Electrónica II Unidad I: Amplificadores de Potencia

Electrónica II

Unidad I: Amplificadores de Potencia

• ¿Qué es un amplificador de potencia?

Un amplificador de potencia convierte la potencia de una fuente de corriente continua, usando el control de una señal de entrada en potencia de salida en forma de señal.

Los puntos de operación deben estar en un área permitida de voltaje y corriente que asegure la máxima disipación de calor, se deben considerar los voltajes de ruptura y efectos térmicos permitidos en los dispositivos de estado solido

• ¿Cómo se clasifican los amplificadores de potencia?

1.- Según su clase de funcionamiento

2.- Según el acoplamiento entre etapas

3.- Según el rango de frecuencias

1. Clasificación de los amplificadores de potencia según su clase de funcionamiento

Clase A

Clase B

Clase C

Clase AB

• Amplificadores de potencia clase A

El amplificador está polarizado de tal forma que la corriente por el colector fluye durante el ciclo completo de la señal de entrada, por lo tanto el colector circula corriente durante los 360° de la señal. El punto Q (Figura 1) está en la mitad de la recta de carga, lo que significa que la señal podría llegar a oscilar sin saturar al amplificador

[pic 1]

Figura 1: Recta de carga y punto Q

Ecuaciones:

Ganancia de Potencia

[pic 2]

Pout: Potencia de Salida

Pin: Potencia de Entrada

Potencia de Salida Medida

[pic 3]

Vrms = Voltaje eficaz (Vrms = Vpico * 0.707)

Rl = Resistencia de Carga

Voltaje pico a pico

[pic 4]

Disipación de potencia

[pic 5]

 = Voltaje colector emisor, dependiendo del punto Q[pic 6]

 = Corriente continua, dependiendo del punto Q[pic 7]

• Amplificador de potencia clase B

La corriente de colector circula medio ciclo de la señal (180°). El punto q del amplificador está en la zona de corte. Esto disminuye la disipación de potencia (calor) en los amplificadores de potencia

Tiene como características:

• El mejor rendimiento que se puede llegar a obtener de él, es un 78,5%
• Como desventaja, el uso de transformadores (peso y precios elevados)
• No hay consumo de corriente cuando la señal es cero

• Amplificador de potencia clase AB

Son, por así decirlo, una mezcla de los dos anteriores, un amplificador de potencia funciona en clase AB cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante menos de un período y más de un semiperíodo de la señal de entrada.

• Amplificador de potencia clase C

Un amplificador de potencia funciona en clase C cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante menos de un semiperíodo de la señal de entrada.

Los amplificadores clase C son comúnmente usados para amplificar señales de radio y televisión, porque por lo general poseen circuitos tanques o circuitos resonantes y son banda estrecha.

Fundamentos de los amplificadores de potencia clase C

[pic 8]

[pic 9]

Xc = Reactancia Capacitiva

f = Frecuencia

C = Valor del Capacitor

[pic 10]

Xl = Reactancia inductiva

L = Valor de la bobina

Frecuencia de resonancia

[pic 11]

Ganancia de Potencia

[pic 12]

Potencia de Salida

[pic 13]

Ancho de Banda

[pic 14]

BW = Bandwidth (Ancho de Banda)

F1 = Frecuencia de potencia media inferior

F2 = Frecuencia de potencia media superior

[pic 15]

fr = Frecuencia de resonancia

Q = Factor de calidad (Adimensional)

[pic 16][pic 17]

Resistencia de señal de colector

Rp // RL = rc

rc = Resistencia de señal de colector

Rp = QL * XL

Máxima tensión de salida

MPP = 2Vcc

Peor Condición

[pic 18]

La peor condición es cuando en el transistor tenemos todo “Vcc” aplicado en Vce o que en la salida la señal “AC” esta solapada sobre la “DC”.

Ejemplo 1

¿Cuál es el ancho de banda del amplificador mostrado en la figura si el factor de calidad de la bobina (QL) es de 100 (adimensional) y el peor caso de disipación de potencia?

[pic 19][pic 20][pic 21]

Como primer paso, se calcula la frecuencia de resonancia

[pic 22]

[pic 23]

Cálculo de la reactancia inductiva

[pic 24]

Ω[pic 25]

Cálculo de la resistencia de la señal de colector

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

867 Ω[pic 29]

Cálculo del factor de calidad del circuito

[pic 30]

[pic 31]

Cálculo del ancho de banda

[pic 32]

[pic 33]

Calculo del peor de los casos de disipación de potencia

[pic 34]

[pic 35]

[pic 36]

En la siguiente figura, podemos observar como son los tipos de señales de cada clase de amplificador.

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