AMPLIFICADORES DE POTENCIA
En la figura 21 se ilustra
el par Darlington. Dicho par es una configuración compuesta de dos
transistores en cascada. Esta combinación de transistores posee algunas
características deseables que la hacen más útil que un solo transistor en
ciertas aplicaciones. Por ejemplo, el circuito tiene alta impedancia de
entrada, baja impedancia de salida y alta ganancia de corriente. Una
desventaja del par Darlington es que
la corriente de fuga del primer transistor es amplificada por el segundo. |
Figura 21.
El par Darlington |
Si los dos transistores se conectan de la manera mostrada
en la figura 21, los betas de los dos transistores se multiplican, formando una
combinación que parece un solo transistor de b alta. El par Darlington se puede utilizar en configuraciones EC o ES.
La impedancia de entrada de ambos transistores no es la misma,
ya que el punto de operación del
primer transistor es diferente del segundo. Esto se debe a que la carga
equivalente en el primer transistor es b2(RE || RL), mientras que la carga en el segundo transistor es
sólo RE || RL. En
la práctica, el primer transistor puede tener un manejo de potencia menor que
el segundo.
La resistencia de entrada del segundo transistor constituye la
carga del emisor del primer transistor.
Figura 22. Par Darlington en emisor común
(EC)
Tabla 5.
Ecuaciones del amplificador Darlington EC
Resistencia de entrada |
Rent
= R1 || R2 || (rp1 + b1rp2) |
Ganancia de corriente |
|
Ganancia de voltaje |
|
Aunque normalmente se considera que
éste es un amplificador de ganancia de tensión, dicho amplificador puede proporcionar
altas ganancias de corriente debido a su resistencia de entrada extremadamente
grande. Varias configuraciones de amplificadores con la resistencia de emisor
en cortocircuito tienen excelentes ganancias de tensión, pero baja resistencia
de entrada, lo que redunda en una baja ganancia de corriente. Sin embargo, este
amplificador proporciona no sólo buena ganancia de tensión, sino también
excelente ganancia de corriente.
Algunos fabricantes empaquetan el par Darlington en un
solo paquete con tres terminales externas únicamente. Los pares Darlington
empacados en un circuito integrado están disponibles con betas de hasta 30
000. En el anexo 9 se
presenta la data sheet de los pares Darlington BDX42, BDX43 y BDX44 de Philips
Semiconductors.
Aunque el circuito Darlington se puede ver como un solo
transistor, existen algunas diferencias potenciales importantes. Una de ellas
es la velocidad de operación. Cambiar la tensión a través de la unión de un transistor
requiere una cantidad finita de tiempo, ya que se deben mover electrones. De
hecho, conforme aumenta la capacitancia, aumenta la constante de tiempo de
cualquier combinación RC y disminuye la velocidad de operación. Como el
circuito Darlington tiene dos uniones base-emisor en serie una con la otra, la
combinación tiende a operar de forma más lenta que un solo transistor. Para
acelerar la operación, se coloca un resistor entre el emisor del primer
transistor y la base del segundo. Estos resistores tienen valores típicos de
varios cientos de ohms para transistores de potencia y varios miles para
transistores de señal. Además, como hay dos uniones base-emisor, en vez de 0.7
V se tiene una VBE = 1.4 V en total.
Figura 23. Par
Darlington en emisor seguidor (ES)
En la figura 23 se ilustra el par Darlington en
emisor seguidor, este circuito se caracteriza por poseer una resistencia de
entrada y una ganancia de corriente mucho más grandes que las del par. Este sistema se emplea en la construcción de
amplificadores clase A.
Figura 24. Amplificador de simetría complementaria con par Darlington
Se puede diseñar un amplificador de
alta ganancia de corriente utilizando la conexión de un par Darlington y
transistores. Dicho amplificador se ilustra en la figura 24. Esta configuración
se conoce como amplificador clase AB cuasicomplementario con par Darlington, e
incorpora un par Darlington con transistores NPN y un par retroalimentado
consistente en un transistor NPN y uno PNP.
Los transistores Q2 y Q4 son transistores NPN similares
capaces de manejar alta potencia. Los transistores Q1 y Q3 son complementarios
y no necesitan manejar alta potencia. La carga efectiva para Q1 y Q3 es bRL (donde b es la ganancia de
corriente del transistor de salida), que es grande comparada con RL. Por tanto,
el punto de operación para estos transistores es mucho menor en la línea de
carga que el de los transistores Q2 y Q4.
La señal de entrada positiva provoca
que Q1 conduzca, pero Q3 permanece en corte ya que se trata de un transistor
PNP. Conforme la señal de entrada se hace negativa, Q1 se corta y Q3 conduce.
Así, el circuito de entrada opera como el amplificador de potencia de simetría
complementaria analizado antes. El resistor se puede ajustar para minimizar la
distorsión de cruce por cero permitiendo que conduzcan tanto Q1 como Q2 cuando
la señal de entrada está cercana a cero.
José E. Niño, joseddon@yahoo.com
https://www.angelfire.com/al2/Comunicaciones/enlaces.html
Universidad del Táchira
Departamento de Ingeniería Electrónica
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