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1 Introduccin

Definicin: etapa de salida de un amplificador, cuyo objetivo es entregar la mxima potencia a la carga, con la mnima distorsin y con rendimiento mximo, sin sobrepasar ni en las condiciones ms desfavorables de funcionamiento, los lmites mximos permitidos de disipacin de potencia de los elementos empleados.

Clasificacin de los amplificadores

Segn la frecuencia de la seal a amplificar:

de C.C.: entre 0 y algunos hercios. de Audiofrecuencia: 20Hz - 20KHz. de Radiofrecuencia: 20KHz - ?00 MHz. de Videofrecuencia: (de banda ancha), entre 30Hz y 15MHz.

2Segn el funcionamiento de los transistores de salida

Lineales: los transistores trabajan en zona lineal. De conmutacin: los transistores de salida trabajan en conmutacin (Off On).

Segn el punto Q:

CLASE ACLASE BCLASE AB CLASE CCLASE D

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4Tipos de distorsin

Definicin: Deformacin que sufre la seal de salida con respecto a la seal de entrada.

Distorsin de Fase:

Las componentes de una seal sufren distintos desplazamientos de fase a medida que van atravesando las etapas del amplificador, provocadas por los elementos capacitivos e inductivos que forman parte del sistema.

Distorsin de Frecuencia:

La ganancia de los amplificadores no es la misma para todas las frecuencias (respuesta en frecuencia no plana), por lo que la seal de salida presentar deformaciones con respecto a la de entrada. Son provocadas por los elementos capacitivos e inductivos. En general, stas distorsiones aparecen conjuntamente en distors. fase y frecuencia.

5Distorsin de amplitud:

Aparecen por la alinealidad de los componentes de los amplificadores. La ganancia de los amplificadores no es la misma para todas las amplitudes de la forma de onda de la seal de entrada, por lo que pueden aparecer amplificaciones o recortes desproporcionados en la seal de salida.

La distorsin de amplitud en funcin de la seal de entrada:

armnica: Para una seal de entrada senoidal pura, el amplificador aade frecuencias armnicas de la frecuencia de la seal de entrada, que se unen a sta, alterando su forma.

intermodulacin: Cuando a la entrada de un amplificador aplicamos simultneamente dos seales de distinta frecuencia a la salida aparecen adems de stas, otras frecuencias no relacionadas armnicamente con ellas. Para dos seales de entrada (f1, f2), se obtienen a la salida seales: (f1, f2, 2f1, 2f2, ... nf1, ...nf2, f1+f2, ... n(f1+f2), f1-f2, etc.).6

7Clculo de la distorsin armnica

Teorema de Fourier: cualquier seal peridica puede descomponerse en seales sinusoidales cuyas amplitudes sumadas algebricamente dan como resultado la forma de onda de la seal peridica, con la particularidad de que la frecuencia de estas ondas sigue un orden armnico.

8Distorsin armnica:

9Distorsin intermodulacin:

10Amplificadores de Potencia Clase A

1011Clase A con acoplo directo a la carga

Recta de carga esttica = dinmica. Situaremos Q en el centro de stas rectas para que la excursin de la corriente de salida sea mxima.

Sin seal de entrada la disipacin de potencia en transistor es mxima

12Para obtener 4 w en la carga, debemos disear una fuente de 16 w y elegir un transistor de 8 w.

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wt = 0iC = Icmxwt = /2 iC = ICQwt = iC = ICmnB0 = -0,025mA B1 = -0,62mAB2 = -0,025mAClculo distorsin armnica

14Introduccin

La configuracin en contrafase o push-pull, se emplea en los casos en los que la potencia necesaria en la carga es superior a la que puede entregar un nico transistor.

Amplificadores de Potencia en Contrafase

Tpica configuracin contrafase (en desuso)15Caractersticas:

Empleo de dos transistores excitados con seales iguales, desfasadas 180.

El primario del trafo de salida est recorrido por corrientes iguales y de sentido contrario en ausencia de seal alterna, el flujo resultante a travs del trafo = 0.

