En el siglo XIX comenzaron las comunicaciones a distancias considerables, en donde un pulso eléctrico de amplitud determinada y modulado en el tiempo, es decir en la duración del mismo según la codificación, resultó ser mucho más eficiente que un mensajero. Nacieron así las "Telecomunicaciones" en todo el mundo, y la electrónica fué la herramienta para lograrlo.
El telégrafo, la radio, la televisión y la transmisión de todo tipo de señales, contienen los principios físicos inmodificables, que serán desarrollados en conceptos básicos.
Estimados alumnos, el "blog" no siempre separa bien las palabras.
La Resonancia es un efecto físico originado por una oscilación. Una oscilación es la repetición ordenada de valores deamplitud encada ciclo. La oscilación puede se r permanente, amortiguada ó resonante.
En la oscilación amortiguada la amplitud decrece a lo largo del ciclo, hasta desaparecer.
La oscilación permanente mantiene sus características en todos los ciclos.
En resonancia se produce un aumento de la amplituda lo largo de cada ciclo. Este es un efecto físico muy importante ya que en mecánica, por ejemplo, se lo debe considerar en los objetos en movimiento a una frecuencia, pués de ser resonante terminara por destruir el sistema.
En transmisión de radio, la sintonía de las frecuencias de las distintas emisoras, se efectúa gracias al efecto de resonancia.
La etapa de sintonía de un receptor elemental de amplitud modulada está constituida por un circuito "" tanque "".
Un circuito tanque está compuesto por un capacitor y una bobina. Ambos son componentes ""reactivos"" es decir que acumulan las cargas eléctricas y las devuelven al circuito. Esto dá origen a una oscilaciónresonante.
Si los elementos reactivos están conectados en serie el circuito se comporta de manera distinta a si están conectados en paralelo.
Las características fundamentales de un circuito resonante serie son las siguientes:
Pordebajo de la frecuencia de resonancia el circuito es capacitivo. Existe predominio dela reactancia capacitiva por sobre la inductiva. La corriente del circuito adelanta a la tensión, y la impedancia aumenta en la medida que se aleje de la frecuencia de resonancia.
Por arriba de la frecuencia de resonancia el circuito esinductivo, ya que ahora la reactancia inductiva es mayor que la capacitiva. La corriente del circuito atrasa, y la impedancia también aumenta al alejarse de resonancia.
A la frecuencia de resonancia las reactancias secancelan y el circuito es resistivo. Enconsecuencia la corriente está en fase con la tensión y serámáxima.
Cuando la bobina y el capacitor se conectan en paralelo se obtiene un circuito "tanque", es decir un circuito resonante paralelo, de distinto comportamiento al serie.
En este caso por debajo de la frecuencia de resonancia el circuito es inductivo y por arriba de la frecuencia de resonancia el circuito es capacitivo.
La impedancia del circuito es máxima a la frecuencia de resonacia y decrece en la medida que se aleja de ella. Obviamente lo contrario ocurre con la corriente.
Es considerable el efecto de la resistencia en el circuito. Por ejemplo si la resistencia de la rama inductiva aumenta disminuye el valor de la frecuencia de resonancia y aumenta más aún la impedancia a dicha frecuencia.
El factor de selectividad disminuye en la medida que aumenta la resistencia de la rama inductiva, por lo que el ancho de banda del circuito aumenta. Esto significa que el circuito es menos selectivo, pero está dispuesto para recibir una mayor información en el domínio de frecuencias.
La etapa de sintonía constituida por un circuito tanque tiene la respuesta en frecuencia de un circuito resonante paralelo con una resistencia en serie con la bobina. Es decir que para utilizarlo con ese propósito es deficiente en el sentido de la selectividad, ya que permite la interferencia de las emisoras cercanas en frecuencias.
Los receptores comerciales que se utilizan para sintonizar una emisora entre varias, solucionan este inconveniente procesando las frecuencias adecuadamente.
Las " frecuencias de corte" son las que determinan el ancho de banda pasante en donde está contenida la información. La frecuencia de corte inferior y la frecuencia de corte superior se obtienen aproximadamente al 70% de la amplitud máxima en la respuesta en frecuencias. Su diferencia es el ancho de banda del circuito.
En la transmisión de Amplitud Modulada "AM" el ancho debanda en cuestión es el doble de la frecuencia máxima de modulación. Si la frecuencia de corte inferior del ancho de banda de información es muy baja, cercana a la portadora, el ancho de banda de información puede considerarse del valor de la frecuencia de corte superior de dicho ancho de banda de información. Pero el ancho de banda de transmisión será el doble. Por lo que el circuito de sintonía debe responder a ello.
Un receptor elemental está constituido por tres etapas fundamentales. Estas son: la etapa de "Sintonía", la etapa "Detectora", y la etapa "Demoduladora".
La etapa de sintonía es la encargada de seleccionar, ó sintonizar la emisora deseada. La frecuencia de resonancia del circuito tanque es del mismo valor que la frecuencia portadora de la emisora. Esto es así en los receptores de "AM" de broadcasting comercial que cubre el rango de 530 khz a 1600 khz aprox.
La etapa detectora está constituida por un diodo de germanio, por lo cual también recibe el nombre de "detector diódico" ó "detector de envolvente".
