¿Cuándo se utiliza un diodo varactor en circuitos electrónicos?

¿Cuándo se utiliza un diodo varactor en circuitos electrónicos?

Un diodo varactor, también conocido como un diodo de capacitancia variable or diodo varicap, es un tipo de diodo que está diseñado específicamente para variar su capacitancia con el voltaje aplicado. Esta característica única lo hace muy útil en varios circuitos electrónicos.

Los diodos varactor se utilizan principalmente en aplicaciones donde es necesario controlar o variar la capacitancia. Una aplicación común será en oscilador controlado por voltajes (VCO), donde la capacitancia del diodo varactor se ajusta para controlar la frecuencia de el oscilador. Esto permite modulación de frecuencia precisa y sintonizando radio y sistemas de comunicación.

Otro uso importante de diodos varactor está en los sintetizadores de frecuencia, donde se emplean para generar frecuencias estables y precisas. Variando la capacitancia del diodo varactor, diferentes frecuencias Se pueden seleccionar y combinar para producir. la frecuencia de salida deseada.

Además, los diodos varactor encuentran aplicaciones en bucles de bloqueo de fase (PLL), filtro controlado por voltajes y Circuitos de control automático de frecuencia (AFC). También se usan en circuitos electrónicos de sintonización, Tal como en receptores de televisión y radio, ajustar la frecuencia de sintonización.

Puntos clave:

Aplicación Descripción
Osciladores controlados por voltaje (VCO) Los diodos varactor se utilizan para controlar la frecuencia de los osciladores.
Sintetizadores de frecuencia Los diodos varactor ayudan a generar frecuencias estables y precisas.
Bucles de enganche de fase (PLL) Los diodos varactor se utilizan en circuitos PLL para control de frecuencia.
Filtros controlados por voltaje Los diodos varactor se utilizan para ajustar la frecuencia de corte de los filtros.
Circuitos de control automático de frecuencia (AFC) Los diodos varactor ayudan a mantener una frecuencia constante en los sistemas electrónicos.
Circuitos electrónicos de sintonización. Los diodos varactor se emplean para ajustar la frecuencia de sintonización en los receptores.

Comprensión de los diodos varactores

Definición de diodo varactor

Un diodo varactor, también conocido como un voltaje-condensador controlado, es un tipo de diodo que exhibe una capacitancia variable cuando se somete a an voltaje aplicado. Es un componente crucial en circuitos electrónicos y hallazgos amplia utilización en diversas aplicaciones como modulación de frecuencia, oscilador controlado por voltajes, sintonización, capacitancia controlada por voltaje, reactancia controlada por voltaje, filtro controlado por voltajes, multiplicadores de frecuencia, desfasadores, amplificadores controlados por voltaje, atenuadores controlados por voltaje, líneas de retardo controladas por voltaje, retardos controlados por voltaje, fase controlada por voltaje cambiadores, fase controlada por voltaje retrasos, fase controlada por voltaje moduladoresy fase controlada por voltaje cambiadores

El diodo varactor opera en base a el principio of el ancho de la región de agotamiento controlada por voltaje. La región de agotamiento is la región in un dispositivo semiconductor donde sin operadores de carga móvil están presentes. En un diodo varactor, la anchura de la región de agotamiento cambia con la voltaje aplicado, lo que resulta en un cambio en la capacitancia del diodo.

Cuándo un voltaje de polarización inversa se aplica al diodo varactor, la región de agotamiento se ensancha, reduciendo el área efectiva disponible para almacenamiento de carga. Esto lleva a un descenso en la capacitancia del diodo. Por el contrario, cuando un voltaje de polarización directa se aplica, la región de agotamiento se estrecha, aumentando el área efectiva y aumentando así la capacitancia.

La relación entre la capacitancia (C) y la voltaje aplicado (V) puede describirse por la siguiente ecuación:

C = \frac{C_{0}}{\sqrt{1 + \frac{V}{V_{0}}}}

Lugar:
- C es la capacitancia del diodo varactor
- C0 es la capacitancia de polarización cero
- V
is las voltaje aplicado
- V0
es el voltaje al cual la capacitancia se reduce a la mitad de su valor de polarización cero

Cómo funcionan los diodos varactores

Los diodos varactor se utilizan comúnmente en circuitos electrónicos que requieren capacitancia controlada por voltaje. Son particularmente útiles en aplicaciones donde la capacitancia necesita ajustarse o modularse en función de una señal de voltaje externo.

