Conf 5. Amplificadores de Potencia Clase AB Con Simetria Complementaria y Una Sola Bateria2

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Electrónica Analógica II e_mail: [email protected] Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME) Facultad de Ingeniería Eléctrica, CUJAE 10-11 Pablo Montejo Valdés Tema 2: Amplificadores de señal grande o de potencia

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Electrónica Analógica II

e_mail: [email protected]

Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME)

Facultad de Ingeniería Eléctrica, CUJAE 10-11

Pablo Montejo Valdés

Tema 2:Amplificadores de señal grande

o de potencia

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• Distorsión de cruce.

• Amplificador de Potencia Clase AB.

• Efecto de Boostrap.

• Análisis estático y dinámico.

• Conclusiones.

Conferencia 5: Amplificadores Clase AB con simetría complementaria y una sola batería.

Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 1

Sumario

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Bibliografía

Complementaria:

• Notas de Clase.

• Monografía: Amplificadores de Potencia.

• Sitio Web: ftp://10.8.86.7/Docencia/Electrónica Analogica II/Biomedica/EA2

Básica:

• Rashid H.,Muhammad. “Circuitos Microelectrónicos, Análisis y Diseño”, Tomo 2. (Pág.: 726-764)

Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 2

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Objetivos de la Conferencia

Conocer:

El amplificador de potencia Clase AB y sus características.

Expresiones para el cálculo de parámetros del amplificador de potencia Clase AB.

Las configuraciones utilizadas para eliminar la distorsión de cruce.

Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 3

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Recordando …

Etapa de salida del Clase B :

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Distorsión de cruce

1t BEV

Ci

iVconducciónV2tt

t

1t

2t

oV

t1t 2t

Distorsión de crucepor cero

Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 5

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Distorsión de cruce …

¿Como eliminar la distorsión de cruce por cero del amplificador Clase B ?

Añadiendo algún circuito que polarice los transistores de forma que el punto de operación este en la zona lineal.

Clase AB

CI

CEV

CQI

2CC

CEQ

VV

BQI

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• Los diodos deben tener un efecto de compensación (estabilidad con la temperatura) .

Amplificador de Potencia Clase AB

Configuración con diodos:

Si: BE DT V V

se mantiene constante lascorrientes de polarización.

• Los diodos deben colocarse cerca de los transistores.

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Configuración con Multiplicador de :BEV

Vo4RI

4BQI

1BQI

RI

CEV AV

4BQI 4RIse desprecia al lado de

44

4

BE QR

VI

R

214

4

344 1

EBQBEQCEQ

BEQCEQ

VVV

R

RVV

Amplificador de Potencia Clase AB …

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MV

Polarizado con diodo

Amplificador de Potencia Clase AB …

11

MbmáxQ

FE Q

II

h

MI1bmáxQI

DI

Vs < 0 Vo > 0

3 3 3 . 1 .2CC

M CQ E EC sat be máx

VV I R V V

2 . 3 32CC

M eb máx CQ C

VV V I R

Vs > 0 Vo < 0

M MV V

Valor grande de resistencia

3CQI

2bmáxQI

AV

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Amplificador de Potencia Clase AB …

Capacitor deBoostrap

Par Complementario

Par complementario con Boostrap: Vo < 0

bC se comporta como una

fuente interna.

"3 32b

CCC CQ C

VV I R

Por 3

'CR circula corriente

evitando que Q3 se corte.

'3

2 .C

b máxRI I

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Efecto Boostrap

Ventajas del efecto Boostrap:

2) Incrementa la potencia efectiva que llega a la carga sin distorsión y por tanto la eficiencia.

1) En el semiciclo negativo de Vo (para el caso del ejemplo

anterior), provee la corriente de excitación necesaria al

transistor de salida Q2 para manejar señales grandes sin

distorsión, posibilitando que . Evita que Q3 se

corte y aparezca distorsión a la salida.M MV V

3) Incrementa la ganancia de voltaje del paso excitador Q3 al

provocar una mayor.(Ver en la monografía )3 .L equivR

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Análisis estático y dinámico.

Análisis estático: 0iV Cuando:

Se calculan los parámetros:

potencia disipada por cada transistor.

parámetros del punto de operación.

Q1-Q2 (etapa de salida, Clase AB):

(Desprecio siempre )1 1.CQI R1 2 2

CCCEQ CEQ

VV V

1 2 1CQ CQI I mA 1 2 0.55BEQ EBQV V V dato para

1 2 1 1.CQ CQ CEQ CQP P V I

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2 2 2

3 ' " ' "3 3 3 3

2 2CC CC

EBQ CQ EBQ

CQC C C C

V VV I R V

IR R R R

3 1 32CC

CEQ BEQ CQ

VV V I R

Análisis estático y dinámico …

Q3 (etapa excitadora, Clase A, emisor común):

Q4 (multiplicador de , Clase A:BEV

44 3 1

4

BEQCQ CQ BQ

VI I I

R 3

4 44

1CEQ BEQ

RV V

R

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Análisis dinámico: 0iV Cuando:

3 3 3 12CC

m CQ EC sat be m

VV I R V V I R m m

mL L

V VI

R R R

Sustituyendo: mI

3 3 3 12

1

CCCQ EC sat be máx

m

L

VI R V V

VRR

22

2 2 2mm Lm m

LL

VI RV IP

R

2

1

2100% 100%

m

L LAB

CC mCC CQ

VP R

x xP I

V I

Análisis estático y dinámico …

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Cálculo del disipador:

. . .J máx Amáx JA C máxT T P

. ..

.

J máx AmáxJAcalc

C máx

T T

P

2

. 1 124CC

C máx CEQ CQL

VP V I

R R

. .SA JAcalc JC CS

.JAcalc JA fabricante

. .J calc J máxT T

Condiciones parael uso del disipador.

Las dos condicionesson válidas.

Análisis estático y dinámico …

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Conclusiones.

• El amplificador de potencia Clase AB incorpora un circuito que permite eliminar la distorsión de cruce que introduce el Clase B.

• El uso del capacitor de boostrap permite el incremento de la potencia efectiva sin distorsión incrementando la ganancia del paso excitador.

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Estudio Individual

1) De la circuito mostrado:a) Calcule AB si VCC = 40V.

b) Calcule VC5 en reposo, el valor de R1 y el valor de R4.

c) Analice si los transistores de potencia necesitan disipador, y si es así,

calcule su resistencia térmica.

d) Simule en Proteus el circuito y compruebe los resultados obtenidos, con

los de la simulación.

Datos:

. 80, 10FE mín CQh I mA para 0.6 , 0.8 ,BE bemáxV V V V 1 1 :Q Q

0.3 , 30 / , 1.8 / , 0.5 /cesat JA JC CSV V C W C W C W o o o

3 :Q .0.65 , 0.2 , 180BE cesat FEV V V V h

.0.65 , 0.2 , 180BE cesat FEV V V V h 4 :Q

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Estudio Individual …

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Estudio Individual …

2) Estudiar en la monografía la figura 6.19, y ver el análisis de la Línea de carga dinámica en la característica de salida de Q1. Analizar como se obtienen las expresiones antes analizadas en régimen dinámico para el amplificador Clase AB.

mI

mV CEQV CEV

CI1

L

mR

m

lcd

lce

CEQV

0R

CE satVQCQI

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FIN de la Conferencia 5

Autor Versión Original: Jorge Cabot López.

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