La función de la etapa detectora es rectificar la onda de radio frecuencia modulada en amplitud proveniente del transmisor. De esta manera se obtiene una onda cuya forma es parecida a la de un rectificador de media onda utilizado en algunas fuentes de alimentación. La diferencia está en que los semiciclos obtenidos tienen una amplitud que varía según la información transmitida.
La etapa demoduladora está constituida por un capacitor en paralelo con una resistencia. Es la encargada de recomponer la información, y así lo hace con la descarga del capacitor sobre la resistencia, cuya caida de tensión conforma la señal de información.
Según el tipo de receptor, y su complejidad, aumentará el número de etapas.
El receptor elemental, es llamado también receptor a cristal. Antiguamente era la radio a galena. La galena es una piedra con propiedades naturales que se utilizaba en lugar del diodo de germanio, el cual en ese momento no existía.
El receptor elemental no es práctico debido a su poca sélectividad y sénsibilidad, pero cuando el espectro de frecuencias, en el pasado, estaba prácticamente vacio no existían interferencias radiales, y el receptor elemental resultaba satisfactorio.
Este receptor no utilizaba fuente de alimentación, ya que utilizaba la energía de la onda de radio, sí la señal era débil el sonido era muy bajo. No tenía amplificador y se utilizaban auriculares.
Posteriormente se le incorporó amplificación de radiofrecuencia y audio. Nacieron otros receptores.
El receptor regenerativo utiliza el principio de la realimentación positiva. La señal de radio modulada es sintonizada y amplificada por un amplificador de radiofrecuencia. La salida de dicho amplificador es parcialmente reinyectada a la entrada, con lo cual, se refuerza la señal. En los primeros receptores de este tipo la regeneración se producía en la primer etapa, es decir en la de sintonía.
Aprovechando el único sentido de conducción de los elementos activos se elimina el diodo.
Utilizando, por ejemplo un transistor, la juntura base emisor ofícia como diodo y rectifica la onda de radiofrecuencia modulada, a la vez que la amplifica.
El transistor se encuentra polarizado en "clase B" es decir que conduce y amplifica un semiciclo de la onda de radio. Luego la onda es demodulada con un capacitor y una resistencia a fin de obtener la información.
Suele llamarse, al conjunto del diodo y el demodulador propiamentedicho, simplemente demodulador, ó demodulador de envolvente. La envolvente como su nombre lo indica es la onda que envuelve a la portadora, es decir la información.
Para el estudio se utiliza una onda senoidal para modular al transmisor, por lo que la envolvente será en este caso una onda senoidal que dará forma a la onda de radio, pero solo viaja la onda de radio.
Por lo general existe una relación elevada entre la frecuencia de la onda de radio y la envolvente, pero a veces una relación de 10 es suficiente.
Para el cálculo del demodulador es necesario cumplir con una condición: elperíodo de la onda de RF debe ser menor que la constante de tiempo RC, y ésta debe ser menor que el período de la envolvente.
Sí no ocurriera lo anterior resultaría que el capacitor del demodulador podría descargarse rápidamente, o tan lentamente, que supere el período de la envolvente con lo cual se perdería información.
El rendimiento del detector es la relación entre la tensión de salida y la de entrada del mismo, y la linealidad del detector tiene que corresponderse a la zona lineal de la curva del diodo. Si el rendimiento y la linealidad son deficientes, la buena calidad del receptor se perderá.
Para que exista una comunicación un mensaje debe ser transmitido y recibido.
El mensaje obedece a una codificación, es el lenguaje del mismo.
En los comienzos el "telégrafo" era la herramienta con la cual se codificaba un mensaje mediante el código "Morse" . Este consistía en asignar un pulso corto al "punto", y un pulso largo a la "raya". Los puntos y rayas combinados codificaban las letras, y demás caracteres. El mensaje consistía en una serie de pulsos dispuestos según el texto.
Como originariamente la amplitud de los pulsos era la misma, bien puede decirse, que fué también el comienzo de las transmisiones binarias o digitales, ya que el mensaje estaba limitado en amplitud entre " 1 y 0 ".
El medio por donde se enviaba el mensaje era un conductor eléctrico. Es decir el primer sistema de transmisión en las comunicaciones fué "alámbrico", y posteriormente inalámbrico.
La propagación de las ondas de radio en el espacio terrestre eliminó las conexiones eléctricas desde un emisor hacia un receptor.
La codificación es en definitiva una "modulación" que se le hace a un valor de tensión continua, el cual es interrumpido según la codificación.
El primer sistema de transmisión de "voz", modulaba a una onda de radi ofrecuencia llamada onda "portadora" y ésta era transmitida.
Un transmisor elemental está constituido por tres partes fundamentales:
El oscilador
El modulador
La información
Un receptor elemental, también está constituido por tres partes, o etapas, fundamentales:
Sintonía.
Detección.
Demodulación.
RESONANTE SERIE
Respuestas en la sección "Respuestas"
1]--- Sabiendo que L = 200 microHy; C= 200 picoF, y R= 200 ohms.
Calcular: a] frecuencia de resonancia
b] ancho de banda
c] valor de las frecuencias de corte.
2]---Sabiendo que XL= 1200 ohms, C= 400 picoF.
Calcular: a] frecuencia de resonancia
3]---Sabiendo que BW= 10 KHZ ; Q= 50; XL= 600 ohms [ a resonancia]
Calcular a] frecuencia de resonancia
b] valor de los componentes R, C, L.
