Download - amplificadores de potencia
Electrnica de ComunicacionesCONTENIDO RESUMIDO: 1- Introduccin 2- Osciladores 3- Mezcladores. 4- Lazos enganchados en fase (PLL). 5- Amplificadores de pequea seal para RF. 6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoelctricos. 7- Amplificadores de potencia para RF. 8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK). 9- Demoduladores de ngulo (FM, FSK y PM). 10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK). 11- Moduladores de ngulo (PM, FM, FSK y PSK). 12- Tipos y estructuras de receptores de RF. 13- Tipos y estructuras de transmisores de RF. 14- Transceptores para radiocomunicacionesATE-UO EC piezo 00
7- Amplificadores de potencia para RFIdea fundamental:Amplificar seales de RF hasta niveles suficientes para su transmisin y hacerlo con buen rendimiento energtico.
PCCRg
= PRF/PCC
+VCCPe RF
Amplificador de potencia de RF
RL
PRF
PperdATE-UO EC amp pot 01
Concepto de Clase de un transistor en un amplificador (I)
Rg
+
Amplificador de potencia de RF iC
RL Q1iCt 0 2 0
iCt 2 0
iCt 2
Clase A:conduccin durante 2
conduccin durante
Clase B:
conduccin < ATE-UO EC amp pot 02
Clase C:
Concepto de Clase de un transistor en un amplificador (II)
Rg
+
Amplificador de potencia de RF iC
+ vCE
RLiC
Q1
Clase D: Q1 trabaja en conmutacin Clase E: Q1 trabaja en conmutacin a tensin cero
vCEtControl
t
ATE-UO EC amp pot 03
Tipos de amplificadores de potencia de RF
Rg
+VCC vg
Amplificador de potencia de RF
+ RL vs
Amplificadores lineales: la forma de onda de la tensin de salidavs es proporcional a la de entrada vg.
Amplificadores no lineales: la forma de onda de la tensin desalida vs no es proporcional a la de entrada vg. Caso especialmente interesante: tensin de salida vs proporcional a VCC.ATE-UO EC amp pot 04
Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (I)Circuito bsico
RLPolarizacin
iC VCC
Rg
+ Q1 vCE
+
ATE-UO EC amp pot 05
RL
iC VCC
Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (II) VCC/RL iCElegimos un punto de trabajo
+ Q1 vCE iC1t
IB vCE VCCt
PRF = ic12RL/2
PCC = ic1VCC
= PRF/PCC = ic1RL/(2VCC)
vCE1
Luego crece con iC1. Pero el crecimiento de iC1 tiene un lmiteATE-UO EC amp pot 06
RL
iC VCC
Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (III) VCC/RL iC Mximo valor de iC1
+ Q1 vCEiC1 = VCC/2RL t
IB vCE VCC
max = ic1RL/(2VCC) con iC1 = VCC/2RLPor tanto: max = 1/4 = 25%
t
vCE1 = VCC/2
El 25% es un rendimiento mximo muy bajo!ATE-UO EC amp pot 07
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (I)Circuito bsico
Polarizacin
IC + Q1 + vCE -
VCC
Rg
+
RL
ATE-UO EC amp pot 08
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (II)Realizacin fsica de la fuente de corriente
+ IC iC + iL -
VCC
+ iC
VCC
IC+ iL -
+ Q1 vCE
RL Q1
+ vCE
RL
La tensin en la fuente de corriente debe ser la mostradaATE-UO EC amp pot 09
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (III)Eleccin del punto de trabajo para un valor de IC
+ IC iC + iL -
VCC
VCC/RL iCRecta de carga en continua
IB vCERecta de carga en alterna con pendiente 1/RL
+ Q1 vCE
RL
VCC
Esta es la recta de carga de alterna con mayores niveles de tensin y corriente y compatible con tensin positiva en la fuente de corrienteATE-UO EC amp pot 10
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (IV) VCC/RL iC
+ IC iC iL vCE1 + -
VCC IC
Recta de carga en continua
Recta de carga en alterna
IB vCE VCCt
t
+ Q1 vCE
RLvCE1 PRF = Ic2RL/2 PCC = IcVCC = IcRL/(2VCC)
Luego crece con IC y tiene el lmite en IC = VCC/2RL.ATE-UO EC amp pot 11
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (V) VCC/RL iCRecta de carga en alterna
+ IC iC iL vCE1 + -
VCC
ICt
IBRecta de carga en continua
+ Q1 vCE
RL
vCE VCCt
vCE1 = IcRL/(2VCC)
PRF = Ic2RL/2
PCC = IcVCC
Con IC = VCC/2RL, max = 1/4 = 25%.
