en electrónica, el amplificador es el dispositivo de circuito más utilizado con enormes posibilidades de aplicación. En la electrónica relacionada con el Audio, el preamplificador y los amplificadores de potencia son dos tipos diferentes de sistemas amplificadores que se utilizan para fines relacionados con la amplificación del sonido. Pero, aparte de este propósito específico de la aplicación, hay enormes diferencias en varios tipos de amplificadores, principalmente en amplificadores de potencia., Así que aquí vamos a explorar diferentes clases de amplificadores junto con sus ventajas y desventajas.
las clasificaciones de amplificadores usando letras
Las Clases de amplificadores son la identidad del rendimiento y las características del amplificador. Diferentes tipos de amplificadores de potencia dan diferentes respuestas al pasar corriente a través de ellos. De acuerdo con sus especificaciones, a los amplificadores se les asignan diferentes letras o alfabetos que representan sus clases. Hay diferentes clases de amplificadores a partir de a, B, C, AB, D, E, F, T, etc., De esas clases, las clases de amplificadores de audio más utilizadas son A, B, AB, C. otras clases son amplificadores modernos que utilizan topologías de conmutación y la técnica PWM (modulación de ancho de pulso) para impulsar la carga de salida. A veces, la versión mejorada de las clases tradicionales se les asigna una letra para clasificarlos como una clase diferente de amplificador, al igual que el amplificador de clase G es una clase de amplificador modificado de Clase B o amplificador de clase AB.
Las Clases del amplificador representan la proporción del ciclo de entrada cuando la corriente pasa a través del amplificador., El ciclo de entrada es el ángulo de conducción deