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7/28/2019 Amplificadores de potencia AB.docx

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MORELIA

INGENIERIA ELECTRONICA

DISEO CON TRANSITORES

AMPLIFICADORES DE CLASE AB

ERIC URIBE FUENTES


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Aplificador clase AB

Clase AB

Es una clase B pero mejora la polarizacin de los moduladores para disminuir la

distorsin de cruce, a costa de aumentar el consumo energtico. Consumenaproximadamente el doble de lo que suministra.

La clase AB domina el mercado y rivaliza con los mejores de clase A en calidad desonido. Usa menos corriente que los de clase A y pueden ser ms baratos,pequeos, frescos, y ligeros.

Los amplificadores de clase AB son casi iguales a los de clase B en que tienendos transistores de salida. Sin embargo, los amplificadores de clase AB difieren delos de clase B en que tienen una pequea corriente de libre fluyendo de la terminalpositiva a la negativa incluso si no hay seal de entrada. Esta corriente de libre

incrementa ligeramente el consumo de corriente, pero no se incrementa tantocomo para parecerse a los de clase A. Esta corriente de libre incluso corrige casitodas las no-linealidades asociadas con la distorsin del filtro. Estosamplificadores se llaman de clase AB en vez de A porque con seales grandes, secomportan como amplificadores clase B, pero con seales pequeas, secomportan como amplificadores de clase A. La mayora de los amplificadoresdisponibles en el mercado son de clase AB.

Un amplificador puede polarizarse a un nivel d.c sobre el nivel de corriente de

base cero de clase B y arriba de la mitad del nivel de voltaje de fuente de la claseA; esta condicin de polarizacin es la clase AB. La operacin de clase ABrequiere todava de una conexin en contrafase para conseguir un ciclo completode salida, pero el nivel de polarizacin de d.c est por lo regular cercano al nivelde corriente de base cero para una mejor eficiencia de potencia. Para la operacinde clase AB la oscilacin en la seal de salida ocurre entre los 180 y 360, y noest en la operacin de clase A ni en la de clase B.

Se dice que este amplificador posee un comportamiento en clase A y clase B [2].En este amplificador, el funcionamiento del dispositivo de potencia es mayor alos180 y menor a 360: El amplificador de simetra complementaria puede ser

mordiscado de acuerdo al esquema indicado en la Fig. 22. Para lo cual se requiereque VBB2 = VBE =VEB: lo que asegure que ambos transistores queden al bordede la conduccin.

Aqu es donde el trabajo de la clase y de la configuracin suma las ventajas decada uno. La configuracin push-pull, con su operacin equilibrada hace posible laclase AB, y lo grandioso que resulta esto. Aqu el por qu: Hemos discutido cmola clase A en single-ended requiere que la vlvula est polarizada para conducir al


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50% en reposo; hablamos de cmo un par de vlvulas de potencia enconfiguracin push-pull funcionando en clase A deben ser polarizadas de modoque cada una conduce el 50% en reposo (aqu, verdaderamente, no hay ningunaventaja en trminos de energa y disipacin) y hemos mencionado la clase Bdonde no hay

corriente o disipacin ociosa ya que las vlvulas se polarizan al corte, generandodemasiada distorsin para el audio.Lo qu la clase AB hace es completar el hueco en el medio de la operacin delpush-pull de la clase B. Elimina el corte asegurando que una cierta corriente fluyadurante el reposo y a travs de la transicin de un lado del push-pull al otro.Utilizamos anteriormente la analoga del grifo de la ducha con las canillas calientey fra separadas, para ilustrar cmo la corriente fluye en el push-pull. Bien, ahoraimaginemos que podemos unir ambas manijas de cada canilla con una barra deforma que ambos grifos dan vuelta cuando movemos la barra hacia adelante yhacia atrs.

Supongamos que al mover la barra hacia la izquierda aumenta el agua caliente ydisminuye la fra. Moverla hacia la derecha hace exactamente lo contrario. Laclase B en push-pull se fija de modo que con la barra en la posicin media, nofluye agua. Empujarla hacia la izquierda abrira la caliente y no tendra ningnefecto sobre la fra, puesto que ya est cerrada. Al moverla de nuevo hacia laderecha, el flujo de agua parara momentneamente mientras se pase por el

centro - que es el punto de reposo luego la fra comenzara a fluir. Ese puntomuerto en el centro representa la distorsin causada por el corte.Para la clase A en push-pull, imaginemos las canillas caliente y fra cada unagirada a medio camino antes de que se unan con la barra. Ahora moverla haciaadelante y hacia atrs no vara el volumen total del agua, solo cambia la mezclade caliente y fra. El hecho de que nunca se pueda cerrar el fluir del agua,representa la prdida de disipacin de la clase A.


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Y para la clase AB en push-pull, ambas, caliente y fra, deben estar un poco cercadel centro de la posicin pero capaces de aumentar dramticamente el flujo totalcuando la barra se mueva lejos a la izquierda o derecha. Se elimina el puntomuerto y el fluir intil de agua se reduce enormemente. stas son las ventajas dela operacin del push-pull AB.