Uno de los servicios de firma de las aplicaciones primarias de diodos varactor está en oscilador controlado por voltajes (VCO). Los VCO son circuitos electrónicos que generan una señal de salida con una frecuencia que puede ser controlada por un voltaje de entrada. Al incorporar un diodo varactor en el circuito VCO, la frecuencia de la señal de salida se puede ajustar variando el voltaje aplicado al diodo varactor.

Otra aplicación de diodos varactor está en multiplicadores de frecuencia. Multiplicadores de frecuencia Son circuitos que generan una señal de salida con una frecuencia que es un múltiplo of la frecuencia de la señal de entrada. Los diodos varactor se utilizan en estos circuitos al control el factor de multiplicación de frecuencia ajustando la capacitancia.

Los diodos varactor también se utilizan en desfasadores, que se utilizan para cambiar la fase de una señal. Al variar la capacitancia del diodo varactor, se puede ajustar el cambio de fase de la señal, lo que permite un control preciso sobre la fase.

In filtro controlado por voltajes, los diodos varactor se utilizan para ajustar la frecuencia de corte del filtro cambiando la capacitancia. Esto permite que el filtro pase o atenúe selectivamente frecuencias específicas basado en el voltaje aplicado.

En general, los diodos varactores funcionan un papel crucial en diversos circuitos electrónicos y aplicaciones donde se requiere capacitancia controlada por voltaje. Sus abilidades para modular la capacitancia basándose en an voltaje aplicado los convierte en componentes versátiles en el campo de la electrónica.

Aplicaciones de diodos varactor en circuitos electrónicos

Varactor nivel
Imagen de https://en.wikipedia.org/wiki/User_talk:Shaddack – Wikimedia Commons, Wikimedia Commons, con licencia CC BY-SA 4.0.

Modulación y demodulación de frecuencia

Diodos varactor, también conocidos como condensadores controlados por voltaje, se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos para modulación de frecuencia (FM) y demodulación. En FM, la frecuencia de una señal portadora se varía de acuerdo con la señal moduladora. Los diodos varactor se utilizan para lograr esta modulación de frecuencia variando la capacitancia en un circuito de tanque LC. Al aplicar un voltaje variable a través del diodo varactor, la capacitancia cambia, Dando como resultado un cambio correspondiente en la frecuencia de resonancia de el circuito del tanque. Esta técnica de modulación Se utiliza comúnmente en aplicaciones como radiodifusión e inalámbricas sistemas de comunicación.

Para la demodulación, se pueden utilizar diodos varactor junto con otros componentes para recuperar la señal moduladora original en la señal portadora de FM. El diodo varactor actúa como un condensador dependiente de la frecuencia, Lo que permite el circuito demodulador extraer la señal moduladora filtrando selectivamente la frecuencia portadora. Este proceso es esencial para recuperarse señales de audio o datos en transmisiones FM.

Osciladores controlados por voltaje

Otra aplicación importante de diodos varactor está en oscilador controlado por voltajes (VCO). Los VCO son circuitos electrónicos que generan una señal de salida con una frecuencia que puede ser controlada por un voltaje de entrada. Los diodos varactor se utilizan en VCO para proporcionar capacitancia controlada por voltaje, que a su vez controla la frecuencia de el oscilador.

In un circuito VCO, el diodo varactor normalmente está conectado en paralelo con un circuito de tanque resonante. Al variar el voltaje a través del diodo varactor, la capacitancia cambia, Dando como resultado un cambio correspondiente en la frecuencia de resonancia de el circuito del tanque. Esto permite un ajuste preciso de el oscilador frecuencia en un amplio rango. Los VCO encuentran aplicaciones en varios sistemas electronicos, incluidos sintetizadores de frecuencia, bucles de fase bloqueada y dispositivos de comunicación inalámbrica.

Filtros de paso de banda

Los diodos varactor también se utilizan en el diseño de controlado por voltaje filtros de paso de banda. Filtros de paso de banda Son circuitos electrónicos que permiten un rango específico de frecuencias para pasar mientras se atenúan las frecuencias exteriores este rango. Al incorporar diodos varactores en el circuito de filtro, la frecuencia central y el ancho de banda del filtro se puede controlar variando el voltaje a través los diodos.

