Amplificadores de Potencia(II)

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TEMA 5:AMPLIFICADORES DE POTENCIA

CLASE A

5.4.-5.4.- Amplificador de potencia clase A Amplificador de potencia clase ACaractersticas generales:Caractersticas generales:

"""" Circula corriente en la salida durante todotodoel periodo de la entrada, incluso en ausenciade sta. Cuando no hay entrada, tenemosla mxima prdida de potencia.

#### Son idnticos a sus equivalentes de sealdbil, pero con transistores de potencia.

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CLASE A

$$$$ Trabajan prximos a la zona no linealno lineal dela caracterstica V I distorsindistorsinsignificativasignificativa.

%%%% Punto Q Q en el centrocentro de la parte recta recta dela caracterstica de transferencia dinmica.

&&&& Rendimiento mximo del 50% 50%, pero en laprctica est entre el 20 -35%.

&&&& """" Podemos distinguir dos tipos, segn suacoplo a la carga: Acoplo directo y acoplopor transformador.

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CLASE A

Clase A con acoplo directo a la cargaClase A con acoplo directo a la carga

Recta de carga esttica = dinmicaRecta de carga esttica = dinmica.Situaremos Q en el centro de stas rectaspara que la excursinexcursin de la corriente desalida sea mxima mxima.

Entrada

R1 RL

VCC

R2

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CLASE A

CCCEmx VV = 2

VV CEmxCEQ =

L

CCCmx R

VI =

2

III CmxmxCQ ==

Cmx

CEmx

Cmx

CCL I

V

I

VR ==

La potencia de salida ser:

La potencia mxima disipada por el transistorser:

L

2CC

2L

L2CC

L2efL R8

V

R8

RVRIP

=

==

L

2CC

CQCEQD 4R

VIVP ==

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CLASE A

La potencia suministrada por la fuente dealimentacin ser:

El rendimiento ser:

Resumiendo:

Para obtener 4 vatios en la carga,Para obtener 4 vatios en la carga,debemos disear una fuente de 16 vatios ydebemos disear una fuente de 16 vatios yelegir un transistor de 8 vatios.elegir un transistor de 8 vatios.

L

2CC

CQCCCC 2R

VIVP ==

25%0,252RV

8RV

P

P

L2CC

L2CC

CC

L ==== mm

LMXCC

LMXDMX

P4P

P2P

=

=

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CLASE A

5.5.-5.5.- Distorsin en clase A Distorsin en clase A

En la prctica, el rendimiento de losamplificadores no coincideno coincide con el obtenidotericamente. Una causacausa de sta variacines la distorsindistorsin o variacin de la forma de laseal de salida con respecto a la de entrada.

Factores que provocan la distorsin:Factores que provocan la distorsin:

FFFF Alinealidad de las carctersticas deltransistor.

FFFF Colocar la recta de carga dinmicaprxima a la zona de ruptura por avalancha.

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CLASE A

FFFF Disminucin de hFE con el aumento IC.FFFF En la caracterstica de entrada, debido aque la respuesta es del tipo diodo.

$$$$ Consecuencia: Consecuencia: La potencia total desalida ser mayor que la debida solo alfundamental, tal y como hemos apreciado enlos clculos anteriores.

LLLLSe comete mucho error al considerarSe comete mucho error al considerarpara el clculo de la potencia de salidapara el clculo de la potencia de salidatotal slo la componente fundamental?total slo la componente fundamental?

Aunque:2

RVRIP L21L

2ef1 ==

( )

( ) 122mxI

2mxN

2mxI

2mxIIL2

mxI

L2mxN

2mxIL

2efLtotal

PHD1I

I...

I

I1

2

RI

2

RI...IRIP

+=

+++=

=++==

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CLASE A

En la expresin anterior, HD representa ladistorsin armnica total. Si, por ejemplo, ladistorsin total es del 10% (valor elevado) laexpresin anterior quedara as:

JJJJ que como podemos comprobar, suponeslo un 1% del total de la potencia de salida.

