Amplificadores de potenciaSon los circuitos de salida de varios equipos, que le dan potencia a las seales que amplifican o sirven para acoplar cargas de baja impedancia a salidas de alta impedancia.

Los amplificadores de potencia se clasifican de acuerdo a:Por clase de funcionamiento (ngulo de conduccin)Por tipo de acoplamiento entre etapasPor rango de frecuencias de funcionamientoPor ancho de banda Por nivel de seal.Por clase de funcionamiento:Clase tipo A: Son aquellos transistores que siempre trabajan en la zona activa, o sea que por su colector circula corriente los 360 del ciclo de la seal. El punto Q se sita cerca de la mitad de la recta de carga. De forma que la seal no se corte ni se sature en el transistor a fin de obtener una seal con cero o la mnima distorsin posible. Con una pobre eficiencia del circuito, menor al 33%.Clase tipo B: En este caso en el transistor, la corriente del colector slo circula 180 o sea medio ciclo del ciclo de la seal. El punto Q se sita en el corte, entonces slo la mitad positiva del voltaje alterno de la seal en la base, produce corriente en el colector. Por lo que se necesitan dos transistores en disposicin contra-fase o complementaria para un buen

funcionamiento. Reduciendo la disipacin de potencia de los transistores y aumentando la eficiencia de funcionamiento del circuito al 78.5%. aun que la distorsin del circuito aumenta un poco. Clase tipo C: Se entiende que es un circuito en el que la corriente de colector, slo circula menos de 180 del ciclo de la seal. Por lo que generalmente se puede decir que es un amplificador de pulsos. Ya que se usan pulsos cortos de corriente en la base para hacer conducir el colector slo parte del ciclo de entrada, y usando circuitos de carga que hacen el efecto de un volante poder recuperar la seal de entrada, disminuyendo grandemente la disipacin del transistor y aumentando la eficiencia del circuito a valores que estn por encima del 90 %.Por tipos de acoplamiento:Por condensador: Se usa para aislar la polarizacin DC del circuito del circuito siguiente o anterior, evitando el cambio del punto Q y por tanto la posicin de la recta de carga, inestabilisando el circuito, y su respuesta.

Por transformador: Este tipo de circuito se usa con dos propsitos uno para aislar como en el caso anterior el circuito en DC de sus vecinos y evitar los cambios de polarizacin, la estabilidad del punto Q, y a la vez la de acoplar la impedancia de salida de un circuito a la impedancia de entrada del siguiente circuito. La nica desventaja es la limitacin del ancho de banda debida a la respuesta del tipo de transformador.Acoplamiento directo:Cuando existe una conexin directa entre el colector del primer transistor y la base del segundo transistor, implica que tanto las seales de polarizacin como las seales alternas se hallan acopladas. Por tanto no hay una frecuencia lmite inferior o superior, dando un gran ancho de banda. Este tipo de acoplamiento es ideal, pero va apareciendo un aumento en el nivel DC, a medida que ms etapas

Se unen al circuito haciendo necesario usar transistores complementarios o circuitos cambiadores de nivel para compensar estos cambios. A este ltimo sistema tambin se lo llama Amplificador de corriente continua. Por rangos de frecuencia de funcionamiento:Amplificadores de Audio: Se los llama as cuando los amplificadores funcionan dentro de un rango de frecuencias que van desde los 20 Hz hasta los 20 KHz, o sea en el rango de audicin para el odo humano dentro de la gama de la ondas radioelctricas.Amplificadores de Radiofrecuencia: son todos aquellos amplificadores que se usan para amplificar seales que van desde los 20 KHz en adelante, como ultrasonidos, BF, IF de AM, AM, CW, HF, FM, TV, UHF, VHF, MW, etc.Por ancho de Banda: Banda estrecha: El ancho de banda cuyo rango de frecuencias de trabajo es bastante pequeo en relacin con la frecuencia central de funcionamiento, la mayora son amplificadores sintonizados, por lo que la carga en corriente alterna es un circuito resonante con un alto Q. su salida puede estar acoplada por capacidad o por transformador.

