Amplificador Clase E

AMPLIFICADOR CLASE E

La clase E fue desarrollada y patentada por N.O. Sokal y A.D. Sokal en 1975 y se caracteriza por una estructura simple que utiliza un único dispositivo activo. La red resonante de salida incluía, como principal innovación, una capacidad en Paralelo con el dispositivo. Esta capacidad será aportada de manera externa, o bien estará constituida, en parte o completamente por la capacidad parásita de salida del dispositivo. En los amplificadores de clase E la eficiencia teórica alcanzable es del 100%.

Sus ventajas principales son, además de su mayor eficiencia, la mayor fiabilidad, la reducción del tamaño y del peso de los equipos y sobre todo, su diseño predictible y consistente gracias a la existencia de procesos de diseño claros y definidos.

Todas estas ventajas convierten a la configuración clase E en idónea para un gran número de aplicaciones de radio, cada vez a frecuencias mayores.

APLICACIONES RECIENTES DEL CLASE E

En los últimos años ha habido una gran utilización del amplificador clase E en frecuencias superiores a los 10 MHz, llegando hasta la decena de GHz para aplicaciones de comunicaciones. El avance en frecuencias en la utilización del clase E se ha debido a la publicación en 1995 de la tesis de Thomas B. Mader y de los estudios de este último en colaboración con Zoya Popovic en los que se explicitan los criterios de diseño de la etapa en clase E utilizando líneas de transmisión. El aumento en frecuencia de las aplicaciones se debe también a:

• El uso de una señal sinusoidal como driver de entrada.

• Las técnicas de linealización que han permitido la aplicación de esta clase de amplificación a señales digitales con modulaciones avanzadas en amplitud, fase y frecuencia.

• La inclusión en el proceso de diseño de la no linealidad de la capacidad parásita de salida. [1]

CARACTERÍSTICAS

Los amplificadores de potencia clase E, han ganado gran aceptación desde su introducción debido a su simplicidad, alta eficiencia y excelente diseño.

La configuración más común del amplificador clase E utiliza un transistor con un condensador en paralelo y un filtro resonante en serie de salida. La figura 1. muestra esta configuración:

Fig. 1 Amplificador clase E configuración básica

El transistor actúa como un interruptor, más que como un amplificador. Cuando el interruptor (transistor) está cerrado, la tensión ideal de colector es cero y la corriente del colector se vuelve idealmente infinita. Cuando el interruptor está abierto, no fluye corriente pero la tensión del colector se torna grande. Por lo tanto la tensión y corriente diferente de de cero es anulada, eliminando las pérdidas de energía del transistor en los estados completamente-abierto y completamente-cerrado.

El capacitor C1 mantiene el voltaje del colector (Vc) a cero voltios mientras que el interruptor pasa de un estado a otro (de encendido

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