Cuadripolo

Cuadripolo
Se llama cuadripolo a una red (circuito eléctrico) con dos puertos (o dos pares de polos), considerada como una "caja negra" y caracterizada por una serie de parámetros, relacionados con las impedancias que presenta en cada una de las puertas y con su función de transferencia.
La palabra bipuerto es, en realidad, más general que cuadripolo, piense por ejemplo en una guía de ondaformada por un único conductor hueco, en este caso cada extremo de la guía es un puerto de acceso a la línea, donde se puede realizar un intercambio energético, pero es evidente que no puede identificarse 2 polos por cada puerto de acceso.
El cuadripolo es un modelo muy potente para caracterizar componentes o secciones de circuitos (amplificadores, filtros, etc), de modo que no hace falta descenderhasta el nivel de componente a la hora de analizar una red grande.
Los parámetros más utilizados cuando se habla de cuadripolos son, entre otros:
• Impedancias y admitancias de las puertas.
• Impedancia característica.
• Pérdidas de inserción.
• Función de transferencia.

Topologías


Topología de cuadripolos
Aunque el cuadripolo representa un circuito de topología arbitraria,muchas veces conviene relacionar sus parámetros con una topología determinada. Por ello existe la serie de topologías características de los cuadripolos siguiente:
• Red en "T": Consta de dos impedancias, Z1 y Z2, que conectan la puerta 1 con la puerta 2. Entre Z1 y Z2 se dispone la impedancia ZP conectada al nodo común a ambas puertas (a).
• Red en "T" puenteada. Es una red en "T" con unaimpedancia ZS conectando directamente ambas puertas
• Red en "pi". Es la red dual de la "T": Z1 y Z2 conectan cada puerta al nodo común. mientras ZS interconecta ambas puertas (b).
• Red en celosía. Esta red no tiene un nodo común a ambas puertas. Consiste en dos impedancias, ZS1 y ZS2, conectando los nodos de una puerta a la otra, y otras dos, ZP1 y ZP2, conectando ambas puertas, de modo queenlacen los nodos de ZS1 con y ZS2 (c).
Matrices
La existencia de ocho a nueve puertas hace que parámetros como la impedancia de una puerta dependa de lo que haya conectado en la otra. Considerando un cuadripolo que sea un cable sin resistencia que conecte ambas puertas, en una de ellas se verá la impedancia que haya conectada en la otra. Por ello se emplean parámetros matriciales que son lossiguientes:
Impedancias, matriz Z
Los términos de Z vienen dados por las expresiones siguientes:

Admitancias, matriz Y
Los términos de Y vienen dados por las expresiones siguientes:

Parámetros híbridos, H
Los términos de H vienen dados por las expresiones siguientes:

Los parámetros H son muy apropiados para la descripción del transistor. En particular β es h21, y así suele apareceren las hojas de datos (HFE)
Parámetros híbridos, G
Los términos de G vienen dados por las expresiones siguientes:

Los parámetros G son muy apropiados para la descripción de las válvulas termoiónicas.
Parámetros T
Los parámetros T expresan las magnitudes de una puerta en función de las de la otra. Son útiles para la conexión de cuadripolos en cascada.

Análisis
Para el cálculo de losparámetros de un cuadripolo es necesario resolver el circuito que lo compone y, conocidos v1, v2, i1 e i2, se puede obtener cualquiera de las matrices. Pero para hacer esto, se puede optar por una estrategia que simplifica los cálculos.
Supongamos que queremos calcular (Z). De las expresiones anteriores, vemos que si
Y, haciendo
lo que permite obtener (Z) sin necesidad de calcular toda lared.
Del mismo modo, haciendo v1 = 0 y v2 = 0, se calcula (Y). Para los híbridos se elige, igualmente, el parámetro que se debe anular.
Las corrientes se anulan dejando la puerta del cuadripolo sin conexión, mientras que las tensiones se anulan cortocircuitando el terminal. En la práctica, esto se realiza mediante ensayos.


Representación conceptual de la interconexión de cuadripolos...