Amplificador Clase D

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electronica lineal

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Amplificador Clase DUnamplificador de conmutacinoamplificador Clase Des unamplificador electrnicoel cual, en contraste con la resistencia activa utilizada en los modos lineales de los amplificadoresclase AB, usa el modo conmutado de los transistores para regular la entrega de potencia. Por lo tanto, el amplificador se caracteriza por una gran eficiencia (pequeas prdidas de energa), y esto trae consigo menos disipadores de calor y potencia, reduciendo el peso del amplificador. Adems, si se requiere una conversin de voltaje, la alta frecuencia de conmutacin permite que los transformadores de audio estorbosos sean reemplazados por pequeos inductores. Los filtros LC pasa-bajas suavizan los pulsos y restauran la forma de la seal en la carga.Los amplificadores Clase D son utilizados con frecuencia en amplificadores desistemas de refuerzo de sonido, donde se requiere un alto voltaje de salida. Por ejemplo, el Crest Audio CD3000 es un amplificador Clase D que tiene una potencia nominal de 1500 watts por canal, y sin embargo solamente pesa 21 kg.1Un pequeo nmero de amplificadores de bajos tambin usan tecnologa Clase D, como el Yamaha BBT500H, que tiene una potencia nominal de 500 watts y pesa menos de 5 kg. Y elAmpegSVT 7 PRO que ofrece 1000 watts de potencia y pesa tan slo 7 kg.2En ocasiones se confunde el trmino "Clase D" como si fuera un amplificador digital. El mapeo de la seal en la etapa de potencia puede ser controlado por unaseal analgicao unaseal digital. Slo en el ltimo caso se estara usando una amplificacin completamente digital.

Cmo funciona un amplificador en clase d?Los ultimos aos estn apareciendo cada vez ms dispositivos con amplificacin en Clase D que incluso empieza a rivalizar en calidad con la amplificacin tradicional en losmbitosmas exigentes: amplificacin estreo de calidad, audio profesional, car audio, multicanal, etc. En todos ellos, la amplificacion en Clase D est irrumpiendo con resultados de calidad que en ocasiones, sorprendenhasta a los excpticos de esta tecnologa.

veamos un esquema basico de un amplificador en Clase D:

Como se ve, la primera etapa a la izquierda es la entrada de audio, que se modula con una seal triangular a muy alta frecuencia (se hace una operacion de comparacin). sta comparacion, da como salida una seal de pulsos de muy alta frecuencia, que representan tanto a la seal original, como a la seal triangular que la ha modulado.Como puede representar esta seal de pulsos a la seal original? Las bajas frecuencias de esta seal de pulsos, es la seal original, y las altas frecuencias, es subproducto de lamodulacin. Por lo tanto, si filtramos esta seal de pulsos en paso bajo de forma adecuada, recuperaremos la seal original, tan simple como eso.Por lo tanto, de esta seal de pulsos que tenemos a la salida del comparador C, una parte es la aprovechable, pero toda la parte alta de su espectro no nos servir para nada a la salida, y ser filtrada al final del proceso para recuperar la forma de la seal original.Bien, hasta aqui, esta seal de pulsos que tenemos todava es una seal de bajo voltaje, como la de audio de la entrada. Qu se hace ahora con ella para amplificarla?Ahora, esta seal se utilizar para controlar la seccin de salida. La seccion final, dividida en dos secciones de tipo Mosfet, se comportar como simples interruptores gobernados por la seal de pulsos. La parte alta de esta seal de pulsos se va utilizar para dar la orden de activacion de la mitad de la seccion final, y la parte baja de la seal se utilizara para dar la orden de activacion a la otra mitad.De esta forma, la suma de las salidas de las dos seccion finales, dara la misma seal de pulsos que teniamos despues de la comparacin (C), pero amplificada, esto es, con mucha mas amplitud, pero la misma forma de pulsos, como se ve en el dibujo.Es ahora, cuando tenemos que recuperar de la seal de pulsos amplificada, la seal de entrada original, y esta vez s la tendremos amplificada, como se puede deducir. Esto se hara, como se ve en el grfico, mediante un filtrado paso bajo. Como hemos comentado al principio, la seal de pulsos es la seal original, si la filtramos paso bajo.Qu ocurre con la energa de la palte alta que filtramos de la seal de pulsos? Esta parte es almacenada transitoriamente en el filtro paso bajo de salida, por lo que refuerza la seal de salida paso bajo, y es casi completamente aprovechada. Teoricamente, no se pierde en forma de calor (si los componentes del filtro no tuviesen resistencia parasita)Por qu clase D?Las ventajas son claras: Menor consumo para conseguir mismas potencias de sonido, gracias a su mayor rendimiento (menos desperdicio de energia en forma de calor). Menor tamao del amplificador.En cuanto a las desventajas, la principal, una menor calidad de sonido, parece que esta olvidndose cada vez ms gracias a los avances en esta joven tecnologa. Cada vez se consigue mejorar ms la calidad de sonido y reducir otros efectos colaterales, como la consabidaemisinde interferencias.Por qu son tan eficientes los amplificadores en Clase D?

Tericamente, podran alcanzarse eficiencias del 100%. Esto sera as, si suponemos por un lado que el filtro paso bajo de la salida no tienen componentes resistivas parsitas, y si por otro lado, las secciones Mosfet de amplificacin se comportasen como interruptores ideales (cosa que no es posible totalmente).De todas formas, las eficiencias conseguidas actualmente son del orden del 90%, algo impresionante en comparacin con las mejores eficiencias en torno al 60% de la amplificacin tradicional como la Clase A/B (con su limite de eficiencia terica mxima del 78%, tambin prcticamente inalcanzable).De qu depende la calidad de un amplificador Clase D?Como se ve, un amplificador Clase D trabaja con frecuencias altsimas, a muy alta potencia, lo que justamente requiere muy alta precision en el diseo, y precision en el rendimiento y fiabilidad de los componentes y sus especificaciones. Ademas de que requiere una aplicacin terica avanzada de los conceptos de modulacin y recuperacin de la seal original.Esto, junto al menor desarrollo de esta tecnologa respecto a la Clase A o A/B, hace que la Clase D todava fuese difcil de conseguir a bajo coste y con calidad. ltimamente se van superando estas problemticas, con originales tcnicas, y mayor precisin en los modulos de la cadena. Cuando un fabricante saca una nueva tcnica para superar los handicaps, rapidamente otros fabricantes intentan aplicarla tambien, o adaptarla si hay patentes de por medio. De esta forma, parece que la amplificacin en Clase D esta avanzando ultimamente para intentar equipararse a los logros conseguidos en otras clases mas tradicionales.Lo conseguira? Lo han conseguido ya? Sern nuestros oidos libres de prejuicios, los que lo tengan que juzgar. Lo que parece es que cada vez ms, muchos consumidores exigentes estn empezando a sucumbir a las prestaciones de esta tecnologa cada vez ms perfeccionada.