La capacitancia controlada por voltaje. of los diodos varactor permite el ajuste of la frecuencia de resonancia del filtro y ancho de banda. Esto permite que el filtro se adapte a los cambios. condiciones de señal o para ser sintonizado dinámicamente diferentes rangos de frecuencia. Controlado por voltaje filtros de paso de banda Se utilizan comúnmente en aplicaciones como inalámbricas. sistemas de comunicación, sistemas de radar y procesamiento de audio.

En resumen, los diodos varactores juegan un papel crucial en diversas aplicaciones dentro de circuitos electrónicos. Desde la modulación y demodulación de frecuencia hasta oscilador controlado por voltajes y filtros de paso de banda, estos dispositivos versátiles proporcionar la capacitancia necesaria controlada por voltaje y reactancia para lograr control de frecuencia preciso y procesamiento de la señal.

Cuándo utilizar un diodo varactor en un circuito

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Imagen de Д.Ильин – Wikimedia Commons, Wikimedia Commons, con licencia CC BY-SA 4.0.
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Imagen de señor rf – Wikimedia Commons, Wikimedia Commons, con licencia CC BY-SA 4.0.

Consideraciones para la utilización del diodo varactor

Diodos varactor, también conocidos como diodo varicaps o diodos de sintonización, son dispositivos semiconductores que exhiben una capacitancia variable con un cambio en la voltaje aplicado. Esta característica única los hace muy útiles en una variedad de circuitos electrónicos donde se requiere capacitancia o reactancia controlada por voltaje.

Aquí están algunas consideraciones clave para utilizar diodos varactor en diseño de circuitos:

  1. Modulación de frecuencia (FM): Los diodos varactor se utilizan comúnmente en circuitos de modulación de frecuencia. Al variar el voltaje a través del diodo, la capacitancia cambia, que a su vez altera la frecuencia de resonancia del circuito. Esto permite un control preciso de la modulación de frecuencia, lo que hace que los diodos varactor sean ideales para aplicaciones como radio sistemas de comunicación.

  2. Oscilador controlado por voltaje (VCO): Los VCO son componentes esenciales in muchos sistemas electronicos, incluidos dispositivos de comunicación inalámbrica y bucles de bloqueo de fase. Los diodos varactor se pueden utilizar en VCO para controlar la frecuencia de oscilación ajustando el voltaje a través del diodo. Esto permite la sintonización y modulación de frecuencia, lo que hace que los VCO sean versátiles y adaptables a diferentes condiciones de funcionamiento.

  3. Capacitancia controlada por voltaje: La capacitancia controlada por voltaje. La propiedad de los diodos varactor los hace adecuados para filtro controlado por voltajes. Al ajustar el voltaje aplicado al diodo, se puede variar la capacitancia, lo que permite un control preciso sobre la frecuencia de corte del filtro. Esta característica es particularmente útil en aplicaciones como ecualizadores de audio y circuitos selectivos de frecuencia.

  4. Multiplicador de frecuencia: Los diodos varactor se pueden emplear en circuitos multiplicadores de frecuencia para generar armónicos más altos de una señal de entrada. Utilizando la propiedad de capacitancia controlada por voltaje, el diodo varactor se puede utilizar para sintonizar la frecuencia resonante de el circuito multiplicador, Dando como resultado la multiplicación de frecuencia deseada.

  5. Cambiador de fase: Los diodos varactor también se pueden utilizar como fase controlada por voltaje cambiaformas. Al variar el voltaje a través del diodo, se puede ajustar el cambio de fase de la señal que pasa a través del diodo. Esta propiedad es valiosa en aplicaciones como antenas de matriz en fase, donde el control preciso durante la fase de las señales transmitidas o recibidas se requiere.

  6. Amplificador controlado por voltaje (VCA): Se pueden incorporar diodos varactor en amplificadores controlados por voltaje para controlar la ganancia de el amplificador basado en el voltaje aplicado. Esto permite el ajuste dinámico de la ganancia, lo que hace que los VCA sean útiles en aplicaciones como control de ganancia automática circuitos y sistemas de modulación de amplitud.

