Un condensador de acoplamiento es un condensador que se utiliza para acoplar o enlazar sólo la señal de CA de un elemento del circuito a otro. El condensador bloquea la señal de CC para que no entre en el segundo elemento y, por tanto, sólo pasa la señal de CA.
Uso de los condensadores de acoplamiento
Los condensadores de acoplamiento son útiles en muchos tipos de circuitos en los que las señales de CA son las señales deseadas para la salida, mientras que las señales de CC sólo se utilizan para proporcionar energía a ciertos componentes del circuito, pero no deben aparecer en la salida.
Por ejemplo, un condensador de acoplamiento se utiliza normalmente en un circuito de audio, como un circuito de micrófono. La corriente continua se utiliza para dar energía a las partes del circuito, como el micrófono, que necesita corriente continua para funcionar. Por lo tanto, las señales de CC deben estar presentes en el circuito para alimentarlo. Sin embargo, cuando un usuario habla por el micrófono, el discurso es una señal de CA, y esta señal de CA es la única señal que queremos que salga al final. Cuando pasamos las señales de CA del micrófono al dispositivo de salida, por ejemplo, unos altavoces para ser reproducidos o un ordenador para ser grabados, no queremos pasar la señal de CC; recuerde que la señal de CC era sólo para alimentar partes del circuito. No queremos que aparezca en la grabación de salida. En la salida, sólo queremos la señal de voz de CA. Así que para asegurarnos de que sólo pasa la CA mientras la señal de CC está bloqueada, colocamos un condensador de acoplamiento en el circuito.
Cómo colocar un condensador de acoplamiento en un circuito
Para colocar un condensador en un circuito para el acoplamiento de CA, el condensador se conecta en serie con la carga que se va a acoplar.
Un condensador es capaz de bloquear frecuencias bajas, como la CC, y pasar frecuencias altas, como la CA, porque es un dispositivo reactivo. Responde a diferentes frecuencias de manera diferente. Para las señales de baja frecuencia, tiene una impedancia o resistencia muy alta, por lo que las señales de baja frecuencia quedan bloqueadas. Para las señales de alta frecuencia, tiene una baja impedancia o resistencia, por lo que las señales de alta frecuencia pasan fácilmente.
Cómo elegir el valor del condensador de acoplamiento
Ahora que sabemos qué es un condensador de acoplamiento y cómo colocarlo en un circuito para acoplarlo, lo siguiente es cómo elegir un valor adecuado para el condensador de acoplamiento.
El valor del condensador de acoplamiento depende de la frecuencia de la señal de corriente alterna que se atraviesa.
Los condensadores son dispositivos reactivos, lo que significa que ofrecen diferente impedancia (o resistencia) a las señales de diferentes frecuencias. A las señales de baja frecuencia, como la corriente continua con una frecuencia de 0Hz, los condensadores ofrecen una resistencia muy alta. Así es como los condensadores son capaces de impedir que las señales de CC pasen a través de ellos. Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia de la señal, el condensador ofrece progresivamente menos resistencia. La reactancia del condensador cambia según la fórmula, reactancia= 1/2πfC, dondef es la frecuencia y C es la capacitancia. Así puedes ver que la reactancia que ofrece el condensador es proporcional a la frecuencia y a la capacitancia.
Como los condensadores ofrecen menos reactancia a frecuencias más altas, se necesita un valor de capacitancia muy bajo para permitir su paso. Así que las señales de muy alta frecuencia sólo necesitan condensadores muy pequeños, como en el rango de picofaradios (pF).
Los condensadores ofrecen una mayor reactancia a bajas frecuencias. Por lo tanto, necesitan valores de capacitancia mucho mayores para permitir el paso de estas señales de baja frecuencia. Así que las señales de baja frecuencia requerirán condensadores en el rango de los microfaradios.
Así que los condensadores de acoplamiento se utilizan en muchas aplicaciones diferentes. Una de las aplicaciones más comunes es para los amplificadores. Sin embargo, pueden utilizarse en prácticamente cualquier circuito que requiera un bloqueo de CC con acoplamiento de CA, como las aplicaciones de radiofrecuencia (RF).
Dado que las aplicaciones de audiofrecuencia y radiofrecuencia se adaptan a una amplia gama de frecuencias que implica frecuencias desde hertzios hasta megahertzios, esto cubre todas las frecuencias que son necesarias para las aplicaciones de acoplamiento.
A continuación se muestra una guía básica de los condensadores que se pueden utilizar para varias frecuencias.
Para acoplar una señal de 100Hz, se puede utilizar un condensador de 10μF.
Para una señal de 1000Hz, se puede utilizar un condensador de 1μF.
Para una señal de 10KHz, se puede utilizar un condensador de 100nF.
Para una señal de 100KHz, se puede utilizar un condensador de 10nF.
Para una señal de 1MHz, se puede utilizar un condensador de 1nF.
Para una señal de 10MHz, se puede utilizar un condensador de 100pF.
Para una señal de 100MHz, se puede utilizar un condensador de 10pF.
Esta es una estimación aproximada que será efectiva la mayoría de las veces. La única variable que podría afectar a los valores anteriores es la resistencia en paralelo al condensador.
Si la resistencia en paralelo al condensador es de unos 10KΩ o menos, todos los valores se mantendrán. Normalmente la resistencia es mucho menor que esta cantidad.
Sin embargo, si la resistencia es mayor, como por ejemplo entre 10KΩ y 100KΩ, puede dividir el condensador anterior por 10; lo que significa que puede utilizar incluso un condensador más pequeño. Está perfectamente bien si usas el condensador de arriba, el acoplamiento funcionará igual de bien. Pero puedes usar incluso un condensador más pequeño, porque si la resistencia en paralelo es mayor, eso hace que la señal de CA elija el camino del condensador mucho más fácilmente que el camino de la resistencia, porque el camino del condensador tiene mucha menos resistencia en comparación con la resistencia si ésta es mayor. Así que a medida que la resistencia aumenta, el valor de la capacitancia puede disminuir. Pero, de nuevo, el uso de un valor de condensador más grande de lo que se necesita nunca podría hacer daño. Usar un condensador más pequeño podría.
Así que este es un método eficaz para elegir el valor de un condensador de acoplamiento. Permite el acoplamiento de baja frecuencia o de alta frecuencia.
Mientras que los condensadores de acoplamiento pasan las señales de CA a la salida, los condensadores de desacoplamiento hacen prácticamente lo contrario; los condensadores de desacoplamiento derivan las señales de CA a tierra y pasan la señal de CC en un circuito. Los condensadores de desacoplamiento están diseñados para purificar las señales de CC del ruido de CA.