DISEO DE AMPLIFICADOR DE 100W Marco teorico:Clase A

Son amplificadores que consumen corrientes contnuas altas de su fuente de alimentacin, independientemente de la existencia de seal en la entrada. Esta amplificacin presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse una parte importante de la energa que entra en l. Es frecuente en circuitos de audio y en equipos domsticos de gama alta, ya que proporcionan gran calidad de sonido, al ser muy lineal, con poca distorsin. Tiene una corriente de polarizacin en relacin con la mxima corriente de salida que pueden entregar. Los amplificadores de clase A a menudo consiste en un solo transistor de salida, conectado directamente un terminal a la fuente de alimentacin y el otro a la carga. Cuando no hay seal de entrada la corriente fluye directamente del positivo al negativo de la fuente de alimentacin, consumindose potencia sin resultar til. Clase B Los amplificadores de clase B se caracterizan por tener intensidad casi nula a travs de sus transistores cuando no hay seal en la entrada del circuito. sta es la que polariza los transistores para que entren en zona de conduccin, por lo que el consumo es menor que en la clase A, aunque la calidad es algo menor debido a la forma en que se transmite la onda. Se usa en sistemas telefnicos, transmisores de seguridad porttiles, y sistemas de aviso, aunque no en audio. Los amplificadores de clase B tienen etapas de salida con corriente de polarizacin nula. Tienen una distorsin notable con seales pequeas, denominada distorsin de cruce por cero, porque sucede en el punto que la seal de salida cruza por su nivel de cero volt a.c. y se debe justamente a la falta de polarizacin, ya que en ausencia de esta, mientras la seal no supere el nivel de umbral de conduccin de los transistores estos no conducen. Clase C Los amplificadores de clase C son conceptualmente similares a los de clase B en que la etapa de salida ubica su punto de trabajo en un extremo de su recta de carga con corriente de polarizacin cero. Sin embargo, su estado de reposo (sin seal) se situa en la zona de saturacin con alta corriente, o sea el otro extremo de la recta de carga. El amplificador clase "C" es exclusivo de "RF". Utiliza como "carga" un circuito tanque. La caracterstica principal de este amplificador es que el elemento activo conduce menos de 180, de una seal senoidal aplicada a su entrada. Es decir, que amplifica solo una porcin

de la seal. Su otra caracterstica, no menos importante es la de su alto rendimiento en potencia. Clase AB Los amplificadores de clase AB reciben una pequea polarizacin constante en su entrada, independiente de la existencia de seal. Es la clase ms comn en audio, al tener alto rendimiento y calidad. Estos amplificadores reciben su nombre porque con seales grandes se comportan como un clase B, pero con seales pequeas no presentan la distorsin de cruce por cero de la clase B. Tienen dos transistores de salida, como los de clase B, pero a diferencia de estos, tienen una pequea corriente de polarizacin fluyendo entre los terminales de base y la fuente de alimentacin, que sin embargo no es tan elevada como en los de clase A. Esta corriente libre se limita al minimo valor necesario para corregir la falta de linealidad asociada con la distorsin de cruce, con apenas el nivel justo para situar a los transistores al borde de la conduccin. Este recurso obliga a ubicar el punto Q en el lmite entre la zona de corte y de conduccin.

Desarrollo del DiseoSe va a disear un amplificador de potencia para audio, en contrafase y funcionando en clase AB. Se ha elegido una potencia de 100W y una pequea etapa amplificadora compuesta por un transistor. La frecuencia inferior de corte es de 20 Hz con una carga de 8 (RL). Calculo de la fuente de alimentacin: VL Representa el valor eficaz. Al estar alimentado

el amplificador con alimentacin simtrica. La mxima desviacin de la tensin es la carga Vcc. Resulta:

Despejando Vcc: Entonces Vcc = 40V

La fuente de alimentacin debe suministrar una tensin simtrica de 40v, ahora calcularemos la corriente que debe suministrar cada fuente.

Los transistores Q5 y Q6 tienen las siguientes caractersticas: Vce 40V Ic 5A = 20 Son transistores de potencia. La se toma de 20 Las resistencias R9 y R11 se eligen de 0.47 . Al ser de potencia, es necesario calcular la potencia disipada: La potencia disipada por el transistor debe ser mayor a 11.75W Q4 es un transistor NPN en configuracin Darlington junto con Q6. Q3 es un transistor PNP en configuracin Darlington complementario junto con Q5. Los transistores de potencia tienen un = 20. Por ejemplo se elige el 2N3055.

Para Q4 se elige un transistor de = 100. Por ejemplo el 2N2222A. Para Q5, es un transistor PNP de = 100 por ejemplo el 2N2905. Para calcular R8 se necesita saber la corriente y la diferencia de potencial en extremos. En reposo, la tensin en RL es 0V. Despreciando la cada de tensin en la resistencia 0.47 , la tensin base de 1.4V. El valor mximo de la corriente por la base es: 2.5mA Se toma para R8 una corriente ligeramente superior para garantizar que los diodos y el transistor Q2 siempre estn conduciendo. Por ejemplo 5 mA C4 garantiza la unin elctrica de las bases de los transistores para alterna. Se puede realizar un clculo aproximado para obtener el valor del mismo. No es crtico su eleccin.

C= 530F La corriente que circula por los diodos es pequea 5mA. Sirve para cualquier diodo de seales. Como por ejemplo el 1N4148. Q2 es un transistor que funciona con una corriente y una tensin reducida. Cualquier transistor de seales sirve para esta aplicacin. Se elige el transistor NPN 2N2222A de =100. R7 debe calcularse de forma que permita el correcto funcionamiento del transistor Q2 para cualquier variacin de la seal de entrada. Se elige una cada de tensin = 800 Se elige una corriente por R5 y R6 superior a la de la base. La corriente por base de Q2 es: Se toma una corriente de 1mA. De esta forma se puede despreciar la de base. = 4000 Para el clculo de R6 , es decir 4V

Q1 es un transistor de seal se puede elegir perfectamente el 2n2222A Calculo de corriente de colector de 10 mA, un punto de funcionamiento clase A y una tensin de emisor 4V. A partir de estos datos se disean las resistencias: En el colector de Q1 se tiene la siguiente tensin: Vc = Ve +Vce =Ve + La resistencia R4:

= 4 + 20 = 24V

La ganancia de la etapa es: Ze= R5//r6//( Pues rd2= A rd1= =5 = 2.5

A = 8.81 dB Av=2.75 C3 se calcula a partir de la siguiente expresin:

Pero se elige una mayor capacidad por ejemplo 10F La corriente por la base de Q1 es Ib1 = = 0.1mA Se toma una corriente por R2 diez veces superior para poder hacer aproximaciones. Vb1=Ve1 +Vbe1 = 4 + 0.7 = 4.7V R1 = 4700 R2 se calcula a partir de: = 35300 La impedancia de entrada del amplificador se calcula a partir de la siguiente expresin : Ze = R1 // R2//( x ( rd1 +R3) = 13431.84 El clculo de C1 C1 = C1=0.57F Se aproxima a 1F