Banda ancha: cuando el ancho de la frecuencia es una fraccin grande de la frecuencia central de funcionamiento, como los amplificadores de video, son generalmente amplificadores no sintonizado acoplados directamente y con cargas resistivas para seales de corriente alterna.Por nivel de seal:Seal pequea: Se dice de los amplificadores cuya corriente pico a pico en el colector del transistor es menor al 10% de la corriente de colector sin seal alterna (en reposo). Se usan normalmente para amplificar seales muy pequeas o dbiles y llevarlas a niveles medios con muy baja o distorsin nula, sin importar su eficiencia (amplificadores clase A).Seales grandes: Se llaman a los amplificadores cuyos transistores conducen la corriente de colector pico a pico empleando toda la recta de carga en la excursin de la seal alterna. Estos amplificadores usan seales medias y se emplean para excitar los amplificadores de potencia ( normalmente vienen impulsados por amplificadores de pequea seal).Amplificadores de Potencia: Son amplificadores que transforma unos pocos mili-vatios en vatios y hasta en cientos de vatios, Para impulsar grandes cargas.

Rectas de carga:Cada amplificador tiene un circuito equivalente para corriente continua y otro para corriente alterna, y cada uno tiene su propia recta de carga, de acuerdo a los parmetros de cada circuito. Por eso se dice que tiene dos rectas de carga.Para el funcionamiento con pequea seal la posicin del punto Q no es crtica. Pero para amplificadores de seal grande, tiene que ubicarse en la mitad de la reta de carga de alterna a fin de conseguir la mxima excursin de la seal con la mnima distorsin posible.

Recta de carga para DC:En un amplificador con polarizacin por divisor De voltaje en la base, una forma de mover el punto Q es variando el valor de R2. Para valores grandes de R2 el transistor entra en saturacin y su corriente viene dada por:IC(sat) = VCC/(RC+RE)Para valores muy pequeos de R2 llevan el

transistor a la zona de corte y su voltaje ser:VCE(corte) = VCC Podemos ver al lado la grfica de la recta de carga en DC, con el punto Q.

Recta de carga AC:Veamos en la figura el circuito equivalente para AC del amplificador con divisor de voltaje en la base. Con el emisor a tierra, al estar Desacoplado por el condensador, RE no afecta el funcionamiento. Adems la resistencia del colector para corriente alterna es menor que la resistencia del colector para continua. Por lo tanto cuando llega una seal de alterna, el punto Q de operacin instantneo se mueve a lo largo de la recta de carga de corriente alterna. En otras palabras, la corriente sinoidal pico a pico y el voltaje vienen determinados por la recta de carga

Para seal alterna.Ya que la recta de carga de AC tiene una pendiente mayor que la de DC el mximo pico a pico (MPP) de salida es siempre menor que el voltaje de alimentacin MPP< VCC . Ejemplo: Si el voltaje de alimentacin es 10 V, la salida sinoidal pico a pico es menor de 10 V.

Recorte de seales grandes: Cuando el punto Q est en el centro de la recta de carga para DC, la seal alterna no puede usar toda su recta de carga sin recortarse, produciendo distorsin en la seal, efecto no deseable.Un amplificador para seales grandes bien diseado tiene el punto Q en medio de la recta de carga para seal AC, consiguiendo en este caso la mxima seal de salida pico a pico sin recorte.

Salida mxima: cuando el punto Q est por debajo del centro de la recta de carga para AC el pico mximo (MP) de la salida es MP = ICQrC y si el punto Q est por encima del centro de la recta de carga para la seal AC, el pico mximo de salida es MP = VCEQ.

Para cualquier punto Q el pico mximo de salida es:MP = ICQrC o VCEQEl que sea menor. Luego el mximo pico a pico de la salida ser el doble del mximo pico.MPP = 2MPCon esto podemos ver la deteccin de averas para Determinar la salida mxima sin recorte. Cuando el punto Q est en el centro de la recta de carga para la seal alterna ICQrC = VCEQ Se disea para satisfacer esta condicin lo mximo posible, considerando la tolerancia de las resistencias de polarizacin.Ejemplo:Hallar ICQ, VCEQ, rC, y MPP. Del divisor de baseVb = (10 Vx2,2 K)/(10 K+2,2 K) = 1,8 VICQ = (VbVBE)/RE = (1,8-0,7)/1 K = 1,1 mAVCEQ = VCC- RCICQ-REICQ = 10-(1,1mAx3,6K) (1Kx 1,1mA) = 10-3.96-1.1 = 4.94 V

rC = RCRL = (3,6Kx10K)/(3,6K+10K) = 2.65 KICQrC = 1,1mAx2.65K = 2,92 V Viendo cual de los dos voltajes es el menor valor entre ICqrC = 2,92 y VCEQ = 4,94 vemos que ICQrC = MP = 2,92 V es el menor.Por tanto el valor de MPP = 2MP = 2x2,92V = 5,84 VPP Amplificadores Clase A:El amplificador con polarizacin de voltaje por divisor de voltaje en la base se usa frecuentemente como amplificador tipo clase A, ya que la seal de salida no est recortada, y en este tipo de amplificador, la corriente de colector circula durante todo el tiempo del ciclo de la seal de AC.Ganancia de Potencia: Adems de loa ganancia de voltaje todo amplificador tiene una ganancia de potencia definida como:G = POUT/PINLa ganancia de potencia es igual aq la potencia de salida dividida por la potencia de entrada de seal.