  7. Atenuador controlado por voltaje (VCA): Al igual que los VCA, los diodos varactor también se pueden utilizar como atenuadores controlados por voltaje. Al variar el voltaje a través del diodo, se puede ajustar la atenuación de la señal que pasa a través del diodo. Esta característica es beneficiosa en aplicaciones. donde el control preciso Más de atenuación de la señal se requiere, como en sistemas de comunicación y equipo de sonido.

  8. Línea de retardo controlada por voltaje (VCDL): Se pueden emplear diodos varactor en líneas de retardo controladas por voltaje para controlar el retraso de una señal basada en la voltaje aplicado. Esta propiedad es útil en aplicaciones como sistemas de radar, donde el control preciso Más de temporización de la señal Es crucial.

Situaciones ideales para el uso del diodo varactor

En resumen, los diodos varactores encuentran utilización extensiva en circuitos electrónicos que requieren capacitancia, reactancia o modulación de frecuencia controladas por voltaje. Algunas situaciones específicas donde los diodos varactor son ideales incluyen:

  • Diseño circuitos de modulación de frecuencia para radio sistemas de comunicación.
  • Poner en marcha oscilador controlado por voltajes para dispositivos de comunicación inalámbrica y bucles de bloqueo de fase.
  • Creamos filtro controlado por voltajes para ecualizadores de audio y circuitos selectivos de frecuencia.
  • Construyendo circuitos multiplicadores de frecuencia para generar armónicos más altos.
  • Desarrollando desfasadores para antenas en fase y otras aplicaciones Requiriendo control de fase preciso.
  • Incorpora amplificadores y atenuadores controlados por voltaje para ajuste dinámico de ganancia.
  • Diseño de líneas de retardo controladas por voltaje para sistemas de radar y otras aplicaciones requiriendo precisión temporización de la señal.

Considerando estos factores, ingenieros y diseño de circuitosLos usuarios pueden utilizar eficazmente diodos varactor para lograr la funcionalidad deseada y rendimiento en sus circuitos electrónicos.

Ventajas y limitaciones del uso de diodos varactores

Beneficios de los diodos varactor en circuitos electrónicos

Diodos varactor, también conocidos como diodo varicaps o diodos de sintonizaciónofrecer varias ventajas en circuitos electrónicos. Estas ventajas los convierten en una opción popular para diversas aplicaciones, especialmente en modulación de frecuencia (FM) y oscilador controlado por voltaje (VCO) circuitos. Exploremos algunos de los beneficios del uso de diodos varactor:

  1. Capacidad de sintonización: Los diodos varactor se utilizan principalmente para su capacitancia controlada por voltaje, que permite una sintonización precisa de la frecuencia resonante del circuito. Al variar el voltaje de polarización inversa aplicada al diodo, la capacitancia se puede ajustar, lo que resulta en un cambio en la frecuencia de resonancia. Esta capacidad de sintonización Es crucial en aplicaciones como multiplicadores de frecuencia, desfasadores y filtro controlado por voltajes.

  2. Tamaño Compacto: Los diodos varactor son de tamaño pequeño, lo que los hace ideales para su integración en dispositivos electrónicos compactos. Su pequeño factor de forma permite el diseño de circuitos miniaturizados, lo cual es particularmente ventajoso en dispositivos electronicos portatiles donde el espacio es limitado.

  3. Bajo Consumo De Energía: Los diodos varactor tienen características de bajo consumo de energía, convirtiéndolos en componentes energéticamente eficientes. Esta característica es especialmente beneficiosa en dispositivos alimentados por batería donde eficiencia energetica es crucial para extender duración de la batería.

  4. Rápido Tiempo de Respuesta: Los diodos varactor exhiben tiempos de respuesta rápidos, lo que permite ajustes rápidos en la frecuencia de resonancia del circuito. Esta rápida respuesta Es esencial en aplicaciones que requieren modulación de frecuencia dinámica or fase controlada por voltaje cambiando.

  5. Amplio rango de frecuencia: Los diodos varactor pueden funcionar sobre un amplio rango de frecuencia, convirtiéndolos en componentes versátiles en circuitos electrónicos. Se pueden utilizar en aplicaciones que van desde baja frecuencia procesamiento de la señal a RF de alta frecuencia sistemas de comunicación.