Sigue siendo muy bajo!ATE-UO EC amp pot 12
Amplificador Clase A con polarizacin por resistencia de colector (I)Circuito bsico
Polarizacin
RCiC + VCC
Rg
+ iL Q1 vCE
+
RL
ATE-UO EC amp pot 13
Amplificador Clase A con polarizacin por resistencia de colector (II)
RCiC + VCC
VCC/RL iC IBiC1Recta de carga en continua
Punto de trabajo
+ iL Q1 vCE
RL
vCEvCE1
VCC
Recta de carga en alterna con pendiente -(RC+RL)/(RLRC)
Cmo debe elegirse RC para obtener rendimiento mximo? Cul ser el rendimiento mximo? No demostrado aqu: Condicin de rendimiento mximo es RC = 2RL y max = 1/(6 + 4 2) = 8,57%. An mas bajo!ATE-UO EC amp pot 14
Resumen de los amplificador Clase A (hasta ahora)RLiC VCC
+ IC iC + iL -
VCCiC
RC+ VCC
+ Q1 vCE
+ iL
+ Q1 vCE
RLmax = 25%
Q1
-
vCE
RL
max = 25%
max = 8,57% La componente de alterna de iC circula por la carga y por la resistencia de polarizacin. En la resistencia de polarizacin se disipa continua (adems de alterna).
Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la carga se disipa continua.
Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la fuente de corriente se disipa continua.
Podemos conseguir que en elemento de polarizacin no se disipe ni alterna ni continua?ATE-UO EC amp pot 15
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (I)Circuito bsico
Polarizacin
LCHiC + VCC
Rg
+ iRL Q1 vCE
+
RL
La bobina LCH debe presentar una impedancia mucho mayor que RL a la frecuencia de trabajoATE-UO EC amp pot 16
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (II)Circuito equivalente al bsico
LCHiC + VCC iC
LCH + RL Q1 vCE iRL
RLVCC
+ iRL Q1 vCE
En ambos casos: Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. En la bobina, obviamente, no se disipa potencia.ATE-UO EC amp pot 17
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (III)Otra posibilidad de realizacin fsica, pero con un grado de libertad ms
RLiC 1:n
LmiC
RLVCC
+ Q1 vCE
iRL
VCC
+ Q1 vCE
iRL
RL = RL/n2 iRL = iRLn
Es como el caso anterior: Toda la componente de alterna de iC circula por la carga (modificada por la relacin de transformacin del transformador). En el transformador, obviamente, no se disipa potencia.ATE-UO EC amp pot 18
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (IV)Circuito de estudio
LCHiC
RLVCC
iC
Recta de carga en continua
IB
+ Q1 vCE
iRLRecta de carga en alterna con pendiente -1/RL
VCCPunto de trabajo
vCE
Cmo debe elegirse el punto de trabajo para obtener el mximo rendimiento posible?ATE-UO EC amp pot 19
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (V)LCHiC
RLVCC
iC
Recta de carga en continua
IB
+ Q1 vCE
iRL
La componente de alterna en el transistor es la misma que en la carga
iC1
vCE VCCt VCC+iC1RL
PRF = (ic1RL)2/(2RL) PCC = ic1VCC = PRF/PCC = ic1RL/(2VCC)
El mximo valor de ic1RL es ic1RL = VCC y por tanto max = 1/2 = 50%. Ha mejorado, pero sigue siendo bajo!
