limitador

Un limitador es un circuito electrónico que permite que las señales débiles pasen sin cambios, mientras reduce la amplitud de las señales que exceden un umbral preestablecido. A diferencia de un recortador duro, que corta los picos abruptamente, un limitador aplica una atenuación progresiva, por lo que la salida aumenta más lentamente a medida que la entrada excede el umbral. Esta característica de "rodilla suave" evita la distorsión áspera y los productos de intermodulación que hacen que el recorte duro no sea adecuado para muchas aplicaciones industriales.

La tensión de umbral es el parámetro crítico. Los valores típicos oscilan entre 5 voltios y 48 voltios, dependiendo de la fuente de alimentación y la aplicación. Un limitador con un umbral de 10 voltios pasará una señal de 2 voltios sin alteración, pero comprimirá un pico de 20 voltios a, digamos, 11 o 12 voltios, en lugar de recortarlo completamente. La relación de compresión, expresada como cambio de entrada por unidad de cambio de salida (como 4:1 o 10:1), determina la agresividad con la que el limitador responde por encima del umbral. Los limitadores de acción rápida con tiempos de ataque inferiores a 1 milisegundo son esenciales en equipos de radiofrecuencia y audio; los limitadores más lentos con tiempos de ataque de 10 a 100 milisegundos son adecuados para el control de procesos industriales.

Los limitadores se construyen utilizando amplificadores operacionales con redes de retroalimentación, o etapas de transistores discretos. En RF y telecomunicaciones, los limitadores rápidos protegen los receptores sensibles y evitan que las etapas de PA del transmisor recorten. En los circuitos de control analógicos, evitan que el ruido de medición active falsas alarmas o sature los integradores. En los circuitos de fuente de alimentación, limitan la corriente de irrupción. El tiempo de liberación, o la rapidez con la que el limitador vuelve a la ganancia unitaria después de que la señal cae por debajo del umbral, generalmente oscila entre 10 y 500 milisegundos y afecta la estabilidad en los bucles de retroalimentación.

Modos de falla comunes y límites

Los limitadores fallan cuando su tensión de umbral se desvía debido al envejecimiento de los componentes o al cambio de temperatura, lo que permite que los picos excedan los límites de diseño y dañen las etapas posteriores. La saturación del amplificador de control de ganancia crea un piso de recorte duro efectivo. La respuesta de frecuencia del limitador también se estrecha cerca del umbral de limitación, introduciendo un cambio de fase que puede desestabilizar los bucles de control si el limitador no está correctamente desacoplado de las trayectorias de retroalimentación. El tiempo de establecimiento se vuelve crítico: un limitador que oscila o excede el valor cuando se libera puede causar tantos problemas como la ausencia de un limitador.

El término "limitador" distingue este dispositivo de acción suave del recortador o sujetador más agresivo. En telecomunicaciones, los circuitos de control automático de ganancia (AGC) incorporan limitación. En audio, el limitador se sitúa más arriba en la cadena de señal que un compresor y actúa de forma más repentina. Los ingenieros deben elegir entre los CI limitadores integrados, que ofrecen simplicidad pero características fijas, y los limitadores analógicos construidos a partir de amplificadores operacionales, que ofrecen sintonización pero exigen un diseño cuidadoso del bucle de control para evitar la oscilación.