A grandes males, grandes remedios

En la última clase, descubrimos que uno de nuestros males era el aumento del ancho de banda y, por lo tanto, la pérdida de selectividad que nos había causado colocar un resistencia a la salida de nuestro primer bloque: antena-filtro paso banda. Dicha resistencia correspondía a la resistencia de entrada del amplificador HF que pronto nos tocará  diseñar. Para solucionar este problema de selectividad, lo que haremos será utilizar un transformador.

Un transformador es un dispositivo que se utiliza para la distribución de energía eléctrica. En esencia es una bobina a la cual, próxima a ella, colocamos una segunda bobina con un número de espiras menor. La tensión que hay en la bobina de menos espiras es una fracción de la tensión que tenemos en el otro devanado.

 

Además, si en ese devanado que hay menos espiras, se conecta una resistencia, se transfiere al otro devanado multiplicada por el cociente del número de espiras al cuadrado.

 

Como resistencia de entrada del amplificador, conseguiremos lograr una de R=10kOhm. Y gracias al transformador, que en nuestro caso será de parámetro n=6, engañaremos al circuito y le haremos creer que esa resistencia es de 360kOhm.

El trasformador, por lo tanto, nos ayudará a no perturbar nuestro ancho de banda que ya de por sí es malo. El precio que pagamos es que la tensión que aparecerá a la entrada de nuestro amplificador será n veces más pequeña que la que tenemos a la entrada del transformador. Sin embargo, la pérdida de sensibilidad no nos preocupará, porque la recuperaremos después. 

Esta etapa funcionará de antena, filtro paso banda, amplificador y preservador del ancho de banda, evitando que se degrade por efecto de no saber hacer amplificadores con impedancias de entrada infinitas.

Para hacer el transformador en nuestro circuito, simplemente dotaremos de un devanado secundario de 10 espiras al devanado de 60 espiras de nuestro filtro paso banda.

Verificación experimental del funcionamiento correcto del transformador 

Montamos el siguiente circuito: 

que es un circuito donde hay una L y una C en paralelo y que sabemos que para f=1/2pi·raiz(L·C) se comporta como un circuito abierto:

Si visualizamos Vo1 y Vo2, lo que vemos son 2 sinusoides en fase. A la frecuencia del pico, C y L tienen un comportamiento puramente resistivo y solo queda el transformador que captura una tensión y ofrece una fracción de ella (la sexta parte, en este caso). 

Si nos apartamos de esa frecuencia, la L o la C se comportan como un cortocircuito y, por tanto, la tensión que visualizamos en el circuito LC paralelo es muy pequeña. Como consecuencia, al otro lado del transformador también visualizamos casi 0 V.

Con esto queda comprobado el funcionamiento del transformador y se verifica que el circuito es un circuito paso banda sin amplificación (como ya sabíamos).

Aclaración: Vo1 la medimos con sonda, pero Vo2 no. Vo2 la podemos visualizar conectando directamente el cable coaxial que va de la protoboard al segundo canal del osciloscopio.  No utilizamos la sonda de baja capacidad porque el transformador hará que la capacidad que estamos añadiendo con la medida, al otro lado sea muy pequeña y no le afecte al circuito.

Si a la salida del transformador vemos una capacidad, esta se transferirá a la entrada dividida por n^2. Por lo tanto, aunque la capacidad que nosotros añadimos a la hora de medir sea grande (Osciloscopio + cable coaxial), el transformador la minimiza.