Ejemplo:Si la POUT = 10 mW y la PIN = 10 W, cul ser la ganancia de potencia del circuito?G = 10 mW/10 W = 1000 veces.Potencia de Salida: Si se mide el voltaje de salida con un voltmetro RMS, la potencia de salida viene dada por POUT = VRMS2/RL . Cuando medimos el voltaje de salida pico a pico con un osciloscopio entonces POUT = VOUT2/8RL , el 8 sale de VPP = (22)2 La mxima potencia de salida se produce cuando el amplificador est generando la salida mxima pico a pico. En este caso VPP iguala la salida mxima pico a pico y por tanto la potencia de salida maxima es:POUT(MAX)= MPP2/8RL

Disipacin de potencia en el transistor: Si no hay una seal que exite al transistor la potencia de disipacin es:PDQ = VCEQ x ICQ Debido a esto se dice que la disipacin de potencia es igual al voltaje en DC por la corriente en DC. Cuando aparece una seal, la potencia de disipacin del transistor disminuye, ya que el transistor transforma parte de la potencia de reposo

En potencia de seal. Por esta razn la disipacin de potencia sin seal es el peor de los casos. Luego la disipacin del transistor debe ser mayor que PDQ para que el transistor no se destruya.

Consumo de corriente: La fuente de voltaje DC proporciona la corriente IDC al amplificador. Esta corriente tiene dos componentes, a) la corriente de polarizacin a travs del divisor de voltaje y b) la corriente de colector que atraviesa el transistor. Se llama corriente de consumo de la etapa, si tenemos varias etapas hay que sumar la de cada etapa para obtener el consumo total.

Rendimiento: La potencia que entrega la fuente de alimentacin al amplificador es: PDC = VCC x IDC Podemos comparar los diseos de los amplificadores de potencia usando el rendimiento definido como: = (POUT/PDC)x100%O sea es la potencia de la seal de salida, dividida entre la potencia en continua de entrada entregada por la fuente. Nos indica que tan eficiente un amplificador transforma la potencia de entrada en pote4ncia de salida

Alterna. Esto es importante en equipos alimentados con pilas, pues as tendrn mayor duracin.Como todas las resistencias excepto la de carga tienen prdidas, el rendimiento < 100%. El mximo rendimiento en un amplificador clase A es del 25%. Cuando el consumo es de unos pocos milivatios, el consumo de corriente de la fuente es aceptable, pero en etapas de potencia donde el consumo es de varios vatios no es permisible el consumo alto de corriente y no se usan amplificadores clase A.Ejemplo: El voltaje de salida es de 6.3 Vpp y la impedancia de entrad a la base es de 3 K. a) Cul es la ganancia de potencia del circuito? El circuito equivalente para AC donde Zin es:

ZIN = 10 K2.2 K3 K = 1.13 K. La potencia de entrad en continua es:PIN = (50 mVPP)2/ 8x1.13 K = 0.277WLa potencia de salida alterna es:POUT = (6.3VPP)2/8x4.7K = 1,02 mWEntonces la ganancia de potencia es:G = 1.02mW/0,277W = 3,682La potencia disipada por el transistor ser, veamos el voltaje de base para hallar la corriente de emisor.Vb = (10Vx2.2K)/(10K+2.2K) = 1.8 V luego VE = Vb- VBE = 1.8 0.7 =1.1V Entonces IE = 1.1V/680 = 1,62 mA entonces VCEQ ser:VCEQ = Vcc IEx3.6K VE = 10V 4.17V 1.1V = 3.07V Luego la disipacin de potencia en el transistor es: PDQ = VCEQxICQ = 3.07Vx 1.62mA = 4,97 mW. Luego el rendimiento ser, Ipolarizacin = 10V/12.2K = 0.82 mA luego el consumo de corriente total es en DC sin seal: IDC = 0.82mA+1.62mA = 2.44mA Luego la potencia de entrada en DC es PDC = VCCxIDC = 10Vx2.44mA = 24.4 mW. Por tanto el rendimiento es: = (1,02 mW / 24.4 mW) x 100% = 4.2%