Un oscilador es un circuito que entrega una forma de onda constante en su forma, la cual repite permanentemente a una frecuencia determinada. Las formas de ondas más comunes son: Senoidal; cuadrada, y triangular.
Un "oscilador" práctico es un amplificador realimentado positivamente. Debido a que en un amplificador la señal de salida es de mayor amplitud que la de entrada, puede tomarse una porción de esta y reinyectarla a la entrada. De esta manera el amplificador se autoexita, y no necesita una señal externa
Conectando en el lazo de realimentación un circuito RC ó LC podrá controlarse la frecuencia de oscilación.
En radio frecuencia se utilizan circuitos LC en donde un amplificador es sintonizado a la entrada, a la salida, o en ambas. Se aplican circuitos resonantes acoplando la entrada con la salida inductivamente, para lo cual se utiliza un transformador. Las redes más empleadas en transmisión son: la red Hartley, y la red Colpitts..
Realimentar significa reinyectar una señal desde la salida de una etapa hacia la entrada de la misma etapa.
La realimentación puede ser "negativa" ó "positiva".
Cuando la realimentación es negativa la salida se opone a la señal de entrada. Ligeramente se puede decir que la salida está en "contrafase" con la entrada. Este tipo de realimentación se utiliza en los amplificadores para estabilizar la amplificación.
Cuando la realimentación es positiva la señal de salida refuerza la señal de entrada. Se dice entonces,que la salida está en "fase" con la entrada. Este tipo de realimentación se utiliza para construir osciladores.
Básicamente un modulador es un circuito de tres puerta, 2 de entradas y 1 de salida. Aplicando dos señales, de frecuencias determinadas en las entradas del modulador, se obtendrán a la salida frecuencias inexistentes en las entradas, como cosecuencia de la mezcla de las mismas.
Un modulador es un mezclador de frecuencias, obteniendose a su salida las frecuencias aplicadas, la suma y la resta de ellas.
Según la relación de las frecuencias y la potencia de las mismas los mezcladores reciben distintos nombres:
Moduladores
Demoduladores
Conversores
1]--- Cálcular los componentes de un demodulador para un receptor de AM sabiendo que la frecuencia de portadora es de 1MHZ., y la frecuencia de modulación es de 10 KHZ.
2]--- Cálcular los componentes de una etapa de sintonía fija sabiendo que:
fp= 800 KHZ.
BW= 10 KHZ.
Z= 10 K ohms.
3]--- Cálcular las frecuencias de salida de un mezclador elemental sabiendo que f1= 1100 KHZ y f2= 750 KHZ.
Una linea de transmisión, utilizada en un sistema de comunicaciónes, es un medio físico para la transmisión de corriente de radio frecuencia.
El largo físico de la linea está relacionado con la longitud de onda de la frecuencia que transmite. Dada está condición la linea debe estar adaptada en impedancias para que exista máxima transferencia de energía de un extremo al otro.
El comportamiento de la linea obedece a su construcción; a la impedancia característica de la misma, y a las impedancias conectadas a ella.
Cuando una linea está perfectamente adaptada en impedancias no existen "ondas estacionarias".
La relación de ondas estacionarias "ROE" debe ser lo más baja posible.
Las antenas cumplen con el principio físico de inducción magnética.
Todo conuctortiene electrones libres. Cuando una corrienteeléctrica mueve a estos electrones, ellos arrastran su propio campo eléctrico produciendo un campo magnético que se irradia en torno al conductor.
En otro conductor, contenido en el campo magnético producido por el primero, se producirá un movimiento de electrones, es decir una corriente eléctrica resultante que será consecuencia de la corriente original, del primer conductor.
El primer conductor es la antena transmisora, y el segundo conductor es la antena receptora.
Las antenas se cortan según la frecuencia de trabajo, sus dimensiones están relacionadas con la longitud de onda.
CUESTIONARIO
1] Que es un dipolo?
2] A que se llaman elementos parásitos?
3] Que significa polarización vertical?
4] Que es una antena de ferrite?
5] Que longitud tiene una antena que transmite una F= 600 KHZ ?
Es llamada comunmente onda de radio frecuencia, ó simplemente onda de RF.
Es producida por el generador de portadora del transmisor, por lo que su naturaleza es senoidal, cuando no está modulada.
Obviamente al ser modulada modifica su forma y deja de ser senoidal pura.
La onda de radio es la que se transmite con la forma producida según la información, y es la que debe ser recepcionada, a fín de demodular la información.
La modulación, básicamente puede ser; en amplitud, en frecuencia. ó en fase, aunque existen combinaciones de éstas, ya sea analógica ó digital.
Una señal eléctrica es un elemento de información.
En su expresión más simple una señal eléctrica es un pulso. Esto es un nivel de tensión de cierta duración.
Una señal de información puede estar compuesta por distintos niveles de tensión desarrollados en el tiempo, conformando así una señal analógica.
Una señal de información, en donde los niveles de tensión estan discontinuados, corresponde a una señal digital, pudiendo estar modulada en distintas formas.
Existen distintas formas demodulación de pulsos. En todos los casos es variar sus características, es decir: su amplitud; su tiempo de duración, ó su posición con respecto a los siguientes pulsos.
PAM : Modulación de Pulsos en Amplitud.
