Amplificadores de potencia Clase AB y Clase C
El amplificador de clase A y clase B discutido hasta ahora tiene pocas limitaciones. Intentemos ahora combinar estos dos para obtener un nuevo circuito que tenga todas las ventajas del amplificador de clase A y de clase B sin sus ineficiencias. Antes de eso, veamos también otro problema importante, llamadoCross over distortion, la salida de la clase B se encuentra con.
Distorsión cruzada
En la configuración push-pull, los dos transistores idénticos se ponen en conducción, uno tras otro, y la salida producida será la combinación de ambos.
Cuando la señal cambia o cruza de un transistor a otro en el punto de voltaje cero, produce una cantidad de distorsión en la forma de onda de salida. Para que un transistor pueda conducir, la unión del emisor base debe cruzar 0.7v, el voltaje de corte. El tiempo que tarda un transistor en encenderse desde APAGADO o en APAGARSE desde el estado ENCENDIDO se llamatransition period.
En el punto de voltaje cero, el período de transición de conmutación de los transistores de uno a otro tiene su efecto, lo que lleva a los casos en los que ambos transistores están APAGADOS a la vez. Tales instancias se pueden llamar comoFlat spot o Dead band en la forma de onda de salida.
La figura anterior muestra claramente la distorsión cruzada que es prominente en la forma de onda de salida. Ésta es la principal desventaja. Este efecto de distorsión cruzada también reduce el valor pico a pico general de la forma de onda de salida, lo que a su vez reduce la salida de potencia máxima. Esto se puede entender más claramente a través de la característica no lineal de la forma de onda como se muestra a continuación.
Se entiende que esta distorsión cruzada es menos pronunciada para señales de entrada grandes, en tanto que provoca una perturbación grave para señales de entrada pequeñas. Esta distorsión cruzada se puede eliminar si la conducción del amplificador es de más de medio ciclo, por lo que ambos transistores no estarán apagados al mismo tiempo.
Esta idea conduce a la invención del amplificador de clase AB, que es la combinación de amplificadores de clase A y B, como se explica a continuación.
Amplificador de potencia clase AB
Como su nombre lo indica, la clase AB es una combinación de amplificadores de clase A y clase B. Como la clase A tiene el problema de la baja eficiencia y la clase B tiene el problema de la distorsión, esta clase AB surge para eliminar estos dos problemas, utilizando las ventajas de ambas clases.
La distorsión cruzada es el problema que ocurre cuando ambos transistores están apagados en el mismo instante, durante el período de transición. Para eliminar esto, la condición debe elegirse para más de medio ciclo. Por lo tanto, el otro transistor se pone en conducción, antes de que el transistor operativo cambie al estado de corte. Esto se logra solo mediante el uso de la configuración de clase AB, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.
Por lo tanto, en el diseño de amplificador de clase AB, cada uno de los transistores push-pull está conduciendo un poco más que el medio ciclo de conducción de la clase B, pero mucho menos que el ciclo completo de conducción de la clase A.
El ángulo de conducción de la clase de amplificador AB está en algún lugar entre 180 o a 360 o dependiendo del punto de funcionamiento seleccionado. Esto se entiende con la ayuda de la siguiente figura.
El pequeño voltaje de polarización proporcionado con los diodos D 1 y D 2 , como se muestra en la figura anterior, ayuda a que el punto de operación esté por encima del punto de corte. Por tanto, la forma de onda de salida de la clase AB resulta como se ve en la figura anterior. La distorsión de cruce creada por la clase B es superada por esta clase AB, y las ineficiencias de las clases A y B no afectan el circuito.
Por lo tanto, la clase AB es un buen compromiso entre la clase A y la clase B en términos de eficiencia y linealidad, y la eficiencia alcanza aproximadamente el 50% al 60%. Los amplificadores de clase A, B y AB se denominanlinear amplifiers porque la amplitud y fase de la señal de salida están relacionadas linealmente con la amplitud y fase de la señal de entrada.
Amplificador de potencia clase C
Cuando la corriente del colector fluye durante menos de la mitad del ciclo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se conoce como class C power amplifier.
La eficiencia del amplificador de clase C es alta mientras que la linealidad es pobre. El ángulo de conducción para la clase C es inferior a 180 o . Generalmente es de alrededor de 90 o , lo que significa que el transistor permanece inactivo durante más de la mitad de la señal de entrada. Por lo tanto, la corriente de salida se entregará por menos tiempo en comparación con la aplicación de la señal de entrada.
La siguiente figura muestra el punto de funcionamiento y la salida de un amplificador de clase C.
Este tipo de polarización proporciona una eficiencia mucho mejor de alrededor del 80% al amplificador, pero introduce una gran distorsión en la señal de salida. Usando el amplificador de clase C, los pulsos producidos en su salida se pueden convertir en una onda sinusoidal completa de una frecuencia particular usando circuitos LC en su circuito colector.