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ETAPA DE POTENCIA

Los sistemas elctricos lineales destinados al accionamiento de algn elemento de control

(vlvulas hidrulicas, motores, bobinas de deflexin, parlantes, antenas, lneas telefnicas,

etc.) utilizan en su etapa final, un amplificador capaz de entregar al actuador la potencia

requerida.

En los casos en que la potencia a entregar es de apenas unos mw (seales dbiles), los

circuitos no difieren mucho de los ya estudiados.

Cuando la potencia de salida supera los 100 mw (seales fuertes), las tcnicas de diseo son

totalmente diferentes, ya que las impedancias que se manejan son relativas e influyen en los

parmetros de los dispositivos activos (transistores).

Clasificacin de etapas de potencia

Segn como se polaricen se pueden clasificar en:

1 . AMPLIFICADOR CLASE A

2 . AMPLIFICADOR CLASE B

3 . AMPLIFICADOR CLASE A-B

5 . AMPLIFICADOR CLASE D

4 . AMPLIFICADOR CLASE C

6 . AMPLIFICADOR CLASE E

7 . AMPLIFICADOR CLASE G

8 AMPLIFICADOR CLASE H

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Amplificador de Clase A Amplificador clase B Amplificador Clase AB

La corriente de salida circula La corriente de salida slo La corriente de salida circula durante todo el ciclo de la circula, durante medio ciclo durante algo ms de medio seal de entrada (360). de la seal de entrada. ciclo.

Son fundamentalmente Se utiliza cuando las potencias Se polarizan los transistores como lineales y se utilizan para de salida son del orden del watt. para que aunque no haya seal en Potencias muy pequeas. El punto de trabajo (Q) esta la entrada, haya una pequea

Las alinealidades de los situado, en el corte, por lo cada de tensin (Vbe), para circuitos, originan distorsin tanto un transistor conducir vencer la inercia del tiempo que por 2 armnica y cuando solamente 180 (medio ciclo) tardan los transistores en llegar al son del orden del 1%, ya caso por el cual, para amplificar valor de tensin de polarizacin se percibe. Un circuito tpico los 360, se necesitan dos (0,7 V) para compensar la es un C-C o un D`arlington. transistores. distorsin por cruce. Ic vi Ic

Ic Ic

ic ic I VCC Ic ICQ=----------- Q Q ic RL RCE RCE Q Icq t Vce t Icq Vceq = Vcc vce t Vceq Vcc

VCEQ VCC Vce Vce ic = I sen 2 f t VCE El punto Q est en el centro de la RCE y no se producir ninguna distorsin en la salida Vc t t t

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Rendimiento del 25% Rendimiento del 78,5% Rendimiento del 60% o 70% a) Con seal en la entrada: a)Cuando no hay seal en la Se utiliza para armar habr consumo de potencia entrada no hay consumo de audioamplificadores. de fuente, debido a la energa de fuente. polarizacin y disipacin b)Cuando los transistores estn del transistor. apareados se eliminan los errores

b) Sin seal en la entrada: armnicas pares. Tambin habr consumo de c)En clase B se trabaja con Potencia de fuente, debido a transistores de potencia de un la polarizacin del transistor. valor, cinco veces menor que los que se deberan utilizar para Esto y su bajo rendimiento, son trabajar en clase A. las limitaciones del amplificador d)La desventaja de esta clase es de potencia CLASE A. la distorsin por cruce.

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Simetra Complementaria:

Bsicamente est compuesta por un par de transistores opuesto (PNP y NPN) y se utiliza

para pequeas potencias (menores del W). Para todas las clases de etapas de potencia,

cuando se quiere trabajar con fuente simple, se debe incluir en el circuito de salida un C2.

Este se cargar en el primer semiciclo (cuando funciona el T1) y acta de fuente para el T2

en el segundo semiciclo.

CLASE B CLASE A-B +Vcc

+ Vcc

R1

T1

T1 A D1 C2

Vi T2 RL D2

T2

RL

-Vcc R2

Cuando el semiciclo de la seal Cuando se construyen circuitos integrados es ms fcil

de audio ingresa al punto A, el T1 fabricar muchos transistores, que formar un diodo, se polariza en directa y amplifica, por lo tanto, se hace trabajar al transistor como diodo mientras el T2 (por ser PNP), est uniendo base con colector. al corte (no conduce);en el

siguiente semiciclo (-), el T2 se polariza en directa y amplifica, mientras que el T1 se va al corte.