PWM : Modulación de Pulsos en ancho [Wide]
PPM : Modulación de pulsos según su posición
La variable está en función de la información. Por ejemplo, en PAM, un tren de pulsos de idéntica duración tiene la misma amplitud en reposo, pero cuando es modulado cada pulso toma la amplitud de la señal de información.
Las letras, números ó caracteres, pueden estar codificados mediante pulsos. Estos pulsos pueden tener la misma amplitud, pero distinta duración.
Con dos tipos de pulsos, es decir uno corto y uno largo, la combinación de estos pueden codificar cualquier tipo de caracter. El codigo " Morse " utilizado en telegrafía aplica este principio.
El punto y la raya representan un pulso de 20 ms, y uno de 60 ms respectivamente, en los llamados "telégrafos inteligentes", que no utilizan un manipulador.
Para lograr mayor rapidez en el mensaje, en estos aparatos electromecánicos, existía la posibilidad de codificar pulsos negativos con lo cual se evitaba la separación entre pulsos.
En los comienzos de la telegrafía la velocidad del mensaje correspondia a la velocidad del operador, con sus limitaciones humanas.
El ancho de banda se considera "ancho" cuando la frecuencia de resonancia, o portadora, está en el órden del ancho de banda, y se considera "angosto" cuando la frecuencia deresonancia está muy por arriba del ancho de banda.
Por ejemplo, el ancho de banda del canal telefónico es de 4 KHZ, y el ancho de banda asignado para televisión es de 6 MHZ. Obviamente en televisión existe más ancho de banda, pero dentro de los canales de aire desde el canal 2 hasta el canal 13, si bien todos son de 6 MHZ, resulta que el canal 2, comparativamente es más ancho que el del 13 con respecto a la portadora de cada uno. Se puede decir que un ancho de banda de 4 KHZ es ancho si la portadora es de 10KHZ, y es angosto si la portadora es de 10 MHZ.
El ancho de banda en un amplificador de audio es de 100 KHZ, aunque la respuesta del oido humano sea de 15 KHZ, ya que el amplificador de alta fidelidad debe reproducir las armónicas que distinguen las notas de los distintos instrumentos. En un amplificadorde BW = 10KHZ, los instrumentos se escuchan empastados.
El concepto de ancho de banda está relacionado con la cantidad de información, y la velocidad con que debe transmitirse.
Existe una relación, entre la frecuencia portadora y la maxima frecuencia de información, que debe ser mayor a 10 para que no se pierda calidad. Por ejemplo el canal 2, de TV, comienza en 54 MHZ y la máx. frecuencia de información no llega a 5 MHZ. Luego los siguientes canales superan los 54 MHZ, con lo cual la relación aumenta.
El ancho de banda "efectivo" ó "eficaz" esta comprendido por las frecuencias de corte que representan los "puntos de potencia media" { 50% de la máx }, de todos los puntos que forman la respuesta en frecuencia.
Esto significa que la tensión a caido aprox. al 70% de la amplitud de la zona plana de dicha respuesta, ó de la cresta de la misma, así como ocurre en un circuito resonante.
En estas condiciones BW = fc2 - fc1
BW = Band Width = Ancho de Banda
fc2 = frecuencia de corte superior
fc1 = frecuencia de corte inferior
Modular significa modificar alguna, o algunas características de la onda portadora.
En los comienzos, de las transmisiones "alámbricas", una corriente continua era interrumpida según un código, en ese caso la corriente continua era la "portadora".
Reemplazando la corriente continua por una corriente senoidal de alta frecuencia, podía transmitirse esta nueva portadora "interrumpida" sin cables.
Las transmisiones inalámbricas de corriente alternada posibilitaron varias comunicaciones con frecuencias sintonizadas logrando comunicaciones alámbricas o inalámbricas.
Luego la modulacion interrumpida [ es decir por pulsos }fué reemplazada por una señal de audio, yésta al ser recompuesta en el receptor era escuchada.
En la actualidad la modulación puede ser analógica, digital, ó una combinación de éstas.
Paradógicamente las primeras transmisiones fueron digitales binarias, ya que aplicacaban un código de dos estados, desde el código morse y otros.
En este sistema de modulación la "amplitud" de la onda portadora varia en función de la "amplitud" de la señal de información.
El "INDICE DE MODULACIÓN" es la relación entre la amplitud máxima de la onda portadora sin modular, y la amplitud máxima de la señal de información.
Para un indice de modulación m=1 [es decir una modulación del 100% } el "RENDIMIENTO DE POTENCIA" es del 33%.
El "ANCHO DE BANDA DE TRANSMISIÓN" es el doble de la máxima frecuencia de información.
Este sistema de modulación es el que se utiliza en las emisoras de radio de broadcasting comercial, que ocupa el rango de 530 KHZ. a 1600 KHZ,aprox.
Con este sistema de modulación se varía la "frecuencia " de la onda portadora, en función de la " amplitud " de la señal de información.
Cuanto mayor es la amplitud de la información, mayor es la frecuencia de la portadora.
La diferencia que existe entre, el valor de la onda portadora, en reposo y cuando esta modulada, se la llama "desviación de frecuencia".
La relación que existe entre la máx. desviación de frecuencia y la frecuencia modulante es llamada: "INDICE DE MODULACIÓN".
Para producir frecuencia modulada "FM" se utiliza un circuito resonante con un "varicap".