Ejemplo 5.1:

Tenemos un transistor cuyas carac-tersticas de entrada y salida son lasrepresentadas a continuacin. Estetransistor forma parte de un amplificadorde potencia en clase A con acoplo portransformador y RL = 10WW . Calcular ladistorsin del segundo armnico ycomparar la potencia de salida debidaslo al armnico fundamental y lapotencia de salida total.

( )( ) 112L P1.01P0.11P =+=

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CLASE A

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CLASE A

El valor de la corriente de colector con seal,viene determinada por la siguiente expresin:

Consideramos tres fases de excitacin:wt = 0, wt = p /2 y wt = p .

wt = 0 iC = Icmxwt = p /2 iC = ICQwt = p iC = ICmn

Y obtenemos finalmente:

B0 = -0,025mA B1 = -0,62mA

B2 = -0,025mA

Definimos el coeficiente de distorsin delcoeficiente de distorsin delarmnico armnico nn mediante la expresin:

...cos2wtBcoswtBBI(t)i 210CQc ++++=

1

nnn B

BHDHF == %4HD2 =

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CLASE A

La potencia de salida debida al armnicofundamental viene dada por:

Vamos a definir el factor de distorsin ofactor de distorsin odistorsin total (en %):distorsin total (en %):

La potencia total de salida viene dada por laexpresin:

Para nuestro caso:

No cometemos demasiado error siconsideramos como potencia total de salidala debida slo al armnico fundamental.

W6'L

21'

L2ef1 10922.12

RBRIP -=

==

...HDHDHDTHD 2423

22 +++=

( ) ( ) 12322'L

23

22

21

21

21

L P...HDHD12

R...BBB

B

BP +++=

+++=

( ) W101.925PD1P 612L -=+=

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CLASE A

5.6.-5.6.- Amplificador de potencia Clase B Amplificador de potencia Clase B

Caractersticas generales:Caractersticas generales:

"""" La seal de salida circula durante ciclode la entrada (180 a la salida cuando laentrada es senoidal de 360).

#### El transistor se polariza en el lmite decorte en ausencia de entrada, IC = 0.

$$$$ Rendimiento terico mximo = 78.5%; enla prctica: 50% ... 65%.

%%%% Admiten entradas de mayor amplitud queen clase A.

&&&& Introducen mucha distorsin. Se utilizannormalmente en montajes de contrafase

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CLASE A

5.7.-5.7.- Amplificador de potencia Clase AB Amplificador de potencia Clase AB


"""" La seal de salida circula ms de unsemiciclo y menos de un ciclo de la seal deentrada.

#### Es un caso intermedio entre la clase A y laB. Se configuran en montaje en contrafase.

$$$$ Con seales de alto nivel, su comporta-miento tiende a clase B con < rendimiento.En reposo circula una pequea corrienteesttica.

%%%% No presentan distorsin de cruce.

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CLASE A

5.8.-5.8.- Amplificador de potencia Clase D Amplificador de potencia Clase D


"""" Son usados en la tcnica de modulacinde impulsos.

#### Poseen un excelente rendimiento,pudiendo superar incluso el 85%

$$$$ El transformador de salida es menosvoluminoso, menos pesado y ms barato.

%%%% Se pueden conseguir diseos de elevadapotencia, con el empleo de Mosfet.

Modulacin en ancho de impulsoModulacin en ancho de impulso

Para amplificar una seal analgica medianteelementos que trabajen en conmutacin, losamplificadores en clase Dclase D la modulan enancho de impulso, obtenindose una ondarectangular llamada portadoraportadora, cuyo valormedio es proporcional a la seal analgicaoriginal.

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CLASE A

Para modular en ancho de impulso secompara la seal a modular con una onda endiente de sierra. La frecuencia de esta ltimadebe ser superior a la de la seal a modular,debiendo ser tericamente como mnimo deldoble para no perder informacin.

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