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Clases de amplificador: A, B, AB, C, D, etc.

Clases de amplificador: A, B, AB, C, D, etc.

Los amplificadores reciben una clasificación de acuerdo con la forma en que están sesgados y funcionan.

Las clases de amplificadores que incluyen Clase A, Clase B, Clase AB, Clase C y similares se ven ampliamente cuando se trata de especificaciones de amplificadores y su diseño.

La clase de amplificador se selecciona para satisfacer los requisitos generales. Las diferentes clases de amplificadores proporcionan diferentes características, lo que permite que el amplificador funcione de una manera particular y también con un nivel de eficiencia.

Descripción general de las clases de amplificador

Las diferentes clases de amplificadores proporcionan diferentes características de rendimiento. Esto hace que los diferentes tipos de clases de amplificadores sean adecuados para diferentes situaciones. A continuación se ofrece un resumen tabular de sus diferentes características.


Designaciones de clases de amplificador y resumen de rendimiento
Clase de amplificadorDescripciónÁngulo de conducción θ
Clase AConducción sobre los 360 ° completos del cicloθ = 2π
Clase BLa conducción ocurre durante la mitad del ciclo, es decir, durante 180 °θ = π
Clase ABLa conducción se produce durante un poco más de la mitad del ciclo, es decir, un poco más de 360 ​​°θ <θ <2π
Clase CLa conducción ocurre durante menos de 180 ° del ciclo, pero esto crea distorsiónθ <π
Clases D a TEstas clases de amplificadores utilizan técnicas de conmutación no lineal para mejorar la eficiencia.N / A

Amplificadores de clase A

Un amplificador de clase A está polarizado para que conduzca durante todo el ciclo de la forma de onda. Conduce todo el tiempo, incluso para señales muy pequeñas o cuando no hay señal presente.

El amplificador de clase A es inherentemente la forma más lineal de amplificador, y generalmente está sesgado para garantizar que la salida del dispositivo en sí, antes de pasar a través de un condensador o transformador de acoplamiento, se encuentre a la mitad del voltaje del riel, lo que permite excursiones de voltaje por igual. a ambos lados de este punto central. Esto significa que la señal más grande se puede acomodar antes de que llegue al carril de voltaje superior o inferior.

Normalmente, un amplificador de clase A comenzará a volverse no lineal a medida que la señal se acerque a cualquier carril de voltaje, por lo que el funcionamiento normalmente se mantiene alejado de esta situación.

Para que el amplificador funcione correctamente en su condición de clase A, la corriente sin señal en la etapa de salida debe ser igual o mayor que la corriente de carga máxima para el pico de cualquier señal.

Como el dispositivo de salida siempre conduce, esta corriente representa una pérdida de potencia en el amplificador. De hecho, la eficiencia teórica máxima que puede alcanzar un amplificador de clase A es del 50% con acoplamiento de salida inductivo o solo del 25% con acoplamiento capacitivo. En la práctica, las cifras reales obtenidas son mucho menores que esto por una variedad de razones, incluidas las pérdidas del circuito y el hecho de que las formas de onda normalmente no permanecen en sus valores máximos, donde se alcanzan los niveles de eficiencia máxima.

En consecuencia, el amplificador de clase A proporciona una salida lineal con la distorsión más baja, pero también tiene el nivel de eficiencia más bajo.

Amplificadores de clase B

Un amplificador de clase B está polarizado de modo que conduce más de la mitad de la forma de onda. Mediante el uso de dos amplificadores, cada uno de los cuales conduce nuestra mitad de la forma de onda, se puede cubrir la señal completa.

Para lograr esto, se utilizan dos dispositivos activos y la forma de onda de entrada se divide de modo que un dispositivo activo conduzca durante la mitad de un ciclo de entrada y el otro durante la otra mitad. Las dos mitades se suman en la salida del amplificador para reconstruir la forma de onda completa.

A veces, los amplificadores de clase B se denominan "push-pull", porque las salidas de los dispositivos activos tienen una relación de fase de 180 °. Sin embargo, este término se usa menos en estos días: solía ser muy común cuando se usaban tubos de vacío / válvulas termoiónicas y en los últimos años el término ha caído en desuso.

La eficiencia es mucho mayor, pero el amplificador de clase B sufre lo que se denomina distorsión cruzada, donde una mitad del amplificador se apaga y la otra entra en juego. Esto es el resultado de no linealidades que ocurren cerca del punto de cambio donde un dispositivo se enciende y el otro se apaga. Este punto es notoriamente no lineal, y la distorsión es particularmente notable para señales de bajo nivel donde la sección no lineal de la curva representa una porción mucho mayor de la señal general.

Aunque la eficiencia teórica máxima de un amplificador de clase B es del 78,5%, los niveles de eficiencia típicos son mucho más bajos.

Amplificadores de clase AB

Como era de esperar, un amplificador de Clase AB se encuentra entre la Clase A y la Clase B. Busca superar la distorsión cruzada encendiendo ligeramente los transistores para que conduzcan durante un poco más de la mitad del ciclo y los dos dispositivos se superpongan en un pequeño cantidad durante la fase de encendido / apagado, superando así la distorsión de cruce.

Este enfoque significa que el amplificador sacrifica una cierta cantidad de eficiencia potencial por una mejor linealidad: hay una transición mucho más suave en el punto de cruce de la señal de salida. De esta manera, los amplificadores de clase AB sacrifican parte de la eficiencia por una menor distorsión. En consecuencia, la clase AB es una opción mucho mejor cuando se necesita un compromiso entre eficiencia y linealidad.

Clases AB1 y AB2
Las válvulas termoiónicas o los tubos de vacío se utilizaron ampliamente para amplificadores lineales de RF y audio de alta potencia. Para ahorrar costes, peso y consumo de energía, los amplificadores se utilizaron en la clase AB y a menudo se mencionaron dos subclases de amplificadores: las clases AB1 y AB2. Estas subclases son aplicables solo a la tecnología de tubos termoiónicos o de vacío, ya que se refieren a la forma en que se polarizó la rejilla:

  • Clase AB1: La clase AB1 es donde la red está más polarizada negativamente que en la clase A. En la clase AB1, la válvula está polarizada para que no fluya corriente de la red. Esta clase de amplificador también ofrece una distorsión menor que la de la clase AB2.
  • Clase AB2: La clase AB2 es donde la cuadrícula está a menudo más sesgada negativamente que en AB1, además, el tamaño de la señal de entrada suele ser mayor. En esta clase, la corriente de la red fluye durante parte del semiciclo de entrada positiva. Es una práctica normal que el punto de polarización de la red Clase AB2 esté más cerca del corte que lo que ocurre en la Clase AB1, y la Clase AB2 proporciona una mayor potencia de salida.

Amplificadores de clase C

Un amplificador de clase C está polarizado de modo que conduce durante mucho menos de medio ciclo. Esto da lugar a niveles muy altos de distorsión, pero también permite alcanzar niveles de eficiencia muy altos. Este tipo de amplificador se puede usar para amplificadores de RF que transportan una señal sin modulación de amplitud; se puede usar para modulación de frecuencia sin problemas. Los armónicos creados por el amplificador que funciona efectivamente en saturación pueden eliminarse mediante filtros en la salida. Estos amplificadores no se utilizan para aplicaciones de audio debido al nivel de distorsión.

Los amplificadores de clase C generalmente usan un solo dispositivo activo que está polarizado bien en su región de apagado. A medida que se aplica la señal, los picos superiores de la señal hacen que el dispositivo entre en conducción, pero obviamente solo durante una pequeña parte de cada ciclo de forma de onda de entrada.

En la salida, el circuito utiliza un circuito resonante L-C de alta Q. Este circuito suena efectivo después de que es golpeado por cada pulso para que la salida contenga una aproximación a una onda sinusoidal. Se requiere filtrado en la salida para asegurar que el nivel de armónicos sea suficientemente bajo.

Normalmente, el ángulo de conducción del transistor es significativamente menor a 180 °, a menudo alrededor de la región de 90 °. Los niveles de eficiencia pueden llegar al 80%, pero los valores del 66% son más normales cuando se tienen en cuenta las pérdidas del circuito, etc.

Clases de amplificador D a T

Existe una variedad de diferentes clases de amplificadores que tienden a basarse en técnicas de conmutación en lugar de utilizar enfoques analógicos.

  • Amplificador de clase D: Un amplificador de audio de clase D utiliza tecnología de conmutación dentro del amplificador. Como los dispositivos de salida están encendidos o apagados, los amplificadores de clase D teóricamente pueden alcanzar niveles de eficiencia del 100%. En realidad, los niveles reales alcanzados son menores, pero, no obstante, los niveles de eficiencia alcanzados son mucho más altos que las otras clases analógicas.

    Uno de los primeros amplificadores de clase D para uso de audio fue introducido por Sinclair en el Reino Unido alrededor de 1964. Aunque el concepto era bueno en teoría, el amplificador no funcionó particularmente bien, y cuando lo hizo, el amplificador tendió a causar grandes cantidades de interferencia. a los aparatos de radio y televisión locales, ya que las precauciones de EMC no se aplicaban normalmente a los equipos en este momento.

  • Amplificador de clase G: La clase G es una forma de amplificador que utiliza múltiples fuentes de alimentación en lugar de una sola fuente. Para señales de bajo nivel se utiliza un suministro de bajo voltaje, pero a medida que aumenta el nivel de la señal, se utiliza un suministro de alto voltaje. Esto se pone en acción gradualmente hasta alcanzar la potencia nominal máxima según sea necesario. Esto proporciona un diseño muy eficiente ya que la energía adicional solo se usa cuando realmente se requiere. El cambio tanto en el suministro de voltaje como más alto se puede lograr sin detrimento de la fidelidad de la señal de salida. De esta manera, el amplificador es capaz de proporcionar tanto bajos niveles de distorsión como también altos niveles de eficiencia. Este enfoque puede ser complejo de diseñar desde cero, pero si se diseña correctamente, puede funcionar bien. Afortunadamente, la dificultad del diseño se puede reducir si se utiliza uno de los muchos circuitos integrados de audio que usan la Clase G.

Hay muchas más clases operativas de amplificadores disponibles para el diseñador en estos días. La tecnología moderna de silicio ha abierto muchas más puertas, pero a pesar de esto, las tres clases básicas de amplificadores de clase, Clase B y Clase C, con la derivada Clase AB, que es un cruce entre las clases A y B, siguen siendo las más utilizadas.

Ver el vídeo: La ventaja de usar amplificadores con proceso digital. (Octubre 2020).