El diodo varicap varia su capacidad según la tensión inversa aplicada. Dicha tensión corresponde a la información. En estas condiciones la frecuencia varia según la amplitud de la información, obteniendose "FM".
El receptor de FM elemental está compuesto por tres etapas fundamentales, que son comunes a todos los receptores. Etapa de sintonía; Etapa detectora; Etapa demoduladora.
Es, en su forma más simple el llamado: "Discriminador de pendiente".
La etapa de sintonía está constituida por un cicuito tanque "desintonizado" con respecto a la frecuencia portadora en reposo. Esto significa que la "fp" se encuentra en una de las pendientes de la respuesta en frecuencia del tanque de sintonía. Cuando la "fp" es desviada, según la información, produce variaciones de tensión de "RF".
La etapa detectora, al igual que un detector diódico, rectifica la RF.
La etapa demoduladora, también es similar a la utilizada en "AM", está constituida por una capacitor que se carga con los picos de RF, y se descarga atravez de una resistencia recomponiendo la señal de información.
Un espectro de frecuencias permite relacionar las distintas frecuencias contenidas en un rango determinado, y compararlas en amplitud.
En un par de ejes cartesianos, en el eje de abscisas se ubican las frecuencias según su valor. En el eje de ordenadas se indica la amplitud de cada una de ellas
Este es un sistema de transmisión en donde se suprime la portadora.
Mediante un "modulador balanceado" la onda portadora es cancelada, y por lo tanto no es transmitida. Con esto se ahorra aprox. el 66% de la potencia total de transmisión.
En este sistema de transmisión es eliminada la onda portadora y una de las bandas laterales.
Puede transmitirse la banda lateral inferior " BLI ", ó la banda lateral superior " BLS ".
Existen distintos métodos para eliminar una de las bandas. Los más comunes son: El método de fase, y el método de filtro.
Un amplificador de "Radio Frecuencia" tiene como "carga" a un circuito tanque, quien condicionará su funcionamiento con respecto a la frecuencia y a la ganancia.
La máx. amplificación se obtiene a la frecuencia de resonancia del circuito tanque. Fuera de ella la amplificación decrece.
El amplificador clase "C" es exclusivo de "RF". Utiliza como "carga" un circuito tanque.
La característica principal de este amplificador es que el elemento activo conduce menos de 180º, de una señal senoidal aplicada a su entrada. Es decir, que amplifica solo una porción de la señal.
Su otra característica, no menos importante es la de su alto rendimiento en potencia.
Este amplificador,conduce y amplifica los 360º de la señal senoidal aplicada a su entrada.
Se lo puede utilizar en "RF", ó para la amplificación de cualquier señal analógica.
Es de buena calidad, pero de bajo rendimiento en potencia.
No todos los circuitos responden igualmente cuando se les aplica una señal de amplitud constante y frecuencia variable.
En un amplificador la tensión de salida, ó su ganancia, varián con la frecuencia.
La respuesta en frecuencia muestra la amplitud de la tensión de salida, ó la ganancia, del amplificador para cada frecuencia.
Esto determina el "ancho de banda",que estará comprendido entre las frecuencias en donde la amplitud sea aprox. el 70% de la zona plana.
El "cristal decuarzo" es una piedra natural que según su corte, ó tallado, y sus dimensiones se obtendrá una "frecuencia de resonancia" mecánica, traducida en una resonancia "eléctrica",gracias a sus propiedades "piezoeléctricas".
Se lo utiliza, entre otras aplicaciones, para fijar la frecuencia de trabajo de los osciladores de los transmisores, la cual puede ser ajustada por medio de circuitos anexos.
En algunos receptores la "sintonía" es realizada por variación de capacidad.
Los capacitores variables tienen un conjunto de chapas móviles, y otro de chapas fijas. Las chapas entrelazadas aumentan la superficie de enfrentamiento.
Cuando la superficie de enfrentamiento aumenta, y la separación entre las chapas de uno y otro grupo es constante, la capacidad aumenta. Dicha variación se logra girando el "dial".
En algunos receptores la sintonía puede realizarse por variación de "inductancia", en lugar de la típica variación por "capacitancia".
El nucleo de "ferrite" es la variable de ajuste en este caso. Cuanto mayor es la inductancia, menor será la frecuencia de sintonía.
En los "transformadores de RF", al variar el nucleo de ferrite varía el "acoplamiento inductivo", y por lo tanto la respuesta en frecuencia.
La propagación de las ondas de radio varía según la frecuencia de transmisión, las condicionestopográficas, las condiciones climáticas, la hora del día, y la estación delaño.
La "ionosfera", también contribuye en la propagación de las ondas, de relativa baja frecuencia, actuando como reflector. De esta manera se logran comunicaciones de largas distancias cubriendo todo el planeta sin necesidad de repetidoras.
Cuando las frecuencias son mayores las ondas escapan de la tierra, ya que la ionosfera no actúa como reflector para ellas, lograndose comunicaciones satelitales, ó espaciales. Pero en este caso, superando el alcance "visual", son necesarias las repetidoras para cubrir todo el planeta.
Las ondas de radio se clasifican en rangos de frecuencias.
[valores en HZ.]
VLF 10K a 30K
LF 30K 300K
MF 300 3M
HF 3M 30M
VHF 30M 300M
UHF 300M 3G
SHF 3G 30G
EEF 30G 300G
En bajas frecuencias comunicaciones marítimas y telegráficas.
