Amplificadores de potencia clase A
Ya nos hemos encontrado con los detalles de la polarización del transistor, que es muy importante para el funcionamiento de un transistor como amplificador. Por lo tanto, para lograr una amplificación fiel, la polarización del transistor debe realizarse de manera que el amplificador opere sobre la región lineal.
Un amplificador de potencia de Clase A es aquel en el que la corriente de salida fluye durante todo el ciclo de la fuente de entrada de CA. Por tanto, la señal completa presente en la entrada se amplifica en la salida. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito del amplificador de potencia de clase A.
En la figura anterior, se puede observar que el transformador está presente en el colector como una carga. El uso de un transformador permite la adaptación de impedancia, lo que resulta en la transferencia de la potencia máxima a la carga, por ejemplo, un altavoz.
El punto de funcionamiento de este amplificador está presente en la región lineal. Se selecciona de modo que la corriente fluya durante todo el ciclo de entrada de CA. La siguiente figura explica la selección del punto de operación.
Las características de salida con el punto de funcionamiento Q se muestran en la figura anterior. Aquí (I c ) Q y (V ce ) Q representan corriente y voltaje de colector sin señal entre el colector y el emisor, respectivamente. Cuando se aplica la señal, el punto Q cambia a Q 1 y Q 2 . La corriente de salida aumenta a (I c ) max y disminuye a (I c ) min . De manera similar, el voltaje colector-emisor aumenta a (V ce ) máx y disminuye a (V ce ) mín .
La potencia de CC extraída de la batería del colector V cc viene dada por
$$ P_ {in} = voltaje \ veces la corriente = V_ {CC} (I_C) _Q $$
Esta potencia se utiliza en las dos partes siguientes:
- La potencia disipada en la carga del colector como calor viene dada por
$$ P_ {RC} = (actual) ^ 2 \ times resistencia = (I_C) ^ 2_Q R_C $$
- La potencia dada al transistor está dada por
$$ P_ {tr} = P_ {in} - P_ {RC} = V_ {CC} - (I_C) ^ 2_Q R_C $$
Cuando se aplica la señal, la potencia dada al transistor se usa en las siguientes dos partes:
Energía CA desarrollada a través de resistencias de carga RC que constituye la salida de energía CA.
$$ (P_O) _ {ac} = I ^ 2 R_C = \ frac {V ^ 2} {R_C} = \ left (\ frac {V_m} {\ sqrt {2}} \ right) ^ 2 \ frac {1 } {R_C} = \ frac {V_m ^ 2} {2R_C} $$
Dónde I es el valor RMS de la corriente de salida de CA a través de la carga, V es el valor RMS del voltaje de CA, y Vm es el valor máximo de V.
La potencia de CC disipada por el transistor (región del colector) en forma de calor, es decir, (P C ) dc
Hemos representado todo el flujo de energía en el siguiente diagrama.
Este amplificador de potencia de clase A puede amplificar pequeñas señales con la menor distorsión y la salida será una réplica exacta de la entrada con mayor fuerza.
Let us now try to draw some expressions to represent efficiencies.
Eficiencia general
La eficiencia general del circuito amplificador viene dada por
$$ (\ eta) _ {general} = \ frac {ac \: energía \: entregada \: a \: la \: carga} {total \: energía \: entregada \: por \: dc \: suministro} $ PS
$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$
Eficiencia del colector
La eficiencia del colector del transistor se define como
$$ (\ eta) _ {colector} = \ frac {promedio \: ac \: potencia \: salida} {promedio \: dc \: potencia \: entrada \: a \: transistor} $$
$$ = \ frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {tr}) _ {dc}} $$
Expresión de eficiencia general
$$ (P_O) _ {ac} = V_ {rms} \ veces I_ {rms} $$
$$ = \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}} {2} \ right] \ veces \ frac {1} {\ sqrt {2}} \ left [\ frac {(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}} {2} \ right] $$
$$ = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C) _ {min}]} { 8} $$
Por lo tanto
$$ (\ eta) _ {general} = \ frac {[(V_ {ce}) _ {max} - (V_ {ce}) _ {min}] \ times [(I_C) _ {max} - (I_C ) _ {min}]} {8 \ veces V_ {CC} (I_C) _Q} $$
Ventajas de los amplificadores de clase A
Las ventajas del amplificador de potencia de clase A son las siguientes:
- La corriente fluye para completar el ciclo de entrada.
- Puede amplificar pequeñas señales.
- La salida es la misma que la entrada.
- No hay distorsión presente
Desventajas de los amplificadores de clase A
Las ventajas del amplificador de potencia de clase A son las siguientes:
- Salida de baja potencia
- Baja eficiencia del colector