Clase 9 Potencia A

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Amplificadores de Potencia
Amplificadores de Potencia
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Un amplificador recibe una señal proveniente de algún transductor de detección u otra fuente de entrada, y entrega una versión amplificada de la señal a algún dispositivo de salida o a otra etapa del amplificador. En general, la señal de un trasductor de entrada es pequeña (de algunos milivoltios)provenientes de la entrada de un reproductor de casetes, CDs o cualquier otro dispositivo de almacenamiento, o bien de una antena) y necesita ser amplificada lo suficiente para que funcione un dispositivo de salida (bocina u otro dispositivo de manejo de potencia). En amplificadores de señal pequeña, los factores principales suelen ser la linealidad de la amplificación y la magnitud de la ganancia
.
Amplificadores de potencia
Como la corriente y el voltaje de la señal son pequeños en un amplificador de señal pequeña, la cantidad de capacidad de manejo de potencia y la eficiencia en relación con la potencia no son determinantes. Un amplificador de voltaje amplifica el voltaje sobre todo para incrementar el voltaje de la señal de entrada. Los amplificadores de potencia o de gran señal, por otra parte, proporcionan la suficiente potencia a una carga de salida para excitar una bocina u otro dispositivo de potencia,por lo general desde algunos watts hasta decenas de watts
Introducción: Definiciones y Tipos de Amplificadores 
Transductor: Dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida. 
La señal del transductor es por lo general, pequeña (milivolts o incluso microvolts (antena), requiere amplificarse lo suficiente para poder operar un dispositivo de salida. 
Introducción: Definiciones y Tipos de Amplificadores 
Un amplificador de voltaje ofrece amplificación de voltaje principalmente para incrementar el voltaje de la señal de entrada. 
Las principales características de un amplificador de gran señal son la eficiencia de potencia del circuito,lal máxima cantidad de potencia que es capaz de manejar el circuito y el acoplamiento de impedancia con el dispositivo de salida. 
Las clases de amplificador representan el grado con el que varía la señal de salida durante un ciclo de operación, para un ciclo completo de la señal de entrada. 
Amplificadores de Potencia
Clasificación de los amplificadores de potencia:
 Clase A
 Clase B
 Clase C
 Clase AB
La clasificación esta dada según:
Aplicaciones:
 Clase C
 Clase A
 Clase AB
 Clase B
 otros …
Radio 
frecuencias
Audio 
frecuencias
 la zona de trabajo de los dispositivos de salida.
 forma de onda de la corriente del colector producida por la
 entrada de una señal sinusoidal .
Introducción: Definiciones y Tipos de Amplificadores 
Clase A: La señal de salida varía durante los 360º completos del ciclo. Requiere que el punto Q se polarice en un nivel en el que al menos la mitad de la excursión de la señal de la salida pueda variar hacia arriba y hacia abajo, sin llegar a un voltaje lo suficientemente grande como para ser limitado por el voltaje de alimentación, o demasiado bajo como para acercarse al nivel inferior de alimentación o 0V. 
Clase B: Proporciona una señal que varía durante una mitad del ciclo de la señal de entrada, o por 180º de la señal. El punto de polarización de dc para la clase B es 0V, entonces la salida varía a partir de este punto de operación durante un medio ciclo. La salida no será una reproducción fiel de la entrada si sólo un medio ciclo está presente. Se requieren dos operaciones de clase B. Operación en contrafase. Señal muy distorsionada. 
Clase AB: Polarizar un amplificador en un nivel de dc por encima del nivel de corriente base cero de la clase B y por encima de una mitad del nivel de voltaje de alimentación de la clase A. Polarización clase AB. Sigue requiriendo de una conexión en contrafase, para obtener un ciclo completo de la salida, sin embargo, el nivel de polarización de dc es, por lo general, más cercano al nivel de corriente de base cero, para una mejor efciiencia de potencia. La excursión e la señal de salida ocurre entre 180º y 360º. 
Clase C: La salida se encuentra polarizada para operar en menos de 180º del ciclo y operará solamente con un circuito de sintonización (resonante), el cual proporciona un ciclo completo de operación para la frecuencia sintonizada o resonante. (Ejemplo: Radio o comunicaciones). 
Clase D: Forma de operación de amplificación que utiliza señales de pulso (digitales), la cuales se encuentran encendidas durante un intervalo pequeño, y apagadas durante un intervalo mayor. Es posible obtener una señal que varía durante el ciclo completo (por medio de un circuito de muestreo y retención) para reconstruir la salida a partir de varios segmentos de la señal de entrada. 