En "MF" se encuentran las emisoras de "broadcasting comercial", desde 530 KHZ. a 1600 KHZ. aprox.
En "VHF" se encuentran los canales de televisión y las emisoras de "FM" comercial.
Desde "VHF" transmisiones de todo tipo.
La válvula electrónica, también llamada, "termoiónica", fué el primer componente electrónico.
Está constituida por un "catodo" emisor de electrones, y una "placa", ó "Ánodo", que los recibe.
Por efectos de la temperatura, que produce un filamento, los electrones son desprendidos del material rico en ellos, desde el cátodo hacia la placa, con potencial positivo. En estas condiciones se crea una corriente eléctrica en su interior llamada "corriente anódica" en un solo sentido, por lo que la primer valvula fué un "diodo".
Agregando al diodo una "reja control"para regular la corriente se logró el primer componente "amplificador", y se lo llamó "triodo".
El triodo fué superado, en algunas carácteristicas, por el "transistor". Existen distintos tipos de válvulas con más electrodos en su interior.
Los transmisores de radio utilizan válvulas, o varios transistores, en la etapa de salida para lograr potencia de transmisión superiores a los 10KW.
El tubo derayos catódicos , llamado ligeramente "TRC", es una válvulaelectrónica. Su función es la reprocucción de imagenes. Por lo que sela aplica en, el "osciloscópio", "radar", "televisión", y "monitoreo deimagenes" de todo tipo.
Básicamente está constituido por un "cañon electrónico", el cualproyecta un haz de electrones sobre una superficie de "Fósforo", que seencuentra del otro lado de la pantalla.
Mediante un adecuado "barrido" electrostático ó electromagnético, el "haz" dibuja, o recompone, una imagen.
Existen distintos tipos de fósforo, que dan distinto color o persistencia.
Las imágenes a distancia son tomadas por una cámara y reproducidas en un "TRC". [ó en otro tipo de reproductor de imágenes].
Una exploración, ó barrido, ordenado en la cámara se repite en la pantalla.
En el TRC el "haz" barre de izquierda a derecha, y de arriba haciaabajo, en dos "campos" entrelazados. Un oscilador de 15625 HZ. produceel barrido horizontal, mientras que un oscilador de 50 HZ. produce elbarrido vertical. Con esto se logran 25 cuadros por segundo a fin dedar la solución de continuidad en la imágen.
La señal de "TV" transmitida es una "señal compuesta".
La "señal de información de video" está en función de la "resolución"de la imagen. Aprox. 4 MHZ de video analógico están contenidos enun BW de 6 MHZ, asignado para todos los canales de TV.
Se llama "señal compuesta de TV", porque básicamente está compuesta por: la señal de información de video y los pulsos desincronismo.
Otras señales también son incorporadas como "la señal de audio", y la de crominancia en los TVcolor. [omitiendo estas señales la TV seríamuda y en blanco y negro]
Los pulsos de sincronismo sonlos que gobiernan los osciladores del receptor a fin de explorar ordenadamente la imágen.
A cada"linea horizontal" de imágen le corresponde "unpulso", ubicado antes de la señal de información de video.
A cada campo le corresponde un tren de pulsos, ubicados antes y después de cada campo.
Sin los pulsos de sincronismo la imágen resultaría desordenada, e indesifrable.
Se utiliza un "TRC" de alta persistencia, la imágen se mantiene en la pantalla a fin de compensar el barrido lento del haz de electrones. Con estose logra observar una imágen fija, como una fotográfia. Este sistema de " TV " es utilizado por "radioaficionados", es decir permite la transmisión de imágenes con un ancho de banda de audio, por medio de señales analógicas.
La imágen también puede ser transmitida digitalmente con solución de movimiento.
Este receptor permitesintonizar una emisora entre varias pertenecientes a un rango de frecuenciasque puede contener 30 ó más emisoras.
Utiliza un "conversor" a fin de llevar a una sola frecuencia cualquiera de las sintonizadas. Esto permite la amplificación por pasos de dicha frecuencia [llamada frecuencia intermedia FI ].
Este "sistema de recepción" tiene mayor sensibilidad y selectividad que cualquier otro, razón por la cual se lo utiliza generalmente, en radiodifusión y televisión
Existen "filtros pasivos" y "filtros activos".
Los filtros pasivos pueden ser "RC" ó "LC".
Los filtros "LC" son resonantes. Se los utiliza en transmisores y receptores.
Los "filtros activos" contienen, además de la red pasiva, un amplificador.
En todos los casos los fitros permiten el paso de una banda de frecuencias relacionada con la frecuencia decorte "fc".
Los filtros "pasabajos" ó "pasa altos" tienen una "fc"
Los filtros "pasa banda" ó "rechaza banda"tienen una frecuencia de corte inferior, y una frecuencia de corte superior, fc1 y fc2 respectivamente.
Estimados alumnos, aquí finaliza la 1º parte de las "definiciones en conceptos".
En la 2º parte, entre otras, se agregarán más ejercicios, cuestionarios, y las respuestas de los mismos.
Hasta la próxima.
Cuestionario Nº 1
1- Porque al aumentar el ancho de banda una comunicación es más rápida?
