Distorsión

Una señal amplificada debería reproducir con total fidelidad la señal original, con la única diferencia de una mayor amplitud. Sin embargo, esta amplificación ideal es, en la práctica, prácticamente imposible de conseguir. Cualquier señal, al pasar por un circuito amplificador, sufrirá una distorsión, es decir, un cambio en la forma de la señal. Si el circuito amplificador es de buena calidad, la distorsión será mínima y prácticamente no se apreciará la diferencia con la señal original. Sin embargo, si el circuito amplificador es de baja calidad, la distorsión será apreciable, y no tendremos una reproducción fiel de la señal de partida. Es por tanto muy importante amplificar las señales introduciendo la menor distorsión posible. En ocasiones ello supondrá sacrificar la ganancia, pues generalmente a mayor ganancia más probable es que la distorsión sea apreciable.

¿Cómo es posible medir la distorsión de una señal? En general, cualquier señal variable en el tiempo puede descomponerse en una suma de señales fundamentales o armónicos. Por ejemplo, una señal oscilante periódica es la suma de varias señales senoidales de distinta frecuencia y amplitud. Una señal senoidal perfecta se compondrá únicamente de un armónico, el correspondiente a la frecuencia de dicha señal. Si no es perfecta, entonces tendrá componentes de armónicos de otras frecuencias. En la imagen se muestra una señal periódica variable en el tiempo. Esta señal se puede obtener como suma de varias señales senoidales de diferentes frecuencias, cada una de ellas contribuyendo con un cierto peso.

Para conocer por tanto si una señal se aleja del ideal senoidal se efectúa un análisis de sus componentes en el dominio de la frecuencia, conocido como análisis de Fourier. El análisis de Fourier nos indica que una señal \(y(t)\) se puede transformar al dominio en frecuencia como:

$$ Y(f) = \int_{-\infty}^{\infty} y(t) e^{-2 \pi f t} dt $$

En el gráfico interactivo mostramos el módulo de la transformada de Fourier de la señal de salida del circuito (la parte variable del voltaje de drenador, \(v_{ds}(t)\)), para una señal de entrada de frecuencia igual a 1 kHz. Puede comprobarse que la señal de salida no presenta un único tono o frecuencia: dependiendo de las condiciones de trabajo se pueden apreciar claramente otros tonos a frecuencia cero (que indica que existe una cierta componente continua en la señal oscilante, o lo que es lo mismo, que no es simétrica) y a frecuencia de 2 kHz o incluso superiores.

• \(V_{DD}\) (V)

• \(R_D\) (\(k\Omega\))

• \(V_{GS}\) (V)

• \(V_{T}\) (V)

\(K\) (mA/V²)

\(v_d\) (V)