Multiplicador de capacitancia

Un multiplicador de capacitancia está diseñado para que un condensador funcione como uno mucho más grande. Esto se puede lograr de al menos dos maneras.

• Un circuito activo, que utiliza un dispositivo como un transistor o un amplificador operacional.
• Un circuito pasivo que utiliza autotransformadores . Estos se emplean habitualmente como patrones de calibración. El General Radio / IET labs 1417 es un ejemplo de ello.

Los multiplicadores de capacitancia permiten crear filtros de baja frecuencia y circuitos de temporización de larga duración que serían inviables con condensadores convencionales. Otra aplicación se encuentra en las fuentes de alimentación de CC , donde una ondulación de voltaje muy baja (bajo carga) es de vital importancia, como en los amplificadores de clase A.

Aquí la capacitancia del capacitor se multiplica aproximadamente por la ganancia de corriente del transistor (β). ${\displaystyle C_{1}}$

Sin Q, sería la carga sobre el condensador. Con Q en su lugar, la carga impuesta sobre es simplemente la corriente de carga reducida por un factor de . En consecuencia, aparece multiplicada por un factor de cuando se observa desde la perspectiva de la carga. ${\textstyle R_{2}}$${\displaystyle C_{1}}$${\displaystyle \left(\beta +1\right)}$${\displaystyle C_{1}}$${\displaystyle \left(\beta +1\right)}$

Otra forma es ver este circuito como un seguidor de emisor con el condensador C1 manteniendo el voltaje en la base constante con una carga de impedancia de entrada de Q1:

${\displaystyle Z_{\text{in}}=R_{2}\cdot \left(\beta +1\right)}$,

De esta forma, la corriente de salida se estabiliza mucho mejor frente al ruido de la tensión de la red eléctrica.

Aquí, la capacitancia del condensador C1 se multiplica por la relación de resistencias:

${\textstyle C=C_{1}\cdot {\frac {R_{1}}{R_{2}}}}$

en el nodo. ^{[ 1 ]}${\displaystyle V_{i}}$

La capacitancia sintetizada también genera una resistencia en serie aproximadamente igual a , y aparece una corriente de fuga a través de la capacitancia debido a las desviaciones de entrada del OP. Estos problemas pueden evitarse mediante un circuito con dos amplificadores operacionales. En este circuito, la entrada al OP1 puede acoplarse en CA si es necesario, y la capacitancia puede hacerse variable modificando la relación entre y . ${\textstyle R_{2}}$${\displaystyle R_{1}}$${\displaystyle R_{2}}$

${\displaystyle C=C_{1}\cdot \left(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}\right)}$^{[ 1 ]}

En los circuitos descritos anteriormente, la capacitancia está conectada a tierra, pero es posible utilizar multiplicadores de capacitancia flotante.

Se puede crear un multiplicador de capacitancia negativa con un convertidor de impedancia negativa . ^{[ 1 ]}

Estos dispositivos permiten sintetizar valores precisos de alta capacitancia (por ejemplo, 1 F) multiplicando la capacitancia de un condensador de menor valor y alta precisión mediante el uso de dos transformadores. Su función es la de un patrón de referencia, no la de un elemento de circuito de uso general. El dispositivo resultante es un elemento de cuatro terminales y no puede utilizarse con corriente continua.

• Estándar de capacitancia de cuatro terminales IET Labs 1417