2- Porque no se transmite televisión en la banda de radio de: 530 KHZ a 1610 KHZ ?
3- Porque las ondas de frecuencias medias no se utilizan para la transmisión satelital ?
Los equipos "Multiplex por División de Tiempo" fraccionan la señal analógica en porciones según la cantidad de canales del equipo, a fin de poder enviar varias comunicaciones simultaneamente. Se los utiliza en sistemas de telefonía entre centrales, o para cualquier tipo de comunicación de varios canales.
Los equipos "Multiplex por División de Frecuencia" se utilizan para efectuar varias comunicaciones simultaneamente para lo cual, cada canal tiene una frecuencia portadora multiple.
Este efecto hace que los conductores eléctricos aumenten su resistencia con el aumento de la frecuencia ya que la corriente tiende a circular por la periferia del conductor.
En este Blog, se reunen los conceptos básicos y elementales de electricidad, aplicables a circuitos eléctricos, de corriente continua y corriente alternada monofásica.
Un circuito eléctrico es el camino de la corriente eléctrica.
En su menor expreción, esta compuesto por un par de "conductores", una "fuente de energía eléctrica", y una "carga" en donde se desarrolla la potencia útil.
La corriente eléctrica puede circular en un sentido, ó en otro opuesto. Estodepende según el tipo de "fuente".
El valor de la intensidad de la corriente puede ser constante en el tiempo, en este caso se llama: "corriente continua".
El valor de la intensidad puede variar en el tiempo según una función [senoidal, cuadrada, etc. ].
Cuando la intensidad varía en el tiempo, y en el sentido, se llama: "corriente alternada ".
En todos los casos el circuito debe ser cerrado para que exista corriente eléctrica.
La conexión de los componentes en "serie" cierra el circuito. La corriente entra por un extremo del componente y sale por el otro.
El circuito serie es de una rama, por donde circula una corriente.
El circuito "paralelo" es de dos, ó varias ramas, así conectadas. En este caso la corriente se divide entre las ramas. Por cada rama circula una corriente.
Los circuitos eléctricos en la práctica, pueden ser: "serie", "paralelo", ó una combinación de estos.
La "Ley de Ohm" dice que el valor la "corriente eléctrica" es directamente proporcional a la "tensión" aplicada, e inversamente proporcional a la "resistencia" por donde circula dicha corriente.
La 1ª Ley de Kirchhoff dice, que la sumatoria de las "corrientes entrantes" a un nodo es igual a la sumatoria de las "corrientes salientes".
La 2ª Ley de Kirchhoff dice, que la sumatoria de las caidas parciales [ó tensiones parciales], en una rama de un circuito, es igual a la tensión aplicada a dicha rama.
La "resistencia" se ubica entre los "conductores" y los "aisladores". Permite el paso de la electricidad según su valor. [ su unidad es el Ohm.]
Po ej. Una fuente de 10 Volts aplicada a una resistencia de 100 Ohms, permite el paso de una corriente de 0.1 Amper.
La "potencia eléctrica" es el producto de la tensión por la corriente eléctrica.
Cuando con una fuente de "corriente continua" se aplíca una tensión de 20 Volts. a una resistencia de 10 Ohms, la misma desarrolla una potencia de 40 Watts, ya que la corriente que circula es de 2 Amper.
El equivalente calórico en un circuito de "corriente alternada" [ cuya forma de onda es senoidal ] utiliza valores de tensión y corriente "eficaces".
Una "fuente de alimentación" que suministra "corriente continua" de bajo valor, desde una "tensión alternada" de alto valor, esta constituida por: un transformado; un rectificador; y un filtro.
Existen distintas fuentes de "energía eléctrica", en todos los casos entregan tensiones, corrientes y potencias, de distintos tipos y valores según los requerimientos.
El "transformador" está constituido, en su forma simple, por un arrollamiento "primario", y otro "secundario".
La tensión aplicada al primario puede resultar mayor, ó menor, en el secundario. Esto según la "relación de transformación".
La corriente aplicada al primario también puede ser aumentada ó disminuida, pero la potencia del primario y del secundario serán practicamente iguales.
En consecuencia si en el primario hay una tensión baja, y en el secundario una tensión alta, la corriente en el primario será alta y en el secundario baja.
La relacion de transformación está dada por la cantidad de espiras de uno y otro arrollamiento.
Si el secundario tiene más espiras que el primario, en el secundario la tensión será mayor que en el primario.
El "rectificador" se utiliza para convertir la corriente "alternada"en corriente "continua". La cual resultará "pulsante" de "media onda", ó de "onda completa".
Un rectificador de media onda utiliza un "diodo" en serie con el transformador y la carga.
Un rectificador de onda completa utiliza dos diodos cuando el transformador es de punto medio. Es decir un diodo por rama.
Un rectificador de onda completa puede utilizar cuatro diodos, [ en puente] cuando el "trafo" es de salida simple.
Estos rectificadores son utlizados, generalmente en circuitos electrónicos.
Para que la "corriente continua" sea prácticamente pura se utiliza un "filtro".
El "filtro" más común es un capacitor electrolítico conectado en paralelo con la salida del rectificador.
El capacitor se carga con los "semiciclos" de la onda alternada rectificada, y mantiene su carga hasta la llegada del otro semiciclo. Con esto se logra mantener una corriente sin fluctuaciones.
