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AMPLIFICADORES DE POTENCIA

 

OPERACIÓN EN CLASE B

 

Un amplificador de audio en clase B utiliza un transistor para amplificar la porción positiva de la señal de entrada y otro transistor para amplificar la porción negativa de la señal de entrada.  Esto les da la ventaja de que, mientras no exista señal de entrada, en la carga no se disipa potencia.

 

 

Circuitos EC push-pull

 

            En la figura 12 se muestra un circuito EC push-pull. Las señales de entrada a las bases, que son iguales y con 180º de desfasamiento entre ellas, se toman de un transformador con derivación central. En forma alterna, se pueden tomar de un divisor de fase, como se muestra en la figura.

 

Figura 12. Amplificador pushpull.

 

            La operación del circuito se analiza viendo uno de los transistores, como se muestra en la figura 13(a). Las líneas de carga se muestran en la figura 13(b). La corriente, ICQ se coloca en cero de manera tal que el transistor conduce sólo para una señal de entrada positiva.

 

Figura 13.  Amplificador de un solo transistor de la figura 12.

 

            Este amplificador actúa sólo durante el semiciclo positivo de la señal de entrada (si ésta es una onda sinusoidal).  En este circuito son válidas las ecuaciones contenidas en la tabla 2, que también lo son para el amplificador que actúa durante el semiciclo negativo.

 

 

Amplificador de simetría complementaria

 

            Se puede diseñar un amplificador de potencia push - pull sin utilizar transformadores o divisores de fase si se recurre a un transistor PNP y uno NPN con características simétricas. El circuito es como se muestra en la figura 14. Este circuito se llama comúnmente amplificador de potencia con simetría complementaria. Debido a que se utilizan dos fuentes de energía de polaridad opuesta, la tensión en cd en a unión entre los dos emisores es cero.

 

Figura 14.  Amplificador de simetría complementaria utilizando dos fuentes.

 

            A la derecha de la figura 14, se muestra los semiciclos de operación de cada transistor de este amplificador.

 

            Este sistema es poco práctico ya que emplea dos fuentes de tensión.  Si se revisa el circuito para aislar la carga con un capacitor, se puede utilizar una fuente de energía simple. Este circuito modificado se muestra en la figura 15(a). El capacitor bloquea la componente continua Vcc/2 de la carga, también proporciona la tensión de suministro a Q2 cuando Q1 no conduce. Esto es, el capacitor se carga al valor en DC de Vcc/2 en la unión de los dos emisores.

 

Figura 15.  Amplificador de simetría complementaria usando solo una fuente de tensión.

 

            Como se muestra en la figura 15(b), la línea de carga de DC es aún vertical, ya que el capacitor actúa como circuito abierto para cd. Dado que el amplificador opera en clase B, ICQ se coloca en cero.

 

            Con el objeto do eliminar las distorsiones de cruce en los amplificadores push-pull, como la que se muestra en la figura 16, se acostumbra hacer circular una corriente baja en ambos transistores de tal manera que circule corriente en el circuito de salida también cuando no haya señal de entrada o la misma sea muy pequeña.

 

Figura 16. Distorsión de transmisión o de cruce.

 

            Un amplificador que elimina las distorsiones de cruce y que no contiene transformador de entrada ni transformador de salida, los que complican el circuito del amplificador y lo encarecen, se describe en la figura 17. Este amplificador de potencia se denomina amplificador de simetría comple­mentaria con compensación por diodo.

 

            Este circuito es en realidad un nuevo tipo de amplificador push - pull com­puesto de dos transistores en conexión seguidor emisor. Los resistores R1 y R2 y los diodos D1 y D2 son los encargados de la polarización adecuada y de hacer circular una corriente pequeña a través de los transistores duran­te todo el período. De esta manera se anulan las distorsiones de cruce.

 

Figura 17.  Amplificador de potencia de simetría complementaria con compensación por diodo.

 

            La amplificación de tensión de esta etapa es cercana a la unidad.    En la tabla 4 se muestran las ecuaciones respectivas a cada uno de los amplificadores de simetría complementaria.

 

Tabla 4.  Ecuaciones de los amplificadores de simetría complementaria utilizando una fuente

 

Resistencia de entrada

Punto de operación

VCEQ = 0.5VCC

ICQ » 0

Ganancia de corriente

Potencia

 

            Válido también para el amplificador de simetría complementaria utilizando solo una fuente y para el amplificador con compensación por diodo. Para éste último, la corriente de los diodos está dada por la siguiente expresión:

 

 

 

donde Vf es la tensión de activación del diodo que, si es de silicio, es de 0.7V.

 

 

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