La fuente de alimentacin no necesita filtrado riguroso.

Se eliminan los armnicos pares, reducindose la distorsin.

La potencia de salida es mayor que en el caso con un nico transistor.16Amplificador Clase B en contrafase

Caractersticas y funcionamiento:

El amplificador trabaja con polarizacin al corte. En ausencia de seal de entrada la prdida de potencia es despreciable.

Se obtienen potencias superiores a las conseguidas con la clase A, y los rendimientos pueden llegar al 78.5%.

La principal desventaja es que tiene mayor distorsin que la clase A.

Configuracin clsica utilizada eliminando los transformadores de entrada y salida17

Caracteristica de transferencia18

supuesta Vmx = Vcc

la potencia disipada en el colector es cero en reposo y aumenta con la excitacin19La potencia disipada en los transistores es:

Supuesta Vmx = Vcc la expresin se transforma en:

Potencia que disiparn los dos transistores cuando la potencia en la carga sea mxima.

El valor de Vmx que hace que la potencia disipada en los transistores sea mxima es:

Resumiendo: la potencia disipada = 0 sin seal (Vmx = 0); llega al mximo cuando Vmx = 0.636 Vcc.

20Si suprimimos una de las fuentes de alimentacin y aadimos un condensador de gran capacidad, la excursin mxima de salida se reduce a Vcc/2:

El punto de media potencia, o de 3 dB, especifica la frecuencia ms baja de corte. Esta es la frecuencia que provoca una cada de 3 dB en la amplitud de salida. El punto est especificado por la expresin:

21Sea el amplificador clase B en contrafase de la figura. Cuando se excita con una seal Ve = A senwt, se pide:

a.-) Potencia mxima de la seal de salida.

b.-) Disipacin de potencia en cada transistor y rendimiento de la conversin de potencia para la condicin expresada en el apartado anterior.

c.-) Mxima disipacin de potencia en los transistores y rendimiento de la conversin de potencia para estas condiciones.

d.-) Sustituir la fuente doble simtrica por una sola fuente de alimentacin. Qu valor debe tener sta para obtener la misma potencia en la carga?.

Datos: UC = 15V; RL = 4.

Nota: Considerar comportamiento ideal del sistema.

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Distorsin:

La principal fuente de distorsin es la debida a la alinealidad de las caractersticas de entrada de los transistores. Se conoce como distorsin de cruce (crossover). Si aplicamos una entrada senoidal a la entrada de un amplificador en contrafase clase B, no habr salida hasta que la entrada supere la tensin de umbral (V 0.5... 0.7V para el Si).

24Amplificador Clase AB en contrafase

Caractersticas y funcionamiento:

La distorsin de cruce que se produce en clase B contrafase, se elimina si previamente polarizamos ligeramente los transistores la seal de entrada oscilar en torno a un nivel de polarizacin 0.

Este modo de funcionamiento se caracteriza porque la corriente de salida circular > ciclo y < de un ciclo completo. Se encuentra entre las clases A y B.25

26Con seal de entrada senoidal, durante el 1er semiciclo conduce T1. Cs se carga a Vcc/2. Durante el semiciclo negativo de la tensin, el Cs se descarga, alimentando al transistor T2.

El inconveniente a la hora de evitar la distorsin de cruce es un pequeo consumo de potencia en ausencia de seal reduccin del rendimiento.

Diseo:Se incorpora Cs para no emplear dos fuentes de alimentacin. Los diodos proporcionan la polarizacin a las bases de los transistores, adems de establilidad trmica frente a variaciones de temperatura.Estos diodos deben tener caractersticas similares a las del transistor y se deben montar en el mismo disipador.27

Amplificadores Clase D+-vRLD1RLLC+VCCiC2D2Q1Q2iC1iD2iD1A+-vAiL+-VCC/2iLvRLATE-UO EC amp pot 56Circuito bsicovAVCC/2-VCC/2

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