TAREA 6 Clases de amplificadores

Transcripción

1 TAREA 6 Clases de amplificadores Los amplificadores de potencia se clasifican de acuerdo con el porcentaje de tiempo que la corriente de colector es diferente de cero. Existen cuatro clasificaciones principales: clase A, clase B, clase AB y clase C. Operación en clase A. En la operación de clase A, el amplificador reproduce totalmente la señal de entrada. La corriente de colector es distinta de cero todo el tiempo. Este tipo de operación es ineficiente ya que, aun sin la señal de entrada, Icq es diferente de cero y el transistor disipa potencia en condición estática o de reposo. En la figura se ilustran las curvas características para la operación en clase A. La corriente Icq, se sitúa por lo general en el centro de la línea de corriente de colector resultante de salida. Nótese que la entrada senoidal se dibuja con la ordenada alineada con la línea de carga. Las variaciones en Vce provocan variaciones proporcionales en la corriente de colector, las cuales se leen proyectando el valor de Vce a la línea de carga y luego en forma horizontal al eje ic. Nótese que si se evitan las porciones no lineales de las curvas de operación (regiones sombreadas del diagrama), una entrada senoidal provoca una salida senoidal.

2 Operación en clase B. En la operación en clase B, se utiliza un amplificador para amplificar el semiciclo positivo de la señal de entrada, mientras que un segundo amplificador amplifica el semiciclo negativo. La configuración de este amplificador se conoce como pushpull o de simetría complementaria. Como un transistor puede responder solo a medio ciclo, se requieren dos transistores para producir la onda completa. Cada uno de los transistores se polariza en el corte en lugar del punto medio del intervalo de operación, como es el caso para la operación en clase A. Cada transistor opera la mitad del tiempo, de modo que la corriente de colector de cada uno es diferente de cero el 50% del tiempo. La ventaja de la operación en clase B es que la corriente de colector es cero cuando la señal de entrada al amplificador es cero. Por lo tanto, el transistor no disipa potencia en condición de reposo. Entre las desventajas del amplificador clase B esta la inclusión de la región no lineal de corte en el intervalo de operación. Esto es, a diferencia de la simulación

3 en clase A, no es posible eliminar el 5% de la región de operación. Por lo tanto, la distorsión que se produce cera del punto Q se incluye en la señal de salida. En la figura siguiente se ilustra una curva característica típica para un par de transistores en la configuración push-pull. Como dos transistores están conectados, con el colector de uno de ellos a continuación del emisor del otro, se repiten las curvas para el segundo transistor, pero se invierten los signos de la corriente de colector y la tensión colector emisor. Esto es, las dos cantidades aumentan hacia abajo y a la izquierda, respectivamente, para las características del segundo transistor. En la posición superior izquierda de la figura se muestra una típica forma de onda de salida. Nótese que el primer transistor produce la parte positiva de la salida y el segundo la parte negativa. Nótese también que en la figura (a) y (b) se muestra alguna distorsión cerca del punto ic=0. Cuando estas dos curvas se suman, se produce la salida mostrada en la figura (c). Esta recuerda la entrada senoidal, aunque la forma de onda esta distorsionada cerca del cruce del eje. Es importante que los dos transistores en configuración push-pull sean iguales. De esta forma, las porciones positiva y negativa de la entrada se amplifican en la misma proporción.

4 Operación en clase AB La operación en clase A tiene la ventaja de contar con una pequeña distorsión mientras que en clase B tiene la de una mayor eficiencia. La operación en clase AB se encuentra entre estos dos extremos. El punto Q se sitúa ligeramente por arriba del valor de corte, por lo que se halla en el limite inferior de la porción lineal (sin distorsión) de las curvas de operación. El transistor soporta entonces una corriente de colector diferente de cero un poco mas del 50% del tiempo. En la siguiente figura se ilustra la curva de operación para una entrada senoidal y una operación en clase AB. Nótese que con un solo transistor, si la entrada es una sinusoide, el amplificador distorsiona bastante la porción negativa de la

5 onda. El amplificador en clase AB es adecuado solapar ala parte positiva de la onda de entrada. Se deberá condicionar que la entrada nunca sea negativa o será necesario un arreglo push-pull. Operación en clase C. La línea de carga de un amplificador en clase C se muestra en la siguiente figura, donde Vbeq se sitúa en un valor negativo. El transistor se polariza con una Vbb negativa. Por tanto, solo conduce cuando la señal de entrada se encuentra arriba de un valor positivo específico. La salida es inferior a un medio de una sinusoide y la corriente de colector es diferente de cero menos del 50% del tiempo. Si una sinusoide es la entrada a un amplificador clase C, la salida consiste en picos a la frecuencia de entrada. Esto se muestra a la izquierda de la figura. Como esta es una señal periódica, contiene un componente a la frecuencia fundamental, la salida es una señal senoidal a la misma frecuencia que la entrada. Este método se utiliza a menudo si la señal por amplificar es ya sea una sinusoide

6 pura o bien una señal mas general con un intervalo limitado de frecuencias. Los amplificadores clase C son capaces de proporcionar grandes cantidades de potencia. Se utilizan a menudo para etapas de potencia de transmisores, donde se incluye un circuito sintonizado para eliminar los armónicos mayores en la señal de salida. ANTERIOR INDICE SIGUIENTE