  6. Versatilidad: Los diodos varactor se pueden utilizar en varias configuraciones de circuito, incluidos amplificadores controlados por voltaje, atenuadores controlados por voltaje, líneas de retardo controladas por voltaje y fase controlada por voltaje cambiadores Esta versatilidad los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones, incluidas las inalámbricas sistemas de comunicación, sistemas de radar y sintetizadores de frecuencia.

Desventajas de los diodos varactor

Mientras que los diodos varactor ofrecen varias ventajas, también tienen algunas limitaciones que es necesario considerar en diseño de circuitos. Aquí están algunos inconvenientes del uso de diodos varactor:

  1. Características no lineales: Los diodos varactor exhiben características no lineales de voltaje a capacitancia, lo que puede introducir distorsión en ciertas aplicaciones. Esta no linealidad puede afectar la linealidad y precisión de la sintonización de frecuencia o cambio de fase en circuitos.

  2. Rango de sintonización limitado: El rango de sintonía de diodos varactor está limitado por su relación de capacitancia. Si bien los varactores pueden proporcionar un amplio rango de sintonización, los valores de capacitancia máximo y mínimo alcanzables están determinados por las características específicas del diodo. Esta limitación puede restringir el rango de frecuencias que se pueden sintonizar en determinadas aplicaciones.

  3. Sensibilidad a la temperatura: Los diodos varactor son sensibles a variaciones de temperatura, que puede afectar sus características de capacitancia y sintonización. Cambios en temperatura ambiente puede provocar cambios en la frecuencia resonante o en la fase del circuito, lo que requiere técnicas de compensación de temperatura para operación precisa.

  4. Sensibilidad de voltaje: Los diodos varactor son sensibles a las variaciones en la voltaje aplicado. Las fluctuaciones en el voltaje de polarización pueden provocar cambios en la capacitancia y, en consecuencia, la frecuencia de resonancia. Esta sensibilidad al voltaje Podría requerir circuitos adicionales para estabilizar el voltaje de polarización y asegurar Rendimiento consistente.

A pesar de las estas limitaciones, los diodos varactor permanecen componentes valiosos en circuitos electrónicos, ofreciendo capacidades de ajuste únicas y versatilidad en diversas aplicaciones. Por comprensión sus ventajas y limitaciones, los ingenieros pueden utilizar eficazmente diodos varactor para lograr rendimiento deseado del circuito.

Conclusión

En conclusión, un diodo varactor es un componente crucial en circuitos electrónicos que se utiliza principalmente para aplicaciones de sintonización controladas por voltaje. Su habilidad variar la capacitancia con voltaje aplicado lo hace ideal para modulación de frecuencia, oscilador controlado por voltajes y sintetizadores de frecuencia. Al cambiar el voltaje a través del diodo, se puede ajustar la capacitancia, lo que permite un control preciso sobre la frecuencia del circuito. Esto hace que los diodos varactor sean invaluables en varios sistemas de comunicación, como radios, televisiones y teléfonos móviles. En general, la versatilidad y la eficacia de los diodos varactor los convierten en una herramienta esencial en la electrónica moderna. diseño de circuitos.

¿Cuándo se utilizan diodos varactor en circuitos electrónicos?

Los diodos varactor se utilizan en circuitos electrónicos cuando es necesario ajustar la frecuencia. Estos diodos tienen una propiedad de capacitancia variable que puede alterar la respuesta de frecuencia de un circuito. Su utilización es particularmente destacada en aplicaciones como osciladores controlados por voltaje (VCO) y sintetizadores de frecuencia. Los diodos varactor permiten ajustes de frecuencia precisos, lo que los hace ideales para aplicaciones donde se requiere modulación o sintonización de frecuencia. Para explorar las ventajas de los diodos varactor en la sintonización de frecuencia, visite el artículo sobre “Ventajas de los diodos varactor en la sintonización de frecuencia”.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Para qué se utiliza un diodo varactor?

