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Ing. Edgard Oporto Diaz
CIRCUITOS ELECTRONICOS II
Mdulo: II Unidad: 01 Semana: 05
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
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ORIENTACIONES
- Estudiar el material de ayuda antes de la sesin
respectiva.
- Escuchar atentamente la tutora
- Para intervenir y hacer preguntas levantar la mano
- Ingresar con sus apellidos y nombres, no con seudnimo
- Desarrollar los ejercicios propuestos
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CONTENIDOS TEMTICOS
Introduccin
Amplificadores de potencia
Tipos
Amplificador de potencia clase A
Amplificador clase B
Circuitos PUSH PULL y simetra complementaria
Amplificadores clase AB
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INTRODUCCION
POLARIZACION
FUNCIONAMIENTO EN DC
Simular en ISIS
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INTRODUCCION
POLARIZACION
FUNCIONAMIENTO EN DC
Simulacin en ISIS
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INTRODUCCION
Operacin con seal AC
Si el voltaje de base vara:
- Vara la IB
- Vara la IC
- Vara el VCE
Se prueba variar VBE mediante
una seal AC.
Simular en ISIS
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INTRODUCCION Operacin con seal ACSi el voltaje de base vara:
- Vara la IB
- Vara la IC
- Vara el VCE
Se prueba variar VBE mediante
una seal AC.
Simulacin en ISIS
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INTRODUCCION
Operacin lineal con seal AC
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
Amplificador lineal
Amplifica sin distorsiones
C1 Abierto en DC, corto en AC
C2 Abierto en DC, corto en AC
Operacin lineal con seal AC
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
hfe (AC)Operacin en pequea seal.
hFE (AC)Operacin en seal grande.
hFE siempre es menor que hfe
Beta (DC)Es la ganancia de corriente en DC
Operacin lineal con seal AC
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
Operacin lineal con seal AC
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
Simulacin en ISIS
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DISTORSIONES
OPERACIN NO LINEAL
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DISTORSIONES
OPERACIN NO LINEAL
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DISTORSIONES
OPERACIN NO LINEAL
Simulacin en
ISISVariamos el punto de
operacin a los
extremos mediante el
divisor de tensin de
polarizacin de base.
Y variamos la seal de
entrada AC mediante un
generador de seales.
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AMPLIFICADORES DE POTENCIA
a) Son circuitos que amplifican corrientes, antes que
voltajes.
b) Proporcionan una tensin de salida con mxima excursin
simtrica.
c) No distorsionan la salida.
d) Trabaja con cargas de baja impedancia.
Se emplean en casos de cargas muy grandes, por ejemplo parlantes
con
impedancias de unos cuantos ohmios, un solenoide, etc.
En la prctica, los sistemas suelen tener varias etapas de
amplificacin,
siendo la ltima la de potencia.
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TIPOS
Se clasifican de acuerdo con el porcentaje de tiempo que la
corriente de
colector es diferente de cero.
Existen cuatro clasificaciones principales:
- Clase A
- Clase B
- Clase AB
- Clase C
Configuraciones de acoplamiento
- Inductivo
- Capacitivo
- Transformador
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TIPOS
En la prctica se emplean pares de transistores para lograr
la
amplificacin completa de la seal.
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CARACTERISTICAS
Rendimiento
Potencia disipada por la carga
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CARACTERISTICAS
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
a) Opera en regin lineal.
b) La seal de salida es una rplica amplificada de la
entrada.
c) El amplificador reproduce toda la seal de entrada.
d) Amplifica corriente a la carga.
e) Sus componentes deben ser considerados segn su capacidad
de
disipar calor.
f) La corriente de colector es distinta de cero todo el tiempo
aun sin
seal de entrada por lo que es ineficiente al disipar
potencia
innecesariamente (en reposo).
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Amplificador de pequea seal
La seal AC se mueve a lo largo de una pequea porcin de la recta
de
carga de AC.
Amplificador de seal grande
La seal de salida es ms grande y se aproxima a los lmites de la
recta de
AC.
Ambos se consideran de CLASE A si operan en la regin lineal
Amplificadores de potencia clase A
Son amplificadores de seal grande, proveen potencia, antes que
voltaje, a
una carga.
Tpicamente, son mayores a 1W y debe considerarse la disipacin de
calor.
Su rendimiento es del 25%.
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Se muestra curva de operacin tpica.
ICQ se ubica al centro de la recta de AC.
La entrada es senoidal
IC es la corriente de salida.
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Recta de carga y punto Q
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Punto Q no centrado
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Trabajan con transistores a voltajes mayores a 450 V y
corrientes superiores
a los 10 A en DC.
Debido a que los transistores empleados disipan altas potencias,
tienen otra
construccin distinta a los de baja potencia y emplean circuitos
de proteccin
para limitar la corriente y emplean disipadores de calor.
Existen varias configuraciones de acuerdo al tipo de
acoplamiento de la
carga.
- Amplificador de potencia acoplado en forma inductiva
- Amplificador de potencia acoplado por transformador
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Amplificador de potencia acoplado en forma inductiva
El inductor debe ser tal que se aproxime a un circuito abierto a
las
frecuencias de entrada y a un cortocircuito a DC.
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Amplificador de potencia acoplado por transformador
La mxima potencia transferida a la carga es:
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B
Emplea un transistor para amplificar la porcin positiva de la
seal de entrada
y otro transistor para amplificar la porcin negativa.
Su rendimiento es del 78.5%.
Existen dos configuraciones tpicas:
- Circuitos EC push-pull
- Circuito con simetra complementaria
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B
El punto Q se ubica en la regin de corte.
Se polariza en la regin de corte:
La seal de entrada hace que opere en
regin lineal.
Cada transistor amplifica solo la parte
positiva de la seal de entrada (semiciclo
positivo).
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AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B
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CIRCUITOS PUSH-PULL
Operacin clase B push-pull
La conduccin se puede ampliar al ciclo completo agregando un
segundo
amplificador clase B que opere en el semiciclo negativo.
Esta combinacin se denomina push-pull y existe en dos formas
segn el
acoplo:
PUSH-PULL Tira aflojaUn transistor activo, el otro no
a) Acoplo mediante transformador
b) Transistores de simetra complementaria
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CIRCUITOS PUSH PULL
Se muestra un circuito EC push-pull. Emplea transformadores.
Trafo de entrada
Dispone de secundario con toma central conectada a tierra.
Genera dos salidas en contrafase.
Q1 conduce en el semiciclo positivo
Q2 conduce en el semiciclo negativo
Trafo de salida
Combina las seales.
Permite que la corriente
circule en ambas
direcciones aun cuando
un transistor est en
corte.
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CIRCUITOS PUSH PULL
Simulacin en ISIS
Observar las seales en contrafase.
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CIRCUITOS PUSH PULL
Se muestra un circuito EC push-pull. Emplea transformadores.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Es un push-pull pero sin transformadores.
Es uno de los ms empleados.
El circuito consta de dos fuentes de alimentacin, positiva y
negativa.
Es complementario pues emplea transistores npn y pnp, en
configuracin
seguidor-emisor.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Cada uno conduce en semiciclos distintos.
Q1 NPN Semiciclo +
Q2 PNP Semiciclo -
No existe voltaje de polarizacin DC en la base (Vb = 0V).
Solo el voltaje de seal hace que los transistores conduzcan
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Cada uno conduce en semiciclos distintos.
TR1 Semiciclo +
TR2 Semiciclo -
Emplea una sola fuente.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Distorsin de cruce
Cuando el voltaje DC en la base es
cero, ambos transistores se apagan.
El voltaje de seal de entrada debe
exceder VBE antes que conduzca un
transistor.
Existen un lapso de tiempo entre los
semiciclos positivo y negativo donde
ningn transistor conduce.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Amplificador push-pull clase AB
Supera la distorsin de cruce por cero.
Las etapas push-pull se polarizan para una leve conduccin, aun
cuando
no exista seal.
Esto los mantiene en conduccin y elimina la distorsin de cruce
por
cero.
Se muestra el circuito.
D1 y D2 son idnticas a las uniones base-emisor.
R1 y R2 son iguales, VA = 0V
No se requiere capacitor de entrada.
VDC salida = 0V
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Amplificador push-pull clase AB
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Amplificador push-pull clase AB
QN y QP funcionan en regin activa desde cuando la entrada vi
es
pequea.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Amplificador push-pull clase AB Una sola fuenteEl funcionamiento
es similar.
Voltaje de salida del emisor = VCC/2
C3 se emplea para desacoplar la DC en la salida RL.
C1 y C2 acoplan la AC hacia las bases.
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CIRCUITOS DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA
Amplificador push-pull clase AB Una sola fuente
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OPERACION CLASE C
Transistor en emisor comn con carga resistiva.
Se emplea tpicamente con cargas tipo circuito resonante.
Se polariza debajo de corte con una fuente VBB negativa.
La seal AC tiene un pico ligeramente mayor que VBB + VBE.
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OPERACION CLASE C
El voltaje base excede el potencial BE durante un corto
tiempo
cerca del pico positivo de cada ciclo, activando al
transistor.
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OPERACION CLASE C
La salida no es una replica de la
entrada.
No es de utilidad para cargas
resistivas o lineales.
Se emplea con un circuito resonante
en paralelo
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CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE
INVESTIGACIN SUGERIDAS
a) Investigue acerca de los pasos y consideraciones de diseo
de
amplificadores de potencia clase A y B.
b) Analice cualitativamente las caractersticas, as como ventajas
y
desventajas de los amplificadores de potencia estudiados.
c) Simule los circuitos analizados.
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GRACIAS