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Circuito prctico: Circuito practico: +Vcc

. +Vcc R4 T1

RV R1 R4 T1 R C3 C3 D1 C1 V0 A

T3 R

T2 RL D2

R1 T2 RL

Vi R2 R3 C2 C1

-Vcc T3

Vi R2 C2 Etapa Excitadora potencia R3

En la prctica, hay generalmente una etapa excitadora y luego la simetra complementaria. En los dos casos el T3 acta como excitador. En la clase A-B, la RV es para que cuando no hay seal, el nodo A, tenga un potencial de 0 Volt (condicin que R3 = R4 ).

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SIMETRA CUASI COMPLEMENTARIA

Se utiliza para manejar potencias ms altas. En esta configuracin se substituye cada transistor de salida (del sistema complementario), por un par de transistores. Se puede implementar para dos tipos de exigencias:

a)D`arlington: Maneja potencias medias, utilizando la configuracin Darlington (NPN y PNP).

b) Cuasi-Darlington: Para potencias ms altas, fue muy difcil obtener pares complementarios Drlington, por lo que hubo que crear los pares Cuasi- Drlington (NPN y PNP).

a)Simetra cuasi - complementaria Drlington:

Par Darlington NPN Par Darlington PNP

+ Vcc T2 T1 RL

T1

T2

- Vcc

RL

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CLASE B CLASE A-B

Circuito Bsico Circuito practico

+Vcc +Vcc

R5

T1 T3 T3 T1 R3 Vo C2

T4

Vi T2 R4 RL

R1 T2 -Vcc C1 T4

RL T5

R2

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b)Simetra Cuasi Complementaria Cuasi D`arlington:

Par Cuasi D`alington NPN: Par Cuasi D`arlington PNP:

+VCC

RL

T2

T1 T1

T2

RL

- Vcc

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Clase B: Clase A-B

+Vcc

R5 T1

T3 +Vcc

C2 T3

T1 C

R1 T2 T4 RL Vi T4 RL C1 T2 T5

R2

-Vcc

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Un problema muy frecuente en este tipo de conexiones, es que la resistencia (R5) de salida del excitador T5 no se adapte con la resistencia de la etapa de potencia (que generalmente es menor); para solucionar esto, se substituye la R5 por una carga activa (fuente de corriente constante tipo espejo) para obtener una corriente Icq5 constante, y una resistencia mas alta.

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En la prctica, las etapas excitadoras se disean con muy alta ganancia, se realimenta negativamente y se incluyen protecciones contra corto circuito (para RL = 0); por ejemplo para una etapa de potencia con simetra complementaria tenemos:

La Re1, se proyecta para que cuando por ella circule la corriente nominal del T1, produzca una cada de tensin menor que 0,7 V para que el T4 no conduzca. Si accidentalmente, cuando conduce (T1) se pone en corto la resistencia de carga (parlante) (RL = 0), la corriente que circulaba por T1 aumenta abruptamente por lo que tambin aumentar la cada de tensin en Re1 (> 0, 7 V) y (T4) comienza a conducir de tal forma que toda la corriente no pasa a travs de T1, sino a travs de T1 y T2 y no se

produce el embalamiento del T1. Para proteger al T2 lo que se limita, es la corriente en la base del excitador T3 para que el T2 no se embale.

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Amplificador de clase C La corriente de salida circula durante menos de medio ciclo.

Amplificadores de Potencia de audio

Monoaurales tiene un solo canal (una sola salida)

Estereo, tienen 2 canales (2 de Salidas). Puenteado o Bridge, (una sola salida).

Amplificador Bridge, puenteado o monobloque

Es el que al puentear sus dos canales, adquiere mayor potencia; esto supone conectar cada

pin del parlante a la salida de cada canal y configurarlos para que den la misma seal de

salida, pero desfasadas 180. Los ms simples, tienen uno de los dos canales, invertido y

llevan la salida de uno, en la entrada del otro.

Al puentearlo, en el altavoz se duplican la tensin y corriente y por ejemplo; una carga de

8 se comportar como si fuera de 4; una de 4 como de 2, etc. En este modo, el factor de damping (de amortiguamiento) baja a la mitad.

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Conexin para lograr un amplificador Bridge