Amplificador de potencia de audio

Transcripción

1 Amplificador de potencia de audio Evolución desde un amplificador básico a un amplificador operacional y su utilización como amplificador de potencia de audio

2 Amplificador de tres etapas con realimentación total Se logra estabilizar la polarización y la ganancia de tensión Tiene relativamente alta impedancia de entrada y baja de salida Se obtiene baja distorsión armónica

3 Identificamos el realimentador y redibujamos (Considerando solamente el comportamiento en alterna)

4 El diseño anterior se puede mejorar notablemente empleando en la primera etapa un par diferencial Notar que la eficiencia es muy baja debido a la polarización de la tercera etapa por medio de una resistencia (R7)

5 Se mejora el rendimiento incorporando un carga activa para la tercera etapa, de manera de llevar el rendimiento cerca del máximo posible para la clase A Analizar el rendimiento de la etapa de salida clase A

6 Eliminación del capacitor de salida C2 Se divide la fuente fijando el punto medio como común (masa) Ahora puedo conectar directamente la carga sin C2 Notar que ya no es necesario el divisor resistivo para la polarización de la base de T1 Analizar el funcionamiento y el rendimiento de la etapa de salida clase A

7 Mejorando la etapa de salida Cambiando la etapa de salida de clase A a clase B

8 Transferencia de la etapa de salida clase B V O VCC+ V BE5 = - 0,7V V BE4 = 0,7V V I VCC-

9 Deformación de la señal de salida por cruce

10 Corrección del cruce por realimentación V O V I V O V I

11 Corrección del cruce por polarización Con fuente de polarización V O V I

12 Corrección del cruce por polarización Con resistor térmico

13 Corrección del cruce por polarización Con diodos El diodo tiene menor inercia térmica que el termistor y su deriva térmica es similar a la del transistor

14 Corrección del cruce por polarización Con transistor El transistor permite reemplazar a varios diodos con el circuito multiplicador de Vbe y tiene las misma deriva térmica que la juntura base emisor de los transistores de salida

15 Mayor estabilidad térmica de etapa de salida Se logra agregando una resistencia en serie con los emisores de los transistores de salida de manera de lograr una realimentación en su polarización

16 Mejoramiento del comportamiento de la segunda etapa Se logra aumentando el beta de los transistores de salida con tecnología Darlington de manera que se logre el aumento de la ganancia de la segunda etapa aislándola de la impedancia de carga

17 Mejoramiento del comportamiento de la segunda etapa Se incrementa la ganancia de tensión de la segunda etapa mediante el aumento de la impedancia vista por el colector del transistor T3 Una forma es mediante la tecnología Bootstrap (tirabotas).

18 Mejoramiento del comportamiento de la segunda etapa Otra forma es mediante la implementación de una carga activa

19 Mejoramiento del comportamiento de la segunda etapa La batería auxiliar se reemplaza por una tensión de referencia lograda con dos diodos

20 Mejoramiento del comportamiento de la primera etapa Se reemplaza la resistencia de polarización del par diferencial por una fuente de corriente Se logra mejorar el manejo de tensiones de modo común y el CMRR

21 Mejoramiento del comportamiento de la primera etapa Otra mejora importante es reemplazar la carga resistiva de T1 por una activa lograda con un espejo de corriente Se logra duplicar la ganancia de la primera etapa

22 Mejoramiento del comportamiento de la primera etapa Para mejorar la linealidad de la etapa de entrada se agrega realimentación local por medio de resistencias en los emisores

23 Amplificador de audio = Amplificador Operacional

24 Amplificador de audio de potencia Especificaciones Potencia de salida = 50W sobre 8 ohm a 1KHz con THD 0,01% Potencia de salida = 80W sobre 4 ohm a 1KHz con THD 0,02% Distorsión armónica total = 0,01% de 20 Hz a 20KHz a 1W/8ohm Distorsión por intermodulación = 0,01 % a 1W/8ohm Distorsión por intermodulación transitoria (TIM)= rara vez especificado Ancho de banda = 10 Hz a 100 KHz a 1W/8ohm Ancho de banda de potencia = 10 Hz a 50 KHz a 50W/8ohm Sobreimpulso de la tensión de salida = rara vez especificado Factor de amortiguamiento = 200 Impedancia de entrada = 50 Kohm Tensión de offset a la salida = ±20mV entre 20 y 50 ºC de temp. amb. Consumo sin señal = 5W Protección contra cortocircuito a la salida Protección contra tensión continua a la salida