El ecualizador de retardo en puente en T es un circuito de filtro de paso total que utiliza una topología en puente en T cuyo propósito es insertar un retardo (idealmente) constante en todas las frecuencias en la ruta de la señal. Es una clase de filtro de imágenes .
Aplicaciones
La red se utiliza cuando se requiere que dos o más señales coincidan entre sí en algún tipo de criterio de temporización. El retardo se agrega a todas las demás señales para que el retardo total coincida con la señal que ya tiene el retardo más largo. En la radiodifusión televisiva, por ejemplo, es deseable que la temporización de los pulsos de sincronización de la forma de onda de la televisión de diferentes fuentes se alineen a medida que llegan a las salas de control del estudio o centros de conmutación de red. Esto asegura que los cortes entre fuentes no provoquen interrupciones en los receptores. Otra aplicación ocurre cuando el sonido estereofónico se conecta por teléfono fijo, por ejemplo, desde una transmisión externa al centro de estudio. Es importante que el retardo se ecualice entre los dos canales estéreo, ya que una diferencia destruirá la imagen estéreo . Cuando las líneas fijas son largas y los dos canales llegan por rutas sustancialmente diferentes, se pueden requerir muchas secciones de filtro para igualar completamente el retraso.
Operación
La operación se explica mejor en términos del cambio de fase que introduce la red. A bajas frecuencias, L es de baja impedancia y C 'es de alta impedancia y, en consecuencia, la señal pasa a través de la red sin cambio de fase. A medida que aumenta la frecuencia, el cambio de fase aumenta gradualmente, hasta que a alguna frecuencia, ω 0 , la rama de derivación del circuito, L'C ', entra en resonancia y hace que la derivación central de L se cortocircuite a tierra. . La acción del transformador entre las dos mitades de L, que se había vuelto cada vez más significativa a medida que aumentaba la frecuencia, ahora se vuelve dominante. El devanado de la bobina es tal que el devanado secundario produce un voltaje invertido al primario. Es decir, en resonancia, el cambio de fase es ahora de 180 °. A medida que la frecuencia continúa aumentando, el retardo de fase también continúa aumentando y la entrada y la salida comienzan a volver a entrar en fase a medida que se acerca un retardo de ciclo completo. A altas frecuencias, L y L 'se acercan al circuito abierto y C se acerca al cortocircuito y el retardo de fase tiende a nivelarse en 360 °.
La relación entre el cambio de fase (φ) y el retardo de tiempo (T D ) con la frecuencia angular (ω) está dada por la relación simple,
Se requiere que T D sea constante en todas las frecuencias en la banda de operación. Por tanto, φ debe mantenerse linealmente proporcional a ω. Con una selección adecuada de parámetros, el cambio de fase de la red se puede hacer lineal hasta un cambio de fase de aproximadamente 180 °.
Diseño
Los cuatro valores de los componentes de la red proporcionan cuatro grados de libertad en el diseño. Se requiere de la teoría de la imagen (ver la red Zobel ) que la rama L / C y la rama L '/ C' son duales entre sí (ignorando la acción del transformador), lo que proporciona dos parámetros para calcular los valores de los componentes. De manera equivalente, cada polo de transmisión , s p en el semiplano izquierdo del dominio s debe tener un cero coincidente, s z en el semiplano derecho tal que s p = - s z . [1] Un tercer parámetro se establece eligiendo una frecuencia de resonancia, esta se establece en (al menos) la frecuencia máxima a la que se requiere que la red opere.
Queda un grado de libertad restante que el diseñador puede utilizar para linealizar al máximo la respuesta de fase / frecuencia. Este parámetro generalmente se indica como la relación L / C. Como se indicó anteriormente, no es práctico linealizar la respuesta de fase por encima de 180 °, es decir, medio ciclo, por lo que una vez que se elige una frecuencia máxima de operación, f m , esto establece el retardo máximo que se puede diseñar en el circuito y es dada por,
Para fines de transmisión de sonido, a menudo se elige 15 kHz como la frecuencia máxima utilizable en teléfonos fijos. Un ecualizador de retardo diseñado según esta especificación puede, por lo tanto, insertar un retardo de 33μs. En realidad, el retardo diferencial que podría ser necesario para igualar puede ser de varios cientos de microsegundos. Se requerirá una cadena de muchas secciones en tándem. Para propósitos de televisión, se puede elegir una frecuencia máxima de 6 MHz, que corresponde a un retardo de 83ns. Nuevamente, es posible que se requieran muchas secciones para igualar completamente. En general, se presta mucha más atención al enrutamiento y la longitud exacta de los cables de televisión porque se requieren muchas más secciones de ecualizador para eliminar la misma diferencia de retardo en comparación con el audio.
Implementación plana de superconductores
Las pérdidas en el circuito hacen que se reduzca el retardo máximo, un problema que puede mejorarse con el uso de superconductores de alta temperatura . Dicho circuito se ha realizado como una implementación plana de elementos agrupados en película delgada utilizando tecnología de microbanda . Las trazas son el superconductor itrio, bario, óxido de cobre y el sustrato es aluminato de lantano . El circuito se utiliza en la banda de microondas y tiene una frecuencia central de aproximadamente 2,8 GHz y alcanza un retardo de grupo máximo de 0,7 ns. El dispositivo funciona a una temperatura de 77 K. La disposición de los componentes corresponde a la disposición que se muestra en el diagrama de circuito al principio de este artículo, excepto que las posiciones relativas de L 'y C' se han intercambiado para que C 'pueda implementarse como capacitancia a tierra. Una placa de este condensador es el plano de tierra y, por lo tanto, tiene un patrón mucho más simple (un rectángulo simple) que el patrón de C, que debe ser un condensador en serie en la línea de transmisión principal. [2]
Ver también
Referencias
Referencias citadas
- HJ Chaloupka, S. Kolesov, "Diseño de dispositivos de RF 2D de elementos agrupados", H. Weinstock, Martin Nisenoff (eds), Superconductividad de microondas , Springer, 2012 ISBN 9401004501 .
Referencias generales
- Jay C. Adrick, "Transmisores de televisión analógicos", en, Edmund A. Williams (editor en jefe), Manual de ingeniería de la Asociación Nacional de Radiodifusores , décima edición, págs. 1483-1484, Taylor & Francis, 2013 ISBN 1136034102 .
- Phillip R. Geffe, "LC filter design", en, John Taylor, Qiuting Huang (eds), CRC Handbook of Electrical Filters , págs. 76-77, CRC Press, 1997 ISBN 0849389518 .