Bobina híbrida

W y Y, X y Z son pares conjugados

Una bobina híbrida (o transformador de puente, o a veces híbrido) es un transformador que tiene tres devanados y que está diseñado para ser configurado como un circuito que tiene cuatro puertos que se conjugan en pares.

Una señal que llega a un puerto se divide por igual entre los dos puertos adyacentes, pero no aparece en el puerto opuesto. En el diagrama esquemático, la señal en W se divide entre X y Z, y ninguna señal pasa a Y. De manera similar, las señales en X se dividen en W e Y sin ninguna en Z, etc.

La operación correcta requiere una impedancia característica coincidente en los cuatro puertos. Los híbridos son una clase de acoplador direccional en el que la potencia del puerto de entrada se divide por igual entre los dos puertos de salida. Son posibles formas de híbrido distintas de las bobinas del transformador; cualquier formato de acoplador direccional puede diseñarse para ser un híbrido. Estos formatos incluyen líneas de transmisión y guías de ondas.

Explicación

Uso de híbridos para amplificación bidireccional

El uso principal de una bobina híbrida de banda de voz es convertir la operación de 2 hilos a 4 hilos en secciones secuenciales de un circuito de comunicaciones, por ejemplo, en un conjunto de terminación de cuatro hilos. Tal conversión fue necesaria cuando se introdujeron los repetidores en un circuito de 2 hilos, una práctica frecuente en la telefonía de principios del siglo XX. Sin híbridos, la salida de un amplificador alimenta directamente la entrada del otro, lo que genera una situación de aullido (diagrama superior). Al usar híbridos, las salidas y entradas están aisladas, lo que resulta en una operación correcta del repetidor de 2 hilos. A fines de siglo, esta práctica se volvió rara, pero los híbridos continuaron en uso en las tarjetas de línea.

Diagramas de circuitos

Los híbridos se realizan utilizando transformadores. Se utilizaron dos versiones de transformadores híbridos, la versión de un solo transformador proporciona salidas no balanceadas con un extremo conectado a tierra y la versión de doble transformador proporciona puertos balanceados.

Esquema de cableado de un doble transformador híbrido

Transformador único

Diagrama de cableado de un solo transformador híbrido

Para usar en repetidores de 2 hilos, la versión de un solo transformador es suficiente, ya que los amplificadores en los repetidores tienen entradas y salidas conectadas a tierra. X, Y y Z comparten un terreno común. Como se muestra a la izquierda, la señal en W, el puerto de 2 hilos, aparecerá en X y Z. Pero como Y está conectado desde el centro de la bobina al centro de X y Z, no aparece ninguna señal. La señal en X aparecerá en W e Y. Pero la señal en Z es la diferencia de lo que aparece en Y y, a través de la bobina del transformador, en W, que es cero. Un razonamiento similar prueba que ambos pares, W & Y, X y amperio; Z, son conjugados.

Doble transformador

Cuando tanto los circuitos de 2 hilos como los de 4 hilos deben estar equilibrados, se utilizan híbridos de doble transformador, como se muestra a la derecha. La señal en el puerto W se divide entre X y Z, pero debido a la conexión inversa a los devanados, se cancela en el puerto Y. La señal en el puerto X va a W e Y. Pero debido a la conexión inversa a los puertos W e Y, Z no recibe señal. Así, los pares, W & Y, X y amperio; Z, son conjugados.

Aplicaciones

Los híbridos telefónicos se utilizan en centrales telefónicas para convertir la apariencia de 4 hilos en una conexión de última milla de 2 hilos al teléfono del suscriptor. Se utiliza un tipo diferente de híbrido en los teléfonos para convertir los cuatro hilos del transmisor (auricular) y el receptor (micrófono) en una conexión de línea de 2 hilos. Este tipo de híbrido se denomina más comúnmente "bobina de inducción" debido a su derivación de bobinas de inducción de alto voltaje. No produce un alto voltaje, pero al igual que la variedad de alto voltaje, es un transformador elevador para hacer coincidir la impedancia del transmisor de botón de carbón de baja impedancia con las partes de mayor impedancia del sistema. La bobina de inducción simple luego se convirtió en una forma de híbrido como una medida de reducción de tono local, o el volumen de la salida del micrófono que se retroalimentaba al auricular. Sin esto, la propia voz del usuario del teléfono sería más fuerte en el auricular que la de la otra parte. Hoy en día, la versión de transformador del híbrido ha sido reemplazada por redes de resistencias y versiones de circuitos integrados compactos, que utilizan circuitos electrónicos integrados para hacer el trabajo de la bobina híbrida.

Los híbridos de radiofrecuencia se utilizan para dividir las señales de radio, incluida la televisión. El divisor divide la señal de la antena para alimentar múltiples receptores.