ATE-UO EC amp pot 20
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VI)Situacin con la mxima seal que se puede manejar
iCLCHiC
Recta de carga en continua
RLVCC
2iC1
IB
+ Q1 vCE
iRL
iC1=VCC/RL t
max = 50%.
vCE VCC 2VCC
Cul es el rendimiento cuando la seal es no es la mxima posible?
t
ATE-UO EC amp pot 21
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VII)Situacin con seal menor que la mxima que se puede manejar
LCHiC
RLVCC
iC2VCC/RL
Recta de carga en continua
IB
+ Q1 vCE
iRL
iCPend. -1/RL
t
vCE VCC 2VCC vCE
PRF = (vCE)2/(2RL) PCC = VCC2/RL = PRF/PCC = 0,5(vCE/VCC)2 t
ATE-UO EC amp pot 22
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VIII)Con transistores reales (no idealizados)
2VCC/RL
iC
Recta de carga en continua
IB
(VCC-vCE sat)/RL
Pend. -1/RL
vCE PRF = (VCC-vCE sat L) PCC = VCC(VCC-vCE sat)/RL = 0,5(VCC-vCE sat)/ VCCt
)2/(2R
VCC
2VCC VCC-vCE sat
vCE sat
ATE-UO EC amp pot 23
Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (IX)vce(mt, pt) vp Seal modulada en amplitud vm 2VCC/RL
iC
Recta de carga en continua
IB
vce(mt, pt) = vCE(mt)sen(pt) vCE(mt) = vp[1 + msen(mt)] m = vm/vp (mt) = 0,5[vCE (mt)/VCC (mt) = 0,5(vp/VCC)2[1 + msen(mt)]2 ]2 med = 0,5(vp/VCC)2[1 + m2/2] med max vp = VCC/2, m = 1 med max = 0,125[1 + 1/2] = 18,75% t
Pend. -1/RL
vCE VCC 2VCC
Vuelve a ser muy bajo!ATE-UO EC amp pot 24
Amplificador Clase B con un nico transistor (I)Circuito bsico Circuito resonante a la frecuencia de la seal de RF
LPolarizacin
CVCC + VCC
iCRg
+ iRL Q1 -
+ vRL
+
vCE RL iC180
ATE-UO EC amp pot 25
Amplificador Clase B con un nico transistor (II)
LiC
LVCCEquivalente
+ iRL Q1 -
+ RL
iC
+ iRL Q1 vCE iC180
vCE vRL iC180
iC180
+
iC
L
iRL
-
C RL
vRL
Equivalente (salvo para la tensin sobre la fuente)ATE-UO EC amp pot 26
+VCC
VCC + -
RL
vRL
C
C
Amplificador Clase B con un nico transistor (III)Circuitos equivalentes (I)
iCiCpico 180
iC
C L RL
+ vRL
iCca180
iCpico(1-1/)
CiCca IC iC
+ RL vRL
IC
L
iCpico/
No genera tensin en la carga
ATE-UO EC amp pot 27
Amplificador Clase B con un nico transistor (IV) iCca180
Circuitos equivalentes (II) iCpico(1-1/)
=
iCca1
iCpico/2
iCca(t) iCca1 Arm.
