Distorsión armónica
junio 18, 2024La distorsión armónica es una forma común de distorsión que afecta la fidelidad de las señales en los amplificadores. En los amplificadores ideales o teóricos, la señal de salida refleja de manera exacta la señal de entrada, sin alterar su forma ni su contenido. Sin embargo, los amplificadores reales no son ideales y presentan no linealidades en sus componentes, las cuales introducen diversas formas de distorsión que modifican las señales de salida. Estas distorsiones son causadas por las imperfecciones en los transistores, resistencias, capacitores y otros componentes del amplificador.
Distorsión Armónica en Amplificadores No Lineales
Una situación común donde se puede observar la distorsión armónica es cuando una señal pura de 1 kHz, también conocida como señal senoidal, entra en un amplificador que no es perfecto. Debido a las no linealidades mencionadas. Así como la señal de salida no solo contiene el componente fundamental de 1 kHz, sino también múltiples armónicos. Estos pueden ser tales como los armónicos de 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, y así sucesivamente.
Estos armónicos son múltiplos enteros de la frecuencia original y su presencia altera la forma de onda de la señal de salida. Por ejemplo, en lugar de una forma senoidal pura, la señal de salida puede parecer más cuadrada o tener picos adicionales, dependiendo de la magnitud y fase de los armónicos presentes.
Estas desviaciones de la señal de entrada original pueden ser problemáticas en aplicaciones donde la fidelidad de la señal es crucial.
En estas situaciones, los diseñadores de amplificadores trabajan para minimizar la distorsión armónica utilizando técnicas avanzadas de diseño y componentes de alta precisión, aunque siempre existirá algún grado de distorsión inherente debido a la naturaleza física de los componentes.
Por lo tanto, entender y controlar la distorsión armónica es un aspecto esencial del diseño y funcionamiento de amplificadores y sistemas electrónicos en general.
Analizadores de Espectro
Los analizadores de espectro son dispositivos que emplean el análisis de Fourier para descomponer las señales en sus componentes frecuenciales. Esto permite identificar y medir los armónicos presentes en la señal.
Los analizadores de espectro: herramientas avanzadas para el análisis de señales
Los analizadores de espectro son dispositivos electrónicos especializados que emplean una técnica matemática conocida como análisis de Fourier para descomponer señales complejas en sus componentes frecuenciales individuales. Esta capacidad permite a los ingenieros y técnicos obtener información valiosa sobre el contenido espectral de las señales, lo que les permite identificar y medir con precisión las frecuencias y amplitudes de los armónicos presentes.
El poder del análisis de Fourier
El análisis de Fourier es un proceso matemático que divide una señal en una serie de ondas sinusoidales, cada una con una frecuencia y amplitud específicas. Al descomponer la señal en sus componentes sinusoidales, los analizadores de espectro pueden revelar información detallada sobre la distribución de energía en el dominio de la frecuencia.
Identificación y medición de armónicos
Los armónicos son componentes de frecuencia que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de una señal. Los analizadores de espectro son particularmente útiles para identificar y medir armónicos, ya que pueden mostrar su amplitud y frecuencia relativas a la fundamental. Esta información es crucial para comprender el comportamiento y la calidad de las señales, especialmente en sistemas eléctricos y de telecomunicaciones.
Aplicaciones en diversas industrias
Los analizadores de espectro encuentran aplicaciones en una amplia gama de industrias, que incluyen:
* Fabricación electrónica: Para probar y depurar circuitos y sistemas electrónicos.
* Telecomunicaciones: Para analizar la calidad de las señales y detectar interferencias.
* Radiodifusión: Para monitorear las emisiones de radio y televisión.
* Mantenimiento industrial: Para diagnosticar problemas en equipos electromecánicos.
* Investigación científica: Para caracterizar señales en diversas áreas, como acústica, óptica y física médica.
Beneficios de utilizar analizadores de espectro
* Identificación precisa de armónicos: Determinación de las frecuencias y amplitudes de los armónicos presentes en una señal.
* Análisis de la calidad de la señal: Evaluación de la distorsión, el ruido y otras imperfecciones en las señales.
* Resolución de problemas: Diagnóstico de problemas en circuitos y sistemas electrónicos.
* Optimización del rendimiento: Mejora del rendimiento de los sistemas al ajustar los parámetros de frecuencia y amplitud.
* Cumplimiento normativo: Cumplimiento de los estándares y regulaciones que rigen las emisiones de señales.
En resumen, los analizadores de espectro son herramientas de diagnóstico y análisis indispensables que permiten a los ingenieros y técnicos comprender la composición espectral de las señales, identificar y medir armónicos, y resolver problemas en varios campos de ingeniería y ciencia.
Analizadores de Formas de Onda
Los analizadores de formas de onda utilizan técnicas de filtrado para medir con precisión las componentes armónicas de las señales distorsionadas.
Distorsión en las Etapas de Salida Clase AB y B
En las etapas de salida clase AB y B, la distorsión suele estar causada principalmente por armónicos impares. Entre ellos, el tercer armónico es el más prominente.
La distorsión armónica total o THD (Total Harmonic Distortion) es un parámetro que mide la distorsión armónica que presenta una señala través de las componentes frecuenciales. El THD se define como
donde D2 es el cociente entre la amplitud del armónico de segundo orden y la amplitud de la componente fundamental, D3 es cociente entre la amplitud del armónico del tercer orden y la amplitud de la componente fundamental, …
Cuando la distorsión armónica aparece en la salida, la potencia promedio calculado para la señal sin distorsionar (P0) no es correcta. La potencia promedio total de una señal distorsionada se define como:
