Función de transferencia
En ingeniería , una función de transferencia (también conocida como función de sistema [1] o función de red ) de un sistema, subsistema o componente es una función matemática que teóricamente modela la salida del sistema para cada entrada posible. [2] [3] [4] Son ampliamente utilizados en electrónica y sistemas de control . En algunos casos simples, esta función es un gráfico bidimensional de una entrada escalar independiente frente a la salida escalar dependiente, llamada curva de transferencia o curva característica.. Las funciones de transferencia para componentes se utilizan para diseñar y analizar sistemas ensamblados a partir de componentes, particularmente utilizando la técnica de diagrama de bloques , en electrónica y teoría de control .
Las dimensiones y unidades de la función de transferencia modelan la respuesta de salida del dispositivo para un rango de posibles entradas. Por ejemplo, la función de transferencia de un circuito electrónico de dos puertos como un amplificador podría ser un gráfico bidimensional del voltaje escalar en la salida como función del voltaje escalar aplicado a la entrada; la función de transferencia de un actuador electromecánico podría ser el desplazamiento mecánico del brazo móvil en función de la corriente eléctrica aplicada al dispositivo; la función de transferencia de un fotodetector podría ser el voltaje de salida en función de la intensidad luminosa de la luz incidente de una determinada longitud de onda .
El término "función de transferencia" también se utiliza en el análisis del dominio de la frecuencia de sistemas que utilizan métodos de transformación como la transformada de Laplace ; aquí significa la amplitud de la salida en función de la frecuencia de la señal de entrada. Por ejemplo, la función de transferencia de un filtro electrónico es la amplitud del voltaje en la salida en función de la frecuencia de una onda sinusoidal de amplitud constante aplicada a la entrada. Para los dispositivos de imágenes ópticas, la función de transferencia óptica es la transformada de Fourier de la función de dispersión de puntos (por lo tanto, una función de frecuencia espacial ).
Las funciones de transferencia se utilizan comúnmente en el análisis de sistemas como filtros de una sola entrada y una sola salida en los campos del procesamiento de señales , la teoría de la comunicación y la teoría del control . El término a menudo se usa exclusivamente para referirse a sistemas lineales invariantes en el tiempo (LTI). La mayoría de los sistemas reales tienen características de entrada/salida no lineales , pero muchos sistemas, cuando se operan dentro de parámetros nominales (no "sobreexcitados") tienen un comportamiento lo suficientemente cercano a la linealidad como para que la teoría del sistema LTI sea una representación aceptable del comportamiento de entrada/salida.
Las descripciones a continuación se dan en términos de una variable compleja , que conlleva una breve explicación. En muchas aplicaciones, es suficiente definir (así ), que reduce las transformadas de Laplace con argumentos complejos a transformadas de Fourier con argumento real ω. Las aplicaciones en las que esto es común son aquellas en las que solo hay interés en la respuesta de estado estable de un sistema LTI, no en los comportamientos fugaces de encendido y apagado ni en los problemas de estabilidad. Ese suele ser el caso del procesamiento de señales y la teoría de la comunicación .