+L
ArmnicosiRL(t)
Los armnicos se cortocircuitan por el condensador
C RL
+ vRL
iCca1 (t) = (iCpico/2)sen(t) vRL(t) = RLiRL(t) = -RLiCca1(t) vRL(t) = -RL(iCpico/2)sen(t)
iCca1 iCca1iCpico/2
iRL
+ vRL
RL
ATE-UO EC amp pot 28
Amplificador Clase B con un nico transistor (V)Rectas de carga, punto de trabajo (esttico) y excursin del punto de trabajoLlamamos vce a la componente de alterna de vCE. Entonces:
vce(t) = vRL(t) = -RL(iCpico/2)sen(t) vce(t) = -(RL /2)iCpicosen(t) = -(RL /2)iCPor tanto:
LiC
CVCC + VCC
vCE = iCpicoRL/2
iC2VCC/RLPendiente -2/RL
Recta de carga en continua
IB
+ iRL Q1 -
+ RLt
vCE vRL iC180
iCpicoPunto de trabajoPendiente 0
vCE
180
VCCt
ATE-UO EC amp pot 29
vCE
Amplificador Clase B con un nico transistor (VI)Clculo del rendimiento mximo posible
LiC
CVCC + VCC
iC2VCC/RLPendiente -2/RL
Recta de carga en continua
IB
+ iRL Q1 -
+ RL
vCE vRL
iCpico iCpico/ t180 Punto de trabajoPendiente 0
vCE
VCCt
PRF = (vCE)2/(2RL) = (iCpicoRL)2/(8RL) PCC = VCCiCpico/ = PRF/PCC = iCpicoRL/(8VCC)
vCE
vCE = iCpicoRL/2
El mximo valor de iCpico es iCpico max = 2VCC/RL y por tanto: max = /4 = 78,5% Ha mejorado notablemente!ATE-UO EC amp pot 30
Amplificador Clase B con un nico transistor (VII)Situacin con la mxima seal que se puede manejar
LiC
CVCC + VCC
2VCC/RL
iC
Recta de carga en continua
IB
+ iRL Q1 -
+ RL
vCE vRL
vCEt180
max = /4 = 78,5%
VCCt
2VCC
ATE-UO EC amp pot 31
Amplificador Clase B con un nico transistor (VIII)Clculo de la potencia mxima disipada en el transistor, PTr PRF = (iCpicoRL)2/(8RL) PCC = VCCiCpico/ PTr = PCC - PRF PTr = VCCiCpico/ - (iCpicoRL)2/(8RL) PTr tiene un mximo en: iCpico PTmax = 4VCC/(RL)Ntese que:
iC2VCC/RL
Recta de carga en continua
IB
iCpico iCpico/ t180
iCpico PTmax < iCpico max = 2VCC/RL PTrmax = 2VCC2/(2RL)La potencia mxima de RF es:
VCCt
vCE
vCE
PRF max = (iCpico maxRL)2/(8RL) PRF max = VCC2/(2RL)Por tanto:
PTrmax = 4PRF max/2 = 0,405PRF max
ATE-UO EC amp pot 32
Amplificador Clase B con un nico transistor (IX)Con transistores reales (no idealizados)
2VCC/RL 2(VCC-vCE sat)/RL
iCPendiente -2/RL
Recta de carga en continua
IB
vCEt PRF = (VCC-vCE sat)2/(2RL) PCC = VCC2(VCC-vCE sat)/(RL) = (VCC-vCE sat)/(4VCC) = 0,785(VCC-vCE sat)/VCCATE-UO EC amp pot 33
180
VCC VCC-vCE sat t
2VCC
vCE sat
Amplificador Clase B con un nico transistor (X)vp vm Seal modulada en amplitud
iCvCE(mt) = vp[1 + msen(mt)] m = vm/vp PRF = [vCE(mt)]2/(2RL) PCC = VCCiCpico(mt)/ vCE(mt) = iCpico(mt)RL/2 PCC = VCC2vCE(mt)/(RL) = PRF/PCC = vCE(mt)/(4VCC) = 0,785vp[1 + msen(mt)]/VCC med = 0,785vp/VCC med max vp = VCC/2 med max = 39,26% t 2VCC/RL iCpico(mt)Pendiente -2/RL
Recta de carga en continua
IB
Punto de trabajoPendiente 0
vCE
VCC
vCE(mt)ATE-UO EC amp pot 34
Amplificador Clase B con dos transistores (I)Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (I)
Polarizacin
Q1Rg
+ -
iC1
RL = RL/n2
vCE1 VCC
iRL
++ -
RL
+ vRL
+
Q2
-
vCE2 iC2 1:1:nATE-UO EC amp pot 35
