Los fundamentos del condensador de derivación, sus funciones y aplicaciones

Los condensadores de derivación se aplican entre los pines de alimentación VCC y GND de los circuitos integrados. Reducen el ruido de la fuente de alimentación y el resultado de los picos en la línea de alimentación. También proporcionan una demanda de corriente inmediata a un circuito integrado cada vez que se conmuta. Una nota de aplicación describe las diferentes propiedades de los condensadores de derivación y proporciona una guía para su uso. Este artículo trata sobre el condensador de derivación, sus funciones y aplicaciones.

¿Qué es un condensador de derivación?

Un condensador de derivación es un condensador que pone en cortocircuito las señales de CA con la tierra para eliminar cualquier ruido de CA que pueda haber en una señal de CC, produciendo una señal de CC mucho más limpia y pura. En la práctica, un condensador de derivación evita el ruido de CA que pueda haber en una señal de CC, filtrando la CA para que pase una señal de CC limpia y pura, sin ondas de CA.

Un condensador utilizado para conducir una corriente alterna alrededor de un componente o grupo de componentes. Normalmente se retira una corriente alterna de una combinación CA/CC; entonces se libera la corriente continua para que pase por el componente puenteado.

Condensador de derivación del emisor

Cuando se añade una resistencia de emisor a un amplificador CE (emisor común), su ganancia de tensión se reduce, pero la impedancia de entrada aumenta. Si el condensador de derivación se conecta en paralelo a una resistencia de emisor, la ganancia de tensión del amplificador CE aumenta. Si se elimina el condensador de derivación, se produce una degeneración extrema en el circuito del amplificador y se reduce la ganancia de tensión.

Condensador de derivación catódica

En un preamplificador triódico típico, una resistencia catódica se puentea dentro de un gran condensador para eliminar una forma negativa de retroalimentación, llamada degeneración catódica, que aumenta considerablemente la ganancia.

Cuando un condensador es lo suficientemente grande, actúa como un cortocircuito para las frecuencias de audio y elimina la retroalimentación negativa, pero actúa como un circuito abierto para la CC, manteniendo así la polarización de la red de CC. Es posible introducir un refuerzo de agudos utilizando un condensador de menor valor, que actúe como un cortocircuito para las frecuencias altas pero que permita una retroalimentación negativa para atenuar los graves. Esto suele hacerse en el canal brillante del preamplificador. Si no se desea la ganancia extra, dependiendo de la ganancia global del amplificador desde la toma de entrada hasta el amplificador de potencia, el condensador puede eliminarse por completo.

Cómo calcular el valor del condensador de derivación

Hoy sabemos por qué y cuándo es necesario utilizar un condensador de derivación, pero todavía tenemos que averiguar el valor adecuado del condensador que hay que utilizar para un dispositivo concreto. Los valores típicos de los condensadores de derivación son 0,1 µF y 1 µF. Cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el valor; cuanto menor sea la frecuencia, mayor será el valor.

f=frac12tR

Aquí tR = tiempo de subida

El parámetro más importante para seleccionar un condensador de derivación adecuado es su capacidad de suministrar corriente inmediata cuando se necesita. Para seleccionar un condensador dimensionado para un dispositivo concreto, incluimos los siguientes métodos:

En primer lugar, el tamaño del condensador de derivación puede calcularse mediante la siguiente ecuación:

C=frac1*N*DeltatdeltaV

I = cantidad de corriente necesaria para pasar una salida de baja a alta
N = conmutación del número de salidas
∆t = tiempo necesario para cargar la línea a través del condensador
∆V = caída tolerada en VDC

Hay que conocer los valores indicados en la fórmula, donde se puede suponer ∆t y ∆V.

Otra forma de conocer el tamaño del condensador de derivación es calcular su corriente máxima con la velocidad máxima de rotación de los impulsos especificada. La velocidad máxima de los impulsos la determinan los distintos fabricantes de condensadores.

I=CfracdVdt

Funciones del condensador de bypass

El condensador de derivación se utiliza para derivar la señal de CA a tierra.
Se conecta un condensador entre la tierra y el cable.
Para una señal de corriente alterna, el condensador hace un cortocircuito y la puentea.
La corriente continua que pasa por el condensador actúa como apertura de la corriente continua.
La corriente continua se suministra directamente al circuito integrado.
Las características necesarias de un condensador de derivación son:
- Tiene una baja impedancia.
- Electrifica bien una corriente eléctrica.
- Conecta a tierra de forma efectiva una corriente de ruido.
- Reduce eficazmente la corriente de ruido.

Se utiliza un condensador de derivación en:
- Acondicionamiento de la energía y corrección del factor de potencia
- Reloj calendario en tiempo real con EEPROM
- Convertidor CC/CC
- Referencia de tensión
- Amplificadores DSL
- Acoplamiento y desacoplamiento de señales
- Filtros de paso alto y paso bajo

La conclusión en este punto es clara: es necesario un condensador de derivación para reducir el ruido de alta frecuencia en los carriles de alimentación causado por otros circuitos. La inductancia del condensador de derivación es más determinante para la eficacia de la derivación que el valor de la capacitancia. Por tanto, elige los condensadores de derivación en función de los valores de inductancia en serie y distribuye los elementos de derivación por toda la placa de circuito impreso.

Sin embargo, concentra los elementos de derivación cerca de los circuitos integrados que requieren grandes corrientes a través de los transitorios, incluso si tienes planos sólidos de alimentación y de tierra. Mantén los condensadores de derivación lo más cerca posible de los CI. El condensador de derivación debe tener una resistencia en serie y una inductancia muy bajas, eficaces a frecuencias muy altas. Además, si tienes alguna pregunta sobre este tema o sobre los proyectos eléctricos y electrónicos, deja un comentario en la sección de comentarios de abajo. Aquí tienes una pregunta: ¿cuál es la función principal de un condensador de derivación?

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