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| Amplifier ( Telephony - Mobile phones ) |
Amplificador. Dispositivo electrónico usado para incrementar la potencia o la amplitud de una señal.
Amplificadores
Antes de ser procesadas, la mayoría de las señales eléctricas requieren algún grado de amplificación. La amplificación consiste en aumentar la magnitud de una señal, ya sea su tensión, su corriente o ambas, sin modificar la información que contiene. Esta operación constituye una de las funciones fundamentales de la electrónica analógica y está presente en prácticamente todos los equipos electrónicos, desde receptores de radio y televisión hasta sistemas de comunicaciones, instrumentación industrial, equipos médicos y computadoras.
Además de amplificar señales, los circuitos electrónicos realizan muchas otras funciones importantes, como la generación de señales mediante osciladores, el conformado de formas de onda, la conversión de frecuencia, la modulación, la demodulación y el filtrado. En la actualidad, numerosos equipos combinan circuitos analógicos y digitales, utilizando interfaces capaces de convertir señales analógicas en digitales y viceversa. Estos conversores permiten que ambos tipos de tecnología trabajen conjuntamente dentro de un mismo sistema.
Amplificadores lineales
Un amplificador lineal tiene como objetivo producir una réplica amplificada de la señal de entrada. Idealmente, la forma de onda de salida debe conservar exactamente la misma forma que la señal aplicada a la entrada, modificándose únicamente su amplitud. En otras palabras, si la señal de entrada es una onda senoidal, la salida también debe ser una onda senoidal de igual frecuencia y fase, pero de mayor amplitud.
El concepto de amplificador ideal supone que el dispositivo no introduce ruido, distorsión ni alteraciones en la forma de onda. La señal de salida sigue instantáneamente todas las variaciones de la señal de entrada y mantiene una relación perfectamente proporcional con ella. Aunque ningún amplificador real alcanza este comportamiento ideal, constituye un modelo muy útil para comprender su funcionamiento.
Los amplificadores pueden diseñarse para aumentar principalmente el voltaje, la corriente o la potencia entregada a una carga. Cuando el objetivo principal es incrementar la tensión, se utiliza el parámetro denominado ganancia de tensión, representado por Av, definido como la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada:
Av = Vout / Vin
La ganancia de tensión es una magnitud adimensional, ya que representa el cociente entre dos tensiones medidas en la misma unidad. Por ejemplo, si una señal de entrada de 0,5 V produce una salida de 10 V, la ganancia será igual a 20.
Curva de transferencia
Una forma muy útil de analizar el comportamiento de un amplificador consiste en representar gráficamente la relación entre la tensión de entrada y la tensión de salida. Esta representación recibe el nombre de curva de transferencia.
Fig. : Curva de transferencia para un amplificador lineal
En un amplificador ideal, la curva de transferencia es una línea recta cuya pendiente corresponde a la ganancia del circuito. Mientras el amplificador opere dentro de su región lineal, cualquier incremento de la señal de entrada producirá un incremento proporcional en la señal de salida.
Sin embargo, todos los amplificadores poseen límites físicos impuestos por la tensión de alimentación y por las características de los componentes electrónicos. Cuando la señal de salida intenta superar esos límites aparece la saturación. En esta condición el amplificador deja de responder linealmente y la salida ya no aumenta en forma proporcional a la entrada, produciéndose una deformación de la señal denominada distorsión.
Por esta razón, en el diseño de circuitos se procura que el amplificador trabaje dentro de su zona lineal durante la mayor parte del tiempo, evitando que la señal alcance los niveles de saturación.
Amplificadores no lineales
No todos los amplificadores están destinados a reproducir fielmente la señal de entrada. Existen numerosas aplicaciones donde precisamente se busca modificar deliberadamente la forma de onda. Estos dispositivos reciben el nombre de amplificadores no lineales.
Fig. : Imagen de osciloscopio
Entre las aplicaciones más comunes se encuentran los circuitos de conformación de ondas (waveshaping) y los amplificadores de conmutación. Los primeros transforman una señal senoidal, triangular u otra forma de onda en una señal con características diferentes. Los amplificadores de conmutación, en cambio, trabajan alternando rápidamente entre los estados de conducción y corte para producir señales rectangulares utilizadas en electrónica digital, fuentes de alimentación conmutadas y sistemas de control.
Estos amplificadores son fundamentales en la electrónica moderna debido a su elevada eficiencia energética y a la posibilidad de controlar grandes potencias con bajas pérdidas.
Medición de la ganancia mediante un osciloscopio
La ganancia de un amplificador puede determinarse fácilmente utilizando un osciloscopio. Para ello se mide la amplitud pico a pico de la señal de entrada y de la señal de salida, teniendo en cuenta la sensibilidad vertical seleccionada para cada canal.
Por ejemplo, si la señal de entrada ocupa dos divisiones verticales con una sensibilidad de 0,2 V/división, el voltaje de entrada será:
Vin = 2 × 0,2 = 0,4 V
Si simultáneamente la señal de salida ocupa 3,2 divisiones con una sensibilidad de 5 V/división, se obtiene:
Vout = 3,2 × 5 = 16 V
La ganancia de tensión será entonces:
Av = 16 / 0,4 = 40
Este resultado significa que el amplificador entrega una tensión cuarenta veces mayor que la aplicada en su entrada. La ganancia será la misma tanto si se utilizan valores eficaces (RMS) como valores pico o pico a pico, siempre que ambas mediciones correspondan al mismo tipo de magnitud.