Amplificador Clase B con dos transistores (II)Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (II)
iB1180
iB1
Q1
+ -
iC1
iRL iC1180
vCE1 VCC
iRL
+ vRL
iB2180
+
iB2
Q2
-
vCE2 iC2
iC2180
RL1:1:nATE-UO EC amp pot 36
Amplificador Clase B con dos transistores (III)Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (III)
iC1VCC/RL iCpicoRL = RL/n2 iC1180
Recta de carga en continua
Pendiente -1/RL
IB1Punto de trabajo
iC1
1:1:n iRL
t+ vRL
vCE1 vCE2 IB1 iC2VCC/RLVCC
t iCpico
+VCC
iC2180
RLiC2 iRL
ATE-UO EC amp pot 37
Amplificador Clase B con dos transistores (IV)Clculo del rendimiento mximo posibleiC1VCC/RL iCpicoPunto de trabajoPendiente 1/RLRecta de carga en continua
PRF = iCpico2RL/2 PCC = 2VCCiCpico/ = iCpicoRL/(4VCC) = 0,785iCpicoRL/VCC Como: iCpico max = VCC/RL, entonces: max = /4 = 78,5% Como en el caso de un transistort
IB1
vCE1 vCE2 IB1 iC2VCC/RLVCC
t iCpico
ATE-UO EC amp pot 38
Amplificador Clase B con dos transistores (V)Situacin con la mxima seal que se puede manejar VCC/RL
iC1
Recta de carga en continua
IB1 max = 78,5%Q1 + iC1 iRL
Punto de trabajo
t
vCE1 vCE2+
VCC
t
vCE1 VCC
RL1:1:n
vRL
IB1 iC2VCC/RL
+
Q2
-
vCE2 iC2
ATE-UO EC amp pot 39
Ganancia de los amplificadores Clase A con bobina, Clase B con un transistor y Clase B con dos transistores2VCC/RL
iC1/RL
iC
IB
Por comodidad, calculamos la Transresistencia vRL/iB En todos los casos: vRL= VCC, iB = iC/
vCE
Clase A
VCC
2VCC
VCC/RL
iC1 IB1
vRL/iB = RL2VCC/RL
iC IB
iCvCE1 vCE2 Clase B, 2 Trans. IB1 VCC
iCvCE
iCiC2VCC/RL
Clase B, 1 Trans.
VCC
2VCC
vRL/iB = RL/2ATE-UO EC amp pot 40
vRL/iB = RLn
Comparacin entre amplificadores Clase A, Clase B con un transistor y Clase B con dos transistores
Amplificador Clase A Clase B, 1 transistor Clase B, 2 transistores
Rendimiento mximo
Ganancia de tensin
Impedancia de entrada
iCmax2VCC/RL
Banda Ancha
50% 78,5% 78,5%
RL/rBE RL/(2rBE) RLn/rBE
Lineal No lineal Lineal
2VCC/RL Estrecha VCC/RLAncha
rBE = resistencia dinmica de la unin base-emisor RL = RL/n2
ATE-UO EC amp pot 41
Circuitos de polarizacin en clases A y B +VCCPolarizacinA la base del transistor
+VCC
R P
LCH CA la base del transistor
DiBClase A
Sobra en el caso del Push-Pull
VBE 0 Clase BATE-UO EC amp pot 42
Amplificadores Clase CSe puede el rendimiento mximo terico mayor que el 78,5%? Qu hay que sacrificar? Circuito bsico
LPolarizacin
C
Circuito resonante
iCRg
VCC + -
VCC
+ iRL Q1 -
+ vRL
+iC< 180
vCE RL
ATE-UO EC amp pot 43
Amplificadores Clase C lineales (I)Cmo conseguir un ngulo de conduccin menor de 180 ?
iC iB
vg +vCE VB+vBEt
Rg vg
VB +vBE
+
-
vBE rBE
iB
CCmo conseguir proporcionalidad entre iB y vg?
t
ATE-UO EC amp pot 44
Amplificadores Clase C lineales (II)Relaciones entre variables: vg = Vg picosen(t) Si (-C)/2 < t < (+C)/2, iB = Vg picosen(t) (VB + vBE) Rg+rBE
Si t < (-C)/2 o t > (+C)/2, iB = 0 C = 2arcos[(VB + vBE)/Vg pico] Para conseguir proporcionalidad entre iB y vg debe cumplirse: - Que VB+vBE vare proporcionalmente a Vg pico. - Que C no vare.
