sonda de baja capacidad.