Introducción: Definiciones y Tipos de Amplificadores 
Eficiencia del amplificador: Eficiencia en potencia definidad como la relación de la potencia de salida sobre la potencia de entrada, mejora al ir de la clase A a la clase D. 
Clase A: Emplea una buena cantidad de potencia para mantener la polarización, incluso cuando no existe una señal de entrada aplicada. (25% con una conexión de carga directa o con alimentación en serie, 50% con un conexión de transformador a la carga). 
Clase B: Eficiencia máxima de 78.5% sin polarización en dc y sin señal de entrada. 
La clase C por lo general no se utiliza para proporcionar grandes cantidades de potencia, por lo que la eficiencia no se presenta aquí.
Clase D: 90% de eficiencia, ofrece la operación más eficiente de todas las clases de operación
Eficiencia de un Amplificador
La
tabla
resume
la
operación
de
las
diversas clases
de
amplificadores. Esta
operación del ciclo
tabla proporciona una comparación relativa de la
de salida y la eficiencia de potencia de los
diversos tipos de clases
Amplificador Clase A alimentado en Serie 
La polarización de dc establecida por VCC y RB fija la corriente de base de polarización en:
Donde la corriente del 
 colector es:
Con el voltaje colector 
 -emisor en:
La intersección del valor de polarización de IB con la recta de carga de dc entonces determinará el punto de operación (punto Q) del circuito. 
Si la corriente de polarización de dc del colector se establece en un medio de la posible excursión de la señal (entre 0 y Vcc/Rc), será factible una 
 mayor excursión de la co-
 rriente del colector. 
Si el Vce se fija a la mitad 
 del voltaje de alimentación,
 será posible una excursión 
 mayor de voltaje. 
Al aplicar una señal de entrada de ac al amplificador, la salida variará a partir de su voltaje y corriente de operación de polarización. 
Un señal pequeña de entrada, ocasionará que la corriente de colector varíe por encima y por debajo del punto de polarización de dc, así como también el voltaje colector-emisor variará alrededor de su punto de polarización de dc. 
Si la señal de entrada se hace más grande, variará más, alrededor del punto de polarización de dc establecido hasta que la corriente o el voltaje alcancen una condición limitante, (0 extremo inferior o Vcc/Rc en el extremo superior de su excursión. Vce (0V o Vcc). 
Consideraciones de potencia 
La potencia de un amplificador la suministra la fuente de alimentación. Cuando no existe una señal de entrada, el consumo de corriente de dc será la corriente de polarización de colector IcQ. Entonces, la potencia que consume la fuente es:
Consideraciones de potencia – Potencia de Salida
El voltaje y la corriente que varían alrededor del punto de polarización, proporcionan potencia de ac a la carga. Esta potencia de ac se aplica a la carga Rc. 
La señal de ac Vi ocasiona que la corriente de base varíe alrededor de la corriente de polarización de dc y que la corrientede colector lo haga alrededor de su nivel de estabilidad ICQ. 
Mientras mayor sea la entrada, mayor será la excursión de la salida, hasta el máximo establecido por el circuito.
Consideraciones de potencia – Potencia de Salida
Expresada mediante señales rms.
Consideraciones de potencia – Potencia de Salida
Expresada mediante señales pico:
Consideraciones de potencia – Potencia de Salida
Expresada mediante señales pico a pico:
Eficiencia: Representa la cantidad de potencia de ac aplicada (transferida) desde la fuente de dc
Eficiencia Máxima: Se determina a través de las excursiones máximas de voltaje y corriente.
 Ejercicio: Calcule la potencia de salida y la eficiencia del circuito amplificador en la figura, para un voltaje de entrada que ocasione una corriente de base de 10 mA pico. 
Desarrollo:
Desarrollo:
 Desarrollo: La variación de ac de la señal de salida puede obtenerse de forma gráfica por medio de la recta de carga de dc dibujada en laFigura, mediante la conexión
De VCE = VCC = 20V con 
IC = VCC/RC =1000mA = 1A.
 
Desarrollo:
 Ejercicio: Calcule la potencia de entrada y de salida para el circuito de la figura. La señal de entrada ocasiona la corriente de base de 5mA rms. ¿Cuál es la potencia de salida máxima que puede entregar el circuito de la figura si RB se cambia a 1.5 kΩ?
FIN
B
CC
B
R
V
V
I
7
.
0
-
=
B
C
I
I
b
=
C
C
CC
CE
R
I
V
V
-
=
(
)
Q
C
CC
i
I
V
dc
P
=
(
)
c
c
o
R
p
I
ac
P
2
)
(
2
=