vgVB+vBEt
iB
ATE-UO EC amp pot 45
C
t
+ iB
VB
Rg vg
RB
CB
iC
Amplificadores Clase C lineales (III)
+ + vCE
Realizacin fsica
+
vBE
vBE rBE vBE = vBE + iBrBE
VB = (Vg pico vBE)RB/(RB + Rg + rBE) VB + vBE = Vg picoRB/(RB + Rg + rBE) + vBE(Rg + rBE)/(RB + Rg + rBE) Si Vg picoRB >> vBE(Rg + rBE), entonces: VB + vBE Vg picoRB/(RB + Rg + rBE) es decir, proporcionalidad. Ojo! como: vg = VB + vBE + (Rg + rBE)iB vg >> vBE Pequea ganancia.ATE-UO EC amp pot 46
Amplificadores Clase C lineales (IV)Como:
LiC
CVCC + -
iB =VCC
Vg picosen(t) (VB + vBE) Rg+rBE
+ iRL vCE
+vRL
C = 2arcos[(VB + vBE)/Vg pico] Entonces: iB = [sen(t) cos(C/2)] Vg pico/(Rg+rBE) y, por tanto: iC = [sen(t) cos(C/2)]Vg pico/(Rg+rBE) El valor de pico vale:
-
RL
iC ICpicocATE-UO EC amp pot 47
iCpico = [1 cos(C/2)]Vg pico/(Rg+rBE) Es decir: iC = iCpico sen(t) cos(C/2) 1 cos(C/2)
Amplificadores Clase C lineales (V)iC = iCpico sen(t) cos(C/2) 1 cos(C/2)
iCpico sen(C/2) (C/2)cos(C/2) Componente de continua: IC = 1 cos(C/2) iCpico C senC Primer armnico: iCca1(t) = sen(t) 2 1 cos(C/2) Resto de armnicos
El resto de armnicos se cortocircuitan por el condensadorATE-UO EC amp pot 48
CIC iCca1 Arm. iC
+ RL vRL
L
Amplificadores Clase C lineales (VI)Circuito equivalente de alterna iCpico C senC iCca1(t) = sen(t) 2 1 cos(C/2)Por tanto:
iCca1(t)t
iCca1(t)
+ vRL
RL
vRL(t) = -RLiCca1(t) vce(t) = vRL(t) = -RLiCca1(t) iCpico C senC sen(t) vce = -RL 2 1 cos(C/2)Es decir:
LiC
CVCC + VCC
RL C senC iCpicosen(t) vce = 2 1 cos(C/2)
+ iRL -
+ RL
vCE vRL
ATE-UO EC amp pot 49
Amplificadores Clase C lineales (VII)Rectas de carga, punto de trabajo (esttico) y excursin del punto de trabajoComo:
RL C senC vce = iCpicosen(t) 2 1 cos(C/2) RL C senC vCE = i 2 1 cos(C/2) CpicoEs decir:
Entonces:
iCRecta de carga
Recta de carga en continua
IBsiendo:
vCE = RLiCpico
iCpicoPend. -1/RL
RL C senC R L = 2 1 cos(C/2)
vCE0 VCC
vCE
Clculo de vCE0:
t
C
-C 2
vCE0 = VCC vCEcos(C/2)
t
vCE
Valor de la pendiente de la recta de carga:
-1/[RL(1 cos(C/2)]ATE-UO EC amp pot 50
Amplificadores Clase C lineales (VIII)Clculo del rendimiento mximo posible (I)PRF = (vCE)2/(2RL) = (iCpicoRL)2/(2RL) RL = RL 2 1 cos( /2) C C senC
iCPendiente -1/[RL(1 cos(C/2)]
IB
PCC = VCCIC IC = sen(C/2) (C/2)cos(C/2) [1 cos(C/2)] iCpico
iCpico IC tC vCE0 VCC -C 2
vCE
= PRF/PCC = PRF/PCC =
iCpicoRL[C senC]
4VCC[sen(C/2) (C/2)cos(C/2)]
t
vCE
Luego crece con iCpico. Calculamos el valor mximo: iCpico max = vCE0 min/[RL(1 cos(C/2)] = [VCC(1 cos(C/2))]/[RL(1 cos(C/2)] iCpico max = VCC/RLATE-UO EC amp pot 51
Amplificadores Clase C lineales (IX)Clculo del rendimiento mximo posible (II)Sustituyendo iCpico por iCpico max: max =max [%] 100 90 80 70 60 50 0 90 180 C [] 270 360
[C senC] 4[sen(C/2) (C/2)cos(C/2)] Clase C(ejempl.)
