AMPLIFICADOR DE POTENCIA

Objetivo:

El alumno comprobará el comportamiento los transistores bipolares como amplificadores de potencia, observando sus propiedades, modos de conexión y aplicación en sonido de audio.

I Desarrollo teórico.

I.1 Marco teórico.

Un amplificador de potencia es aquel cuya etapa de salida se ha diseñado para que sea capaz de generar uno rangos de tensión e intensidad mas amplios de forma que tenga capacidad de transferir a la carga la potencia que se requiere. Cuando se diseñan utilizando amplificadores operacionales, un amplificador de potencia consiste en una etapa de baja potencia basada en un amplificador operacional, a la que se dota de una etapa (interna o externa) de potencia, con ganancia reducida, (habitualmente 1) pero con capacidad de suministrar las intensidades que se necesitan. Para seguir manteniendo los beneficios de la realimentación, la etapa de potencia debe estar incluida dentro del bucle de realimentación.

El amplificador operacional proporciona la alta ganancia que se necesita en el bucle de realimentación para reducir la no linealidad y distorsión que introduce la etapa de potencia. Sin embargo, en estas configuraciones, la posible ganancia extra de la etapa de potencia, y las cargas reactivas, introducen nuevos problemas de estabilidad.

En este tema solo se tratan etapas de media o baja potencia, para baja frecuencias, realizables mediante circuitos con dispositivos semiconductores y sin la utilización de transformadores. No obstante, los problemas que se plantean son similares a los que se presentan en alta frecuencia, o para potencias más altas.

Las etapas de potencias se clasifican en función del punto de trabajo en que se polarizan los dispositivos de potencia, y en la fracción del ciclo de señal durante las que conducen, como consecuencia de ello.

Etapa clase A: El dispositivo se polariza en una zona de respuesta lineal, con capacidad de responder a señales de cualquier polaridad. Su principal ventaja es que sigue un modelo de amplificador lineal convencional. Su desventaja es que aún con señal nula disipa una cantidad considerable de potencia.

Etapa clase B: El dispositivo se polariza en el extremo de la zona de respuesta lineal, y en consecuencia sólo tiene capacidad de responder a señales con una determinada polaridad. En estas etapas no se produce disipación de potencia cuando la señal es nula, pero requiere la utilización de etapas complementarias para pode generar una respuesta bipolar.

Etapa clase AB: El dispositivo se polariza en la zona lineal pero en un punto muy próximo al extremo de respuesta lineal. Esta configuración es una variante de la etapa de tipo B en la que se sacrifica la disipación de una pequeña cantidad de potencia cuando opera sin señal, a cambio de evitar la zona muerta de respuesta.

Etapa clase C: El dispositivo se polariza en zona de respuesta no lineal, de forma que los dispositivos activos sólo conducen en una fracción reducida del periodo de la señal. De esta forma se consiguen rendimientos máximos, aunque se necesitan elementos reactivos que acumulen la energía durante la conducción y la liberen en el resto del ciclo en el que el dispositivo no conduce. Se puede utilizar para amplificar señales de banda muy estrecha

I.2 Diseño.

Vef = √PR= √(10*6)=7.74V

Vmax = 7.74√2= 10.95V

Vpp = 2*10.95 = 21.9V

Vcc = 1.4 * 21.9 = 30.66V

Vcap = 30/2=15v=VE3=Vp

VB3 = VE3 +`VBE = 15 +`0.7 = 15.7V = VE2

VB2 = 15.7V + 0.7V = 16.4V

VB4= 15V – 0.7V = 14.3V

R1 = 6 * 266 = 1596Ω

R1comercial = 1.5kΩ

IR1 = 14.3V/1.5K=9.53mA=IR2=IE2

VR2 = 15 – 14.3 = 0.7V

R2 = (0.7 )/9.53mA=73.45Ω

R2comercial = 68Ω

IB2 = 9.53mA/175=54.45μA

Ic1 >> IB2

Ic1 = 10*54.45μA = 544.5μA

Como Ic1 << 1mA

Ic1 = 1mA

Rc = (30-16.4)/1mA= 13.6kΩ Rccomercial = 12kΩ

PARA M.E.S.

RE1 = 12k/4=3kΩ

RE1comercial = 3.3KΩ

RBB = (270*3.3k)/10=89.1kΩ

VE1 = RE*IE= 3v

VB1 = 0.7 + 3V = 3.7V

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