El acoplamiento capacitivo es la transferencia de energía dentro de una red eléctrica o entre redes distantes por medio de la corriente de desplazamiento entre los nodos de los circuitos , inducida por el campo eléctrico. Este acoplamiento puede tener un efecto intencionado o accidental.
En su implementación más simple, el acoplamiento capacitivo se logra colocando un capacitor entre dos nodos. [1] Cuando se lleva a cabo el análisis de muchos puntos en un circuito, la capacitancia en cada punto y entre los puntos se puede describir en forma de matriz .
Uso en circuitos analógicos
En los circuitos analógicos , se utiliza un condensador de acoplamiento para conectar dos circuitos de modo que solo la señal de CA del primer circuito pueda pasar al siguiente mientras la CC está bloqueada. Esta técnica ayuda a aislar los ajustes de polarización de CC de los dos circuitos acoplados. El acoplamiento capacitivo también se conoce como acoplamiento de CA y el capacitor utilizado para este propósito también se conoce como capacitor de bloqueo de CC .
La capacidad de un condensador de acoplamiento para evitar que una carga de CC interfiera con una fuente de CA es particularmente útil en circuitos amplificadores de Clase A al evitar que una entrada de 0 voltios pase a un transistor con polarización de resistencia adicional; creando amplificación continua.
El acoplamiento capacitivo disminuye la ganancia de baja frecuencia de un sistema que contiene unidades acopladas capacitivamente. Cada condensador de acoplamiento junto con la impedancia eléctrica de entrada de la siguiente etapa forma un filtro de paso alto y la secuencia de filtros da como resultado un filtro acumulativo con una frecuencia de −3 dB que puede ser más alta que la de cada filtro individual. Entonces, para una respuesta de baja frecuencia adecuada, los capacitores utilizados deben tener altas clasificaciones de capacitancia. Deben ser lo suficientemente altos como para que la reactancia de cada uno sea como máximo una décima parte de la impedancia de entrada de cada etapa, a la frecuencia más baja de interés. Consulte Puente de impedancia .
Los condensadores de acoplamiento también pueden introducir distorsión no lineal a bajas frecuencias. Esto no es un problema a altas frecuencias porque el voltaje a través del capacitor permanece muy cerca de cero. Sin embargo, si se permite que una señal pase a través del acoplamiento que es baja en relación con la frecuencia de corte RC , se pueden desarrollar voltajes a través del capacitor, lo que para algunos tipos de capacitores resulta en cambios de capacitancia, lo que lleva a distorsión. Esto se evita eligiendo tipos de condensadores que tengan un coeficiente de voltaje bajo y usando valores grandes que coloquen la frecuencia de corte mucho más baja que las frecuencias de la señal. [2] [3]
Estas desventajas de acoplar capacitivamente circuitos amplificadores de transistores polarizados en CC se minimizan en gran medida en diseños directamente acoplados .
Uso en circuitos digitales
El acoplamiento de CA también se usa ampliamente en circuitos digitales para transmitir señales digitales con un componente de CC cero , conocido como señales balanceadas de CC . Las formas de onda balanceadas en CC son útiles en los sistemas de comunicaciones, ya que se pueden usar en conexiones eléctricas acopladas en CA para evitar problemas de desequilibrio de voltaje y acumulación de carga entre sistemas o componentes conectados.
Por esta razón, la mayoría de los códigos de línea modernos están diseñados para producir formas de onda balanceadas en CC. Las clases más comunes de códigos de línea DC-equilibradas son códigos constante de peso y códigos-disparidad emparejado .
Bucle de truco
Un bucle de truco es un tipo simple de acoplador capacitivo: dos hebras de cable estrechamente espaciadas. Proporciona un acoplamiento capacitivo de unos pocos picofaradios entre dos nodos. A veces, los cables se retuercen entre sí para brindar estabilidad física. [4] [5]
Acoplamiento capacitivo parasitario
El acoplamiento capacitivo a menudo no es intencionado, como la capacitancia entre dos cables o trazos de PCB que están uno al lado del otro. A menudo, una señal puede acoplarse capacitivamente con otra y causar lo que parece ser ruido . Para reducir el acoplamiento, los cables o las trazas a menudo se separan tanto como sea posible, o las líneas de tierra o los planos de tierra se colocan entre señales que pueden afectarse entre sí, de modo que las líneas se acoplan capacitivamente a tierra en lugar de entre sí. Las placas de prueba son particularmente propensas a estos problemas debido a las largas piezas de metal que se alinean en cada fila creando un capacitor de varios picofaradios entre las líneas. Para crear prototipos de circuitos analógicos de alta frecuencia (decenas de MHz) o de alta ganancia , a menudo los circuitos se construyen sobre un plano de tierra para que las señales se acoplen a tierra más que entre sí. Si la salida de un amplificador de alta ganancia se acopla capacitivamente a su entrada, a menudo se convierte en un oscilador electrónico .
Una regla empírica dice que los controladores deberían poder manejar 25 pF de capacitancia, lo que permite trazas de PCB de hasta 0.30 metros. [6]
Ver también
Referencias
- ^ Joffe, Elya (2010). Terrenos para la conexión a tierra: Manual del circuito al sistema . Wiley-IEEE. pag. 277. ISBN 978-0-471-66008-8.
- ^ "Características del condensador" . sound.whsites.net . Consultado el 6 de junio de 2015 .
- ^ Caldwell, John. "Distorsión de la señal de los condensadores cerámicos de alta K" . Consultado el 6 de junio de 2015 .
- ^ Bernard Grob y Milton Sol Kiver (1960). Aplicaciones de la Electrónica . McGraw – Hill. págs. 300-01.
- ^ Forrest M. Mims (2000). El álbum de recortes del circuito de Forrest Mims . Newnes. págs. 95–96. ISBN 1-878707-48-5.
- ^ Interfaz independiente de medios # Niveles de señal
- Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .(en apoyo de MIL-STD-188 )
enlaces externos
- Capacitancia y usos de los capacitores
- Howard Johnson : cuándo utilizar el acoplamiento de CA , valor del condensador de bloqueo de CC
- Texas Instruments : Acoplamiento de CA entre LVPECL diferencial, LVDS, HSTL y CML (PDF)