Un amplificador de raíz cuadrada es un circuito que toma una señal como entrada y produce una salida que es la raíz cuadrada de la señal de entrada. Este tipo de amplificador se utiliza a menudo en aplicaciones donde es necesario comprimir la amplitud de una señal, como en el procesamiento de audio o en circuitos de control automático de ganancia (AGC).
A continuación se explica cómo diseñar un amplificador de raíz cuadrada simple utilizando amplificadores operacionales (op-amps):
1. Principio Básico:
El principio básico detrás de un amplificador de raíz cuadrada es utilizar un amplificador controlado por voltaje (VCA) cuya ganancia es proporcional a la raíz cuadrada del voltaje de control de entrada. Esto se puede lograr utilizando un amplificador logarítmico o un amplificador exponencial.
2. Amplificador logarítmico:
Un enfoque es utilizar un amplificador operacional en una configuración logarítmica. La relación logarítmica entre el voltaje de entrada (Vin) y el voltaje de salida (Vout) se puede lograr usando un diodo y una resistencia. La salida del amplificador logarítmico es proporcional al logaritmo del voltaje de entrada.
3. Amplificador exponencial:
Para obtener una relación de raíz cuadrada, podemos usar otro amplificador operacional como amplificador exponencial. Esto se puede hacer conectando un condensador y una resistencia en la ruta de retroalimentación del amplificador operacional. La salida del amplificador exponencial es proporcional a la exponencial del voltaje de entrada.
4. Combinando amplificadores Log y Exp:
El amplificador de raíz cuadrada final se puede obtener conectando en cascada el amplificador logarítmico y el amplificador exponencial. La salida del amplificador logarítmico se alimenta a la entrada del amplificador exponencial para generar una salida que es proporcional a la raíz cuadrada del voltaje de entrada.
5. Topología del circuito:
El siguiente es un diagrama de circuito simplificado de un amplificador de raíz cuadrada que utiliza amplificadores operacionales:
[Imagen del diagrama del circuito del amplificador de raíz cuadrada]
En este circuito, el amplificador operacional U1 está configurado como un amplificador logarítmico utilizando el diodo D1 y la resistencia R1. Luego, la salida de U1 se conecta a la entrada de U2, que se configura como un amplificador exponencial utilizando el condensador C1 y la resistencia R2.
6. Selección de componentes:
Los valores de los componentes (diodo, resistencias y condensador) deben elegirse en función de la ganancia deseada y la respuesta de frecuencia del amplificador de raíz cuadrada. También puede ser necesaria una polarización adecuada de los amplificadores operacionales.
7. Ajuste de salida:
La salida del amplificador de raíz cuadrada se puede ajustar variando la ganancia del amplificador exponencial (U2). Esto se puede hacer cambiando el valor de la resistencia de retroalimentación R2.
8. Consideraciones prácticas:
En implementaciones prácticas, se deben tener en cuenta factores como la estabilidad de la temperatura, el ruido y las limitaciones del ancho de banda. Es posible que se requieran circuitos adicionales para abordar estas preocupaciones.
Siguiendo este enfoque, puede diseñar un amplificador de raíz cuadrada utilizando amplificadores operacionales para lograr una relación no lineal entre las señales de entrada y salida.