Si la demanda de potencia, es decir de corriente, es muy alta, el capacitor deberá ser de mayor capacidad para la misma tensión.
Otros filtros utilizan, además, bobinas las cuales por su efecto "inductivo" colaboran en eliminar las fluctuaciones.
La "reactancia" puede ser "inductiva", ó "capacitiva".
La reactancia inductiva es directamente proporcional a la frecuencia y al valor de iductancia.
La reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia y al valor de la capacidad.
A la bobina y al capacitor se los llama "componentes reactivos".
La "impedancia" es la combinación de la "resistencia" con la "reactancia".
Está representada por una parte "real" y una "imaginaria". [ es decir, una 90º de la otra ].
En un circuito compuesto por : una fuente alternada; una bobina, y una resistencia, la "impedancia" del circuito es : la raiz cuadrada de la suma de los cuadrados [de la parte real y la imaginaria]. En este caso, el ángulo de la impedancia será menor a 90º según el valor de los componentes.
Un circuito es lineal cuando la corriente del mismo responde linealmente a la tensión aplicada.
Un circuito de resistencias conectadas en serie, en paralelo, y con combinaciones de estas, responderá linealmente alterando cualquiera de sus variables.
Un circuito es "alineal" cuando la corriente varía "alinealmente" con la tensión.
En un circuito compuesto por una fuente de corriente continua, un diodo, y una resistencia, la corriente no será lineal con las variaciones "lineales" de la resistencia, ó la tensión aplicada.
Un circuito reactivo está compuesto, en su menor expresión, por una fuente de corriente alternada,una reactancia, y una resistencia.
Si la reactancia es inductiva, la corriente será lineal con tensión al variar la frecuencia.
Si la reactancia es capacitiva, la corriente no será lineal con la tensión al variar la frecuencia.
Esta compuesto por componentes pasivo, como lo son: las resistencias, los capacitores. las bobinas, los diodos, etc.
Un circuito es pasivo cuando no incluye un componente activo.
Un circuito es "activo" cuando incluye por lo menos un componente activo.
Los componentes activos son los amplificadores, por ej. transistor, válvula, etc.
Una onda senoidal está determinada por un valor máximo de amplitud, llamado valor "pico", y un tiempo de desarrollo llamado "periodo".
La "función senoidal" grafíca una onda senoidal, partiendo de "cero", con un valor pico "positivo", y otro igual "negativo".
El "ciclo" es el desarrollo completo de la onda, y corresponde al periodo "T".
La frecuencia de la onda es la cantidad de veces que dicha onda se desarrolla en el tiempo "t". Por ejemplo, si una onda desarrolla 1 ciclo en un tiempo "t", y en ese mismo tiempo "t" otra onda se desarrolla 3ciclos, ésta última tiene una frecuencia 3 veces mayor que la primera.
Lo anterior se resume al utilizar el periodo "T", en referencia éste, la frecuencia de una onda es la inversa del periodo. Por ej. si en una onda senoidal T =0,001milisegundos, y en otra T = 0,005milisegundos, ésta última es de menor frecuencia "F" que la primera.
El suministro eléctrico domiciliario varía según el País. En Argentina el suministro es de una tensión de 220 volts eficaces, a una frecuencia de 50 Hertz.
La forna de onda es senoidal alternada, por lo que la corriente invierte el sentido de circulación senoidalmente, de positivo a negativo.
El valor pico de la tensión es de aprox. 311 volts pico.
La corriente continua se obtiene por medio de una fuente de continua [pila, batería, etc. ], ó rectificandola de una alternada de suministro.
La "tensión" proveniente de una corriente continua tiene el mismo valor durante todo el tiempo de suministro. Si bien la corriente varía con la carga, la tensión tiende a hacerlo, y esto no debe ocurrir en condiciones normales de suministro. Para evitarlo se utilizan fuentes "reguladas" en tensión.
La corriente continua no invierte el sentido de circulación en la carga.
a]--- Un cirecuito serie está compuesto por : R1= 100 ohms, R2= 300 ohms, E= 10 v. de corriente continua.
Cálcular la potencia que disipa cada resistencia.
b]--- En referencia al circuito anterior calcular la potencia eficaz para E= 10v. pico de corriente alternada senoidal.
c]--- En referencia a los ejercicios anteriores, que valor de tensión pico debe tener la fuente de corriente alternada senoidal, para obtener los valores de potencia del ejercicio "a".
RESPUESTAS: comunipardo.blogspot.es
La electricidad no puede percibirse por si misma, sino por sus eféctos, razón por la cual los instrumentos miden el efecto, que sobre ellos produce la electricidad.
La medición de la carga eléctrica se realiza con un "estroboscopio", en este caso no hay corriente eléctrica.
La medición de la intensidad de la corriente eléctrica se mide con un "amperimetro".
La medición de la "tensión", se realiza con un voltímetro.
Para la medición de la corriente eléctrica, ó la tensión se puede utilizar un mismo instrumento "analógico", conectado en serie ó en paralelo respectivamente.
Los instrumentos analógicos son de medición directa, y consumen parte de la energia que miden. Son instrumentos "electromagnéticos", en donde la corriente eléctrica que por ellos circula, produce un campo magnético con fuerza para desplazar a una aguja sobre una escala.
Los instrumentos electrónicos, ó digitales, consumen menos energia del circuito bajo prueba.
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