Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias.
A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia ohmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas ohmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos. Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador,
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El circuito resonante
1) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
B es el "ancho de banda de potencia mitad".
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
2) Circuito Resonante Serie:
Se puede trabajar con admitancias en el circuito resonante serie y vale todo lo visto antes para las impedancias del resonante paralelo.
Obtengo entonces una magnificación de tensión de Q veces en bornes del condensador
(también en la bobina pero se neutralizan pues están en contra fase)
En el caso del tanque paralelo, en resonancia
es decir que la corriente que circula entre las componentes reactivas es Q veces la que circula exteriormente. Esta es una situación que hay que tener en cuenta en equipos de alta potencia en que el Q puede ser alto y las corrientes enormes.
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
Queremos diseñar una red que adapte una resistencia de carga R0, a una impedancia Ri y que el Q del circuito equivalente sea dato en una frecuencia dada.
Es fácil ver que es necesario que R0 sea menor que Ri. Esta es una red pero pueden utilizarse muchas configuraciones similares.
Otros tipos de redes de acoplamiento a frecuencia:
Con dos elementos reactivos se pueden adaptar siempre impedancias pero puede suceder que en un solo paso no lo podamos lograr con componentes de valores razonables o realizables.
Con tres elementos reactivos podemos lograr adaptar impedancias y además establecer la relación de fase entre la salida y la entrada, que en ocasiones puede ser un dato de diseño o el valor Q.
Autor:
Robert Córdova López