Ganancia de potencia
Además de la ganancia de tensión, otro parámetro importante es la ganancia de potencia, representada mediante Ap. Se define como la relación entre la potencia suministrada a la carga y la potencia entregada por la fuente de señal:
Ap = Pout / Pin
Como la potencia eléctrica depende tanto del voltaje como de la corriente, también puede expresarse mediante:
Ap = (Iout · Vout) / (Iin · Vin)
Otra expresión muy utilizada surge de reemplazar la potencia por la relación entre tensión y resistencia:
Ap = (Vout2 / RL) / (Vin2 / Rin)
donde RL representa la resistencia de carga y Rin la resistencia de entrada del amplificador.
La ecuación más conveniente dependerá de los datos disponibles durante el análisis del circuito. En aplicaciones prácticas, las ganancias de tensión, corriente y potencia permiten evaluar el comportamiento del amplificador y seleccionar el dispositivo más adecuado para cada aplicación electrónica.
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| amplifier (electronics) |
(amplificador). Circuito electrónico diseñado para aumentar la magnitud de una señal eléctrica, ya sea tensión, corriente o potencia. Se utiliza en audio, instrumentación, comunicaciones y control. Un amplificador ideal reproduce la forma de la señal de entrada sin agregar ruido ni distorsión. |
| amplifier (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador. Dispositivo para amplificar señales.
Amplificadores (Amplifiers)
Figura : El símbolo esquemático de un amplificador diferencial tiene dos entradas a la izquierda (etiquetadas “+” y “−”) y una única salida a la derecha. Entradas adicionales (como las fuentes de alimentación o la tensión de referencia para una salida simple) generalmente se agregan en la parte superior o inferior del símbolo, con las tensiones positivas arriba y las negativas abajo.
Cuando todos los amplificadores de un diseño utilizan las mismas fuentes de alimentación, los diseñadores suelen omitir estas conexiones en los esquemas, mostrando únicamente las entradas y salidas.
En diagramas de bloques, en lugar de un esquema detallado, las señales diferenciales suelen representarse como una sola línea, por lo que se utiliza un símbolo convencional de amplificador con una sola entrada. Si es necesario indicar señal diferencial, se especifica en la etiqueta correspondiente.
Un amplificador es un dispositivo que incrementa la amplitud de una señal eléctrica utilizando energía de una fuente de alimentación. Puede amplificar tensión, corriente o potencia, manteniendo la forma de onda de la señal de entrada.
Un modelo básico de amplificador es una fuente controlada, donde la salida depende de la entrada:
$$V_{out} = A_v \, V_{in}$$,
donde $$A_v$$ es la ganancia en tensión.
Existen distintos tipos de amplificadores:
- Amplificador de tensión (Voltage amplifier)
- Amplificador de corriente (Current amplifier)
- Amplificador de potencia (Power amplifier)
En un amplificador diferencial, la salida depende de la diferencia entre dos entradas:
$$V_{out} = A_d (V_p - V_n)$$.
La ganancia también puede expresarse en función de corriente:
$$A_i = \frac{I_{out}}{I_{in}}$$.
En la práctica, los amplificadores tienen limitaciones:
- Rango de salida limitado por la fuente de alimentación.
- Ganancia dependiente de la frecuencia.
- Distorsión en señales grandes.
- Impedancias de entrada y salida no ideales.
La respuesta en frecuencia suele describirse mediante:
$$A(f) = \frac{A_0}{1 + j\frac{f}{f_c}}$$
donde $$f_c$$ es la frecuencia de corte. Para frecuencias bajas, la ganancia es aproximadamente constante, mientras que a altas frecuencias disminuye.
Un parámetro importante es el producto ganancia-ancho de banda:
$$A_v \cdot f = \text{constante}$$,
lo que implica que al aumentar la ganancia, disminuye el ancho de banda.
La distorsión ocurre cuando la salida no es una versión escalada exacta de la entrada. Puede deberse a no linealidades o saturación. Para minimizarla, se diseñan amplificadores que operen en regiones lineales.
En resumen, los amplificadores son bloques fundamentales en electrónica analógica, utilizados para procesamiento de señales, comunicaciones y control, siendo clave comprender tanto su comportamiento ideal como sus limitaciones reales.
Términos relacionados :
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| amplifier acoustic (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador acústico, amplificador electroacústico. Sistema utilizado para aumentar la intensidad de una onda acústica. |
| amplifier audio -frequency (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de audiofrecuencia. Cualquier amplificador destinado a amplificar frecuencias dentro del margen audible. |
| amplifier balanced (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador equilibrado. (Véase AMPLIFIER, PUSH -PULL). |
| amplifier bandwidth (electronics, computer science, nuclear energy) |
Anchura de banda del amplificador, banda del amplificador. Margen de frecuencias en el cual la respuesta del amplificador se mantiene aproximadamente constante. En general viene determinada por los valores de la frecuencia para los cuales la amplificación en voltaje se hace igual a 1/5 del valor máximo. |
| amplifier booster (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador reforzador. En técnica de audiofrecuencia, amplificador que aumenta la intensidad de las señales, controlándose con los mandos del mezclador de la consola de audio, a fin de mantener una relación señal -ruido adecuada. |
| amplifier bootstrap (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador auto elevador. Conjunto de un amplificador y un seguidor de cátodo en el que la salida del seguidor de cátodo se realimenta a la resistencia de carga del amplificador, con el fin de mantener la caída de tensión a través de la resistencia de carga prácticamente independiente del voltaje de señal. |
| amplifier broadband (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de banda ancha. Amplificador electrónico, cuya banda de paso se extiende desde las bajas hasta las altas frecuencias (normalmente, desde decenas de hertz hasta decenas de megahertz). Presenta aplicaciones en circuitos de televisión, fundamentalmente. |
| amplifier buffer (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador separador. Paso separador que además actúa como amplificador. |
| amplifier cascade (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador en cascada. Cadena de pasos de amplificación en la que la salida del primero alimenta la entrada del segundo, y así sucesivamente. |
| amplifier cascode (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador cascodo. (Véase AMPLIFIER, WALLMAN). |
| amplifier charge pulse (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de impulsos de carga, amplificador de cargas. Amplificador de impulsos destinado a suministrar un impulso de voltaje de salida, proporcional a la carga eléctrica que constituye el impulso de entrada. |
| amplifier chopper (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador troceador. Amplificador en que la corriente continua de entrada es interrumpida periódicamente por un dispositivo mecánico o eléctrico, a fin de obtener una componente alterna antes de ser amplificada. |
| amplifier class A (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador clase A. Amplificador en el que la variación de la señal de entrada está siempre dentro de la parte lineal de las curvas características del dispositivo amplificador. |
| amplifier class AB (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador clase AB. Amplificador en el que la corriente de placa (o de colector) circula durante más de 180 y menos de 360 grados eléctricos de la señal aplicada a la rejilla (o a la base). |
| amplifier class B (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador clase B. Amplificador en el que la corriente de placa (o de colector) circula durante 180 grados eléctricos de la señal aplicada a la rejilla (o a la base). |
| amplifier class C (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador clase C. Amplificador en el que la corriente de placa (o de colector) circula durante menos de 180 grados eléctricos de la señal aplicada a la rejilla (o a la base). |
| amplifier common base (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador con base común. Transistor utilizado como amplificador, en el que el elemento común a la entrada y la salida es la base. Esta configuración es comparable al triodo con rejilla a tierra. |
| amplifier common -collector (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador con colector común. Transistor utilizado como amplificador, en el que el elemento común a la entrada y la salida es el colector. Esta configuración es comparable al seguidor de cátodo. |
| amplifier common -emitter (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador con emisor común. Transistor utilizado como amplificador, en el que el elemento común a la entrada y la salida es el emisor. Esta configuración es comparable a la del tubo electrónico montado en la forma convencional de cátodo común. |
| amplifier comparator (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador comparador. Circuito destinado a comparar dos señales de entrada y dar una señal de salida únicamente cuando dichas señales son iguales y de polaridad opuesta. Una de las señales puede ser fija y la otra variable o bien las dos variables. |
| amplifier compensated (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador compensado. Amplificador de banda ancha, en el que el margen de frecuencia se amplía mediante la elección de los valores de ciertas componentes del circuito o la introducción de otras componentes con este fin expreso. |
| amplifier current pulse (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de impulsos de corriente. Amplificador de impulsos eléctricos destinado a suministrar una señal de salida que es función de la corriente que atraviesa un detector asociado. |
| amplifier dielectric (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador dieléctrico. Amplificador que utiliza un condensador ferroeeléctrico, cuya variación de capacidad en función del voltaje aplicado se aprovecha para obtener amplificación. |
| amplifier difference (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador diferencial. Amplificador en el que la señal de salida es función de la diferencia entre dos señales de entrada. |
| amplifier differential (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador diferencial. (Véase AMPLIFIER, DIFFERENCE). |
| amplifier direct -coupled (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de acoplo directo. (Véase AMPLIFIER, DIRECT -CURRENT). |
| amplifier direct current (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de corriente continua. Amplificador capaz de amplificar señales de corriente continua. Para ello emplea acoplo resistivo entre etapas. |
| amplifier distributed (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador distribuido. Amplificador de banda ancha en el que los tubos electrónicos o transistores se encuentran distribuidos uniformemente a lo largo de líneas de retardo artificiales y la ganancia puede aumentarse indefinidamente mediante la adición de más tubos o transistores. |
| amplifier drift stabilizing (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador de corrección de deriva. Amplificador de ganancia elevada que tiene incorporado un procedimiento auxiliar para corregir la deriva. |
| amplifier feedback (electronics, computer science, nuclear energy) |
Amplificador realimentado. Amplificador en el que una porción de la salida se realimenta a la entrada. |