R1: Se utiliza un diodo varactor para capacitancia controlada por voltaje, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como modulación de frecuencia, oscilador controlado por voltaje, Afinación, reactancia controlada por voltaje, filtro controlado por voltaje, multiplicador de frecuencia, desfasador, amplificador controlado por voltaje, atenuador controlado por voltaje, línea de retardo controlada por voltaje, retardo controlado por voltaje, fase controlada por voltaje palanca de cambios, fase controlada por voltaje demora, fase controlada por voltaje modulador y fase controlada por voltaje palanca de cambios

P2: ¿Cuándo debo usar un diodo en un circuito?

A2: un diodo se usa comúnmente en un circuito al control el flujo of corriente eléctrica. Se puede utilizar para rectificar. señales de CA, proteger componentes sensibles en polaridad inversay generar un voltaje caer. Además, los diodos se utilizan en diversas aplicaciones, como fuentes de alimentación, acondicionamiento de señaly regulacion de voltaje.

P3: ¿Qué es un diodo varactor?

R3: Un diodo varactor es un tipo de diodo que exhibe una capacitancia variable cuando un voltaje se aplica a lo largo sus terminales. También se conoce como un voltaje-condensador controlado or diodo varicap. la capacitancia de un diodo varactor se puede controlar variando el voltaje a través de él, lo que lo hace útil en circuitos controlados por voltaje.

P4: ¿Cuáles son las aplicaciones de los diodos varactor en circuitos electrónicos?

A4: Los diodos varactor encuentran aplicaciones en varios circuitos electrónicos, incluida la modulación de frecuencia, oscilador controlado por voltaje, Afinación, reactancia controlada por voltaje, filtro controlado por voltaje, multiplicador de frecuencia, desfasador, amplificador controlado por voltaje, atenuador controlado por voltaje, línea de retardo controlada por voltaje, retardo controlado por voltaje, fase controlada por voltaje palanca de cambios, fase controlada por voltaje demora, fase controlada por voltaje modulador y fase controlada por voltaje palanca de cambios

P5: ¿Cómo se utiliza un diodo varactor en la modulación de frecuencia?

R5: En la modulación de frecuencia, se utiliza un diodo varactor para variar la capacitancia en un circuito resonante, lo que a su vez cambia la frecuencia de la señal modulada. Al controlar el voltaje a través del diodo varactor, la frecuencia de la señal modulada se puede ajustar, permitiendo modulación de frecuencia precisa.

P6: ¿Cuál es la función de un diodo varactor en un oscilador controlado por voltaje?

A6: En un oscilador controlado por voltaje (VCO), se utiliza un diodo varactor para controlar la frecuencia de la oscilación generada. Al variar el voltaje a través del diodo varactor, la capacitancia cambia, que a su vez altera la frecuencia de resonancia de el oscilador circuito. Esto permite sintonización de frecuencia precisa y modulación.

P7: ¿Cómo funciona un diodo varactor como desfasador?

A7: Como un desfasador, se utiliza un diodo varactor para introducir un cambio de fase variable en una señal. Al controlar el voltaje a través del diodo varactor, la capacitancia cambia, que afecta la fase de la señal que lo atraviesa. Esto permite un control preciso sobre el cambio de fase, lo que lo hace útil en aplicaciones como modulación de fase y cambio de fase.

P8: ¿Cuál es el propósito de un amplificador controlado por voltaje en circuitos electrónicos?

A8: Un amplificador controlado por voltaje. (VCA) se utiliza para amplificar o atenuar una señal de entrada en función de un voltaje de control. Permite control dinámico de la ganancia o atenuación de una señal, lo que la hace útil en aplicaciones como procesamiento de audio, control de ganancia automáticay filtro controlado por voltajes.

P9: ¿Cómo funciona un atenuador controlado por voltaje?

A9: Un atenuador controlado por voltaje. is un dispositivo que puede variar la atenuación de una señal en función de un voltaje de control. Normalmente consiste en resistencias variables or componentes electrónicos que puede ajustar el nivel de señal. Cambiando el voltaje de control, la atenuación de la señal se puede controlar con precisión.

P10: ¿Cuál es la función de una línea de retardo controlada por voltaje?

A10: Una línea de retardo controlada por voltaje se utiliza para introducir un retraso variable en una señal. Controlando el voltaje a través el retraso línea, el retraso El tiempo se puede ajustar. Esto es útil en aplicaciones como sincronización de señal, alineación de fasey procesamiento en el dominio del tiempo.

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