República Bolivariana de Venezuela Ministerio para el Poder Popular para la Educación Superior Instituto Universitario de Tecnología “Alonso Gamero” Coro-Estado Falcón.
Bachiller: Carlos León Instrumentación Sección: 01
Santa Ana de Coro, noviembre de 2010
AMPLIFICADOR. Un amplificador es un circuito electrónico amplificador que se puede conectar a un dispositivo de bajo nivel de salida tal como una capsula de un tocadiscos, o un micrófono, y producir un voltaje de salida mayor a una menor impedancia, con la respuesta en frecuencia correcta. Las capsulas de tocadiscos necesitan tanto amplificación como ecualización de la respuesta en frecuencia. Los micrófonos solo necesitas ecualización. En la mayoría de la aplicaciones de audio, "preamplificador" es un termino inapropiado y se refiere a un dispositivo llamado mas correctamente "amplificador de control". Su propósito es proporcionar características tales como selector de entrada, control de niveles, bucles de cassette, y a veces una pequeña cantidad de ganancia de etapa-de-line. Estas unidades no son preamplificadores en el sentido más técnico de la palabra, aunque todo el mundo les llame así.
CLASE A La ‘clase A’ es el tipo de operación considerado en los amplificadores de emisor común. En la operación en ‘clase A’ el amplificador reproduce totalmente la señal de entrada. La corriente de colector es distinta de cero todo el tiempo. Este tipo de operación es ineficiente ya que, aun sin señal de entrada, ICQ es diferente de cero y el transistor disipa potencia. Esto es, el transistor disipa potencia en condición estática o de reposo.
Figura 1: Operación en Clase A. En la figura 1 se ilustran curvas características típicas para la operación en ‘clase A’. La corriente ICQ se sitúa por lo general en el centro de la recta de carga de corriente alterna. En esta imagen se muestra un ejemplo de entrada sinusoidal y la Ic resultante en la salida. Nótese que la entrada sinusoidal se dibuja con la ordenada alineada con la línea de carga. Entonces se varía v CE como función del tiempo, moviendo hacia arriba y abajo la línea de carga. Las variaciones en v CE provocan variaciones proporcionales en la corriente de
colector, las cuales se leen proyectando el valor de ICE a la línea de carga y luego en forma horizontal al eje i C. Nótese que si se evitan las porciones no lineales de las curvas de operación (las regiones sombreadas del diagrama), es decir la zona de saturación y la región de corte, una entrada sinusoidal provoca una salida sinusoidal. En cuanto a la forma de acoplamiento, los amplificadores de potencia en operación ‘Clase A’ pueden clasificarse en amplificador acoplado en forma inductiva y amplificador acoplado por transformador.
AMPLIFICADOR ACOPLADO POR INDUCTOR . Se requiere alta ganancia de corriente para obtener potencia en la carga de la salida. En la figura 2 se muestra el circuito de este amplificador y en esta se observa que, en vez de usarse una resistencia de colector, se emplea un inductor. El inductor se selecciona de manera que se aproxime a un circuito abierto para la frecuencia de entrada, pero a un cortocircuito para corriente continua, con esto se logra que, la resistencia vista por el transistor desde los terminales colector-emisor sea RL, en corriente alterna y, en corriente continua, sea RE, por lo que la máxima excursión simétrica a la salida es mayor, comparada con la del amplificador convencional que usa una resistencia de colector, pues, en este se ve limitada por las dos resistencias.
Esto hace que la eficiencia del amplificador sea del 50% (comparada con el amplificador convencional en el que se emplea una resistencia de colector, cuya eficiencia es del 25%). La tabla 1 contiene las ecuaciones del amplificador clase A acoplado por Figura 2. Amplificador acoplado por inductor: inductor. Tabla 1: Ecuaciones del amplificador acoplado por inductor. Impedancia inductiva Resistencia de emisor
Punto de polarización
wL >> RL RE << RL VCC VCEQ = R 1+ E R L I CQ
Potencia a la carga
=
VCEQ R L
Pc arg a =
VCC
= 2
2R L
VCC R L
+
R E
Ganancia de corriente
Ai
= −
R 1 || R 2 R E
AMPLIFICADOR ACOPLADO POR TRANSFORMADOR Cuando, desde el punto de vista de adaptación de impedancias, el amplificador seguidor emisor no satisface las exigencias, se puede utilizar un amplificador de potencia con transformador a la salida, como se indica en la figura 3.
Figura 3: Amplificador de potencia acoplado por transformador. En este amplificador, la recta de trabajo de corriente continua será diferente de la recta de trabajo de corriente alterna. Desde el punto de vista de DC el colector se encuentra conectado a la fuente de alimentación a través de la resistencia óhmica del primario del transformador, la cual es por lo general despreciable. Además se puede suponer que RE es pequeña por lo que se obtiene una recta de trabajo de pendiente elevada (para DC) como se indica en la figura 4. Sobre esta línea se elige el punto de trabajo de acuerdo a la corriente de base necesaria, la cual se fija mediante las resistores R1 y R2.
Figura 4: Líneas de carga estática y dinámica del amplificador con transformador en el colector.
La tabla 2 contiene las ecuaciones del amplificador clase A acoplado por transformador: Tabla 2: Ecuaciones del amplificador acoplado por transformador.
Relación de transformación a Resistencia de carga transferida del devanado secundario al primario del RL’ = a2 RL transformador Resistencia de emisor RE << RL’ VCEQ =
Punto de polarización I CQ
=
VCC R 1+ E R L '
VCC R L '+ R E
Potencia a la carga
Pc arg a =
Ganancia de corriente
Ai = -a
VCC
2
2a 2 R L
Se obtiene el mismo rendimiento cuando en lugar de colocar el transformador entre el colector y la fuente Vcc, se coloca en el lugar de la resistencia RE, tal como se muestra en la figura 5(a).
Figura 5 : Amplificador acoplado por transformador. Se observa en la figura 5(b) la excursión está limitada sólo por la resistencia de carga reflejada del secundario al primario, Rtransformador . En este sistema tanto la estabilidad ante los cambios de temperatura como la excursión dependen de la resistencia de emisor a2RL. La tabla 3 contiene las ecuaciones del segundo amplificador clase A acoplado por transformador:
Tabla 3: Ecuaciones del amplificador acoplado por transformador.
Relación de transformación a Resistencia de carga transferida del devanado secundario al primario del RL’ = a2 RL transformador Resistencia de emisor RL’ 10 (R1 || R2) Punto de polarización Potencia a la carga Ganancia de corriente
VCEQ =
Pc arg a =
Ai = −
VCC R 1+ E R L ' VCC
;
I CQ
=
VCC R L '
2
2R L '
R 1 || R 2 R 1 || R 2 25mV + + R E β I CQ
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