La etapa separadora

Poco a poco vamos encontrando el significado a nuestro receptor de OM. Ayer descubrimos, por fin, qué función tenía el tercer devanado sobre el núcleo de ferrita y, también, cómo la resistencia Ra lo que hace es dosificar la cantidad de tensión que aparece a la salida de esa bobina, para así reforzar la tensión que se induce en la antena mediante realimentación positiva.

En la práctica, esto lo manejaremos desde el receptor de radio de la siguiente manera: recorreremos con el condensador variable el dial hasta encontrar una emisora y partiremos siempre con la realimentación prácticamente desactivada. Una vez localizada esa emisora, dosificamos esa realimentación positiva hasta que mejore mucho la selectividad. Posteriormente,  nos situaremos de nuevo sobre la sintonía hasta tenerla exactamente pillada en el pico de red. 

Por lo tanto, ya tenemos los bloques de antena-sintonía-amplificación y realimentación positiva. Sin embargo, en esta última etapa tenemos un inconveniente desde el punto de vista del diseño: nuestra salida está en el colector de un transistor. Por lo cual, cualquier cosa que conectemos a la salida, estará afectando al comportamiento del circuito. En argot a esto se le dice: estar en un nodo de alta impedancia. 

A nosotros lo que nos gustaría es tener la salida en terminales de una fuente ideal de tensión, porque, de esa forma, conectemos lo que conectemos, la tensión entre los dos nodos sería la que establecería la fuente de tensión. En argot a esto se le dice: estar en un nodo de baja impedancia. 

Deberemos, pues, construir un circuito que se informe de cuánto vale la tensión que tenemos en el colector y nos coloque esa tensión en terminales de una fuente ideal de tensión.

Con k=1, conseguimos el seguidor de tensión (ó espejo de tensión). 

¿Cómo conseguiremos implementar esto? Pues lo vamos a resolver con un Amplificador Operacional No Inversor y conformará nuestra etapa separadora. 

 

La representación de bode representa 20log(mod(Vo(s)/Vg(s)). Y en él se puede observar que, a la frecuencia w_x=A₀·wc=3 MHz la ganancia es 0 dB (la amplificación es la unidad). Y que, contra mayor sea la amplificación que pretendemos lograr en el circuito (contra mayor sea k), menor va a ser el rango de frecuencias en que esa amplificación se va a mantener. O dicho de otra manera, contra mayor sea el ancho de banda en que queramos mantener la amplificación, menor va a ser esa amplificación. Si queremos mucha amplificación, la podremos mantener en un rango de frecuencias pequeño. Por el contrario, si queremos una gran amplificación, tendremos que renunciar a ancho de banda.

Nota 1: Al producto A₀·wc, se le denomina producto Ganancia – Ancho de banda.

Nota 2: La máxima amplificación que podríamos lograr con un TL081 y que se mantuviera hasta 1.6 MHz es, aproximadamente, k=2.

En la práctica, por razones económicas, el AO irá conectado únicamente a una pila de +Vcc, es decir, no se conectará la batería de polarización negativa. Esto implica que la V₀ no podrá alcanzar valores negativos.  

Si a la entrada aplicásemos Vg=1.5 + 0.5·sen(2pi(10^3)t) y el circuito tuviera una amplificación de k=1+(R2/R1)=2 (R1=R2), la salida que tendríamos sería: V₀=3+sen(2pi(10^3)t). Vemos, por lo tanto, que la forma de la onda a salida coincide con la forma de la onda a la entrada (el hecho de que no pongamos el terminal de polarización negativa conectado a su batería no tiene un efecto devastador, únicamente habrá que desplazar las tensiones que queramos amplificar con este circuito para que siempre sean positivas).

Sin embargo, el que se amplifique tanto la componente continua como la señal, nos origina problemas suplementarios, porque si en nuestro circuito +Vcc= 9v y –Vcc=0 y le aplicamos una tensión Vg=4.5 + 0.5·sen(2pi(10^3)t), obtenemos V₀=9+ sen(2pi(10^3)t) y, por lo tanto, solo vemos los semiciclos negativos, porque nuestro circuito no nos dejará ver más allá de Vcc. 

Por lo tanto, lo que nos gustaría que hiciera el circuito es que, cuando le aplicásemos excitaciones de ese tipo, la componente continua la dejara igual y solo nos amplificara la componente variable con el tiempo.

Si añadimos un condensador en serie con R1, lo logramos:

  

Finalmente, el diseño de la etapa separadora, junto al resto del circuito que ya habíamos estudiado y diseñado, quedará:

Donde R1=R2=33 kOhm y C=100nF.

Nota 3: Hay que tener en cuenta que el AO tiene una limitación denominada Slew Rate (SR), que nos dice que, a la salida, la amplitud de la tensión que tengamos no puede superar un cierto valor: Vm<(SR)/2pif.