Situacin con la mxima seal que se puede manejar
iCiCpico maxPendiente -1/[RL(1 cos(C/2)]Pend. -1/RL
IB
Clase B Clase A
IC tC
vCE0
VCC -C 2
2VCC
vCE
Rendimiento mximo real: max real = (VCC - vCE sat)[C senC] 4VCC[sen(C/2) (C/2)cos(C/2)]
t
vCEATE-UO EC amp pot 52
Amplificadores Clase C lineales (X)Resumen de caractersticas:
Linealidad: Difcil, sacrificando ganancia. Rendimiento mximo: Alto, 80-90 %. Ganancia: Baja. Impedancia de entrada: Muy no lineal. Corriente de colector: Picos altos y estrechos. Ancho de banda: Pequeo.
ATE-UO EC amp pot 53
Amplificadores Clase C muy no lineales (I)El transistor trabaja casi en conmutacin
LiC
C
Circuito resonante
iC VCC VCC
VCC + -
C L RL
+ vRL
+ iRL vCE iC
+ RL vRL
El circuito resonante resuena libremente y repone la energa que transfiere a la carga en los periodos de conduccin del transistor. El valor de pico de la tensin de salida es aproximadamente el valor de la tensin de alimentacin:
vRL = VCCsen(t)ATE-UO EC amp pot 54
El rendimiento es bastante alto.
Amplificadores Clase C muy no lineales (II)Modulador de amplitud
VCC = VCC+vtr
LiC iC
+ Q1ATE-UO EC amp pot 55
-
vCE RL
+ C+VCC VCC
Amplificador de potencia de BF
-
vtr+ VCC
vtr vCC vCC
-
+ vRL vRL
Amplificadores Clase D (I)Circuito bsico
+VCC iC1 iD1 D1 Q1 iC2 iLVCC/2
iL vRL A L-
iD2 D2
+
+ vA vA C RLVCC/2 -VCC/2
+ vRL
Q2
ATE-UO EC amp pot 56
Amplificadores Clase D (II)Anlisis
vRL +VCC iC1 vAVCC/2 -VCC/2
=
vRL
+
Armnicos
iD1 D1 iLVCC/2
vRL = (VCC/2)4/ = 2VCC/Luego la tensin de salida es proporcional a la alimentacin Puede usarse como modulador de amplitud.
Q1 iC2
A
iD2 D2
+
-
+ vA
L C RL
+ vRL Menor frecuencia de operacin debido a que los transistores trabajan en conmutacin.ATE-UO EC amp pot 57
Q2
Amplificadores Clase D y amplificadores Clase E (I) iL vAClase D Clase E
iL iC1 iC2iD1 D1 iLVCC/2
vA
iL
vA
Conmutacin forzada en los diodos: salen de conduccin cuando entran los transistores en conduccin.
iC1 iD1 iC2
+VCC iC1
Q1 iC2
A
iD2L C RL
iD2 D2
+
-
+ vA
+ vRL
Q2
Conmutacin natural en los diodos: salen de conduccin cuando se invierte la corriente por resonancia.
ATE-UO EC amp pot 58
Ejemplo de esquema real de amplificador de potencia(obtenidos del ARRL Handbook 2001)
Amplificador lineal Clase B en Push-Pull Push-Pull
Filtro pasabajos
PolarizacinATE-UO EC amp pot 59