En trminos electrnicos, la clase AB en push-pull es como dos amplificadorespolarizados asimtricamente en el que cada uno es el espejo del otro. En reposoambos se polarizan entre el 10% y el 30%, segn se determine. Ya que se lospolariza mas cerca del corte que del mximo, funcionan ms fros. Tambin tienenms recorrido, ya que en reposo estn casi apagados. Para las seales muypequeas trabajan como un amplificador clase A: simplemente modulando lacorriente ociosa que los atraviesa, ni yendo al corte ni requiriendo un granaumento de energa.

A medida que se toca ms fuerte, la asimetra de la clase B comienza a notarse.Cada lado del push-pull alternativamente est mas en conduccin que en corte,haciendo que la corriente aumente primero a travs de un lado y luego con el otro.Y como el lado opuesto --el que est con la corriente en disminucinse acerca alcorte, el lado en curso se encuentra en su regin lineal y puede ya tomar elcontrol mientras evita la distorsin cercana al corte. Proveyendo esta especie dezona de clase A solapada entre ambas mitades del push-pull de un amplificadorde clase B, permite que la transicin ocurra suavemente eliminando el puntomuerto en el centro. Y la reduccin de la disipacin por perdida es enorme.Observemos las formas de onda mostradas abajo para entender el concepto de laoperacin asimtrica.

La figura 9A muestra una salida clase A en el limpio mximo posible. El circuito

se polariza en el punto medio de su regin lineal segn hemos dicho antes. Lacorriente flucta simtricamente entre el +50% y - el 50% del 100% totaldisponible. Polarizar en el punto medio significa que la vlvula funciona caliente ypierde la mayor parte de la energa excepto cuando es llevada al mximo.


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La forma de onda de la figura 9B muestra el mismo amplificador llevado ms alldel mximo, en la zona de corte. La seal de entrada le est diciendo a la vlvulade conducir ms all del 100% y puesto que no puede hacer eso, sta distorsiona.Las lneas punteadas muestran las secciones recortadas que faltan. El circuitosigue siendo simtrico, polarizado para funcionar alrededor de ese punto medio.

La figura 9C muestra a la vlvula polarizada ms all de ese caliente puntomedio. Todava puede conducir la misma amplitud total (altura) de la forma deonda pero al hacerlo tan asimtricamente causa que se quede sin recorrido enuna direccin y produce el recorte temprano. Cualquier seal mayor en ms y enmenos del 10% va a llevar a la mitad inferior de la forma de onda hacia el corte.ste es el precio que se paga por hacer funcionar a la vlvula en una zona fresca


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con poca disipacin en el punto de reposo! Es casi tan malo como que es unaforma de onda de single-ended clase B y se puede ver porqu no es nada buenopara el audio.

Pero si agregamos otra vlvula espejada en la otra rama del push -pull, podemoscombinar las formas de onda segn se indica en la figura 9D. La zona que va del+10% al -10% representa la porcin de clase A donde la corriente atraviesa ambasvlvulas. Las seales ms all de ese nivel conducirn a cada una de las vlvulas

alternativamente en el corte con el resto de la seal siendo amplificada por la otra,a la frecuencia de A-440 o cualquier otra.


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Implementacin con diodos.

En este caso usamos diodos para que la temperatura no se eleve demasiado. Losdiodos deben colocarse cercana de los transistores de salida de manera que sutemperatura aumente en la misma cantidad que Qn Qf. Por tanto en los dos

circuitos discretos, los diodos se montaran sobre la parte metlica de Qn o de Qf .Dado que las resistencias R1 y R2 proporcionan la corriente de polarizacin iQpara los transistores y tambin asegura que los diodos conduzcan, paragarantizar la corriente de polarizacin de base para Qn

.


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Polarizacin con diodos y con una fuente activa de corriente

En los circuitos en vez de una resistencia discreta es normal usar una fuenteactiva de corriente

En los circuitos integrados en vez de diodos, se utilizan transistores con elcolectoren cortocircuito. Si Qn y Qp deben manejar grandes cantidades de potencia, sugeometra tambin debe ser grande No obstante, los diodos pueden serdispositivos mas pequeos, de manera que IR=IQ/n Donde n es la relacin delrea de la unin del emisor de Qn y Qp respecto al rea de la unin de D1 YD2 .Esto es , la corriente de saturacin Is de Qn y Qp puede ser n veces lacorrespondiente a los diodos de polarizacin.


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Polarizacin con un multiplicador

Este circuito puede ajustar automticamente el voltaje de polarizacin

El circuito esta formado por un transistor Q1 con un resistor R1 conectado entre subase y emisor , y un resistor de retroalimentacin conectado entre el colector y la base . La fuente de corriente alimenta al circuito multiplicador y proporciona la corriente de basepara . Dado que el voltaje a travs de R1 es , la corriente pro

R1 es:

En comparacin con

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