Amplificadores de potencia

AMPLIFICADORES DE POTENCIA

Introducción

Un amplificador de manera general es un dispositivo electrónico cuya función es aumentar el tamaño de una señal de entrada, puede ser una señal de voltaje, corriente o potencia. Dependiendo de qué configuración tenga el amplificador. El incremento de la señal se verá reflejado en la ganancia, sea ganancia de voltaje, corriente o potencia. De tal manera que el objetivo de los amplificadores de potencia es entregar la máxima potencia a la carga, con una mínima distorsión en la señal amplificada. Básicamente son usados para mejorar el nivel de potencia que tiene una señal de entrada.

Definición

Un amplificador de potencia está diseñado para aumentar la magnitud de potencia de la señal de entrada, la potencia de la señal es incrementada a un nivel mucho más alto lo suficiente como para manejar cargas como son parlantes, auriculares, transmisores de RF, etc.

Este tipo de amplificadores también son conocidos como amplificadores de señal grande puesto que para obtener una con una potencia grande se necesita que el voltaje de la señal de entrada también sea grande.

Ganancia del amplificador de potencia

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La ganancia de potencia (AP) o nivel de potencia del amplificador también pueden expresarse en decibelios, (dB). Un valor positivo de dB representa una ganancia y un valor negativo de dB representa una pérdida dentro del amplificador. 

CLASES DE AMPLIFICADORES DE POTENCIA

• Amplificador de clase A

Tiene una baja eficiencia de menos del 50%, pero buena reproducción de señal y linealidad. El punto de operación solo suele operar en la región lineal por lo que esta clase se utiliza cuando solo se quiere una salida sin distorsiones.

Puesto que el transistor esta polarizado perfectamente dentro de su región activa la señal de entrada se reproduce idénticamente en el terminal de salida del amplificador, lo que significa que el transistor nunca conduce en la región de corte y saturación. Por este hecho es que el resultado de la señal de entrada de AC está perfectamente centrada.

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Figure 1: Entrada y salida de la señal

Una configuración de amplificador de clase A utiliza el mismo transistor de conmutación para ambas mitades de la forma de onda de salida y, debido a su disposición de polarización central, el transistor de salida siempre tiene una corriente de polarización de CC constante, (ICQ) fluyendo a través de él, incluso si no hay señal de entrada presente. 

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Figure 2: Amplificador de potencia clase A

• Amplificador de clase B

Es mucho más eficiente que los amplificadores de clase A con una eficiencia aproximadamente del 70% porque el dispositivo amplificador solo conduce para la mitad de la señal de entrada, puesto que a diferencia del modo de operación del amplificador clase a el amplificador clase b usa 2 transistores que se complementan (ya sea un NPN y un PNP o un NMOS y un PMOS) para amplificar cada mitad de la forma de onda de salida. Es por eso que este tipo de amplificadores fueron diseñados para reducir los problemas de calentamiento presentes.

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Figure 3: Amplificador clase B

Un transistor amplifica la mitad positiva de la forma de onda y el otro amplifica la mitad negativa de la forma de onda. De modo que cada dispositivo activo conduce por la mitad (180 °) de la forma de onda y dos de ellos cuando se combinan amplifican la señal completa.

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Figure 4: Forma de onda de salida del amplificador clase B

• Amplificador de clase C

Es la clase de amplificador más eficiente, pero la linealidad más pobre por lo que la distorsión de la señal es muy alta, ya que solo se amplifica una pequeña parte de la señal de entrada, por lo que la señal de salida se parece muy poco a la señal de entrada. Puesto que los amplificadores de clase C tienen la peor reproducción de señal no sirven para señales de audio, por esta distorsión de la señal de salida. Su campo de aplicación está en las telecomunicaciones, en radiofrecuencia, donde se requiere un incremento en el nivel de potencia y no se requiere linealidad entre la tensión de entrada y tensión de salida. Los amplificadores Clase C pueden ser modulados en amplitud para amplificar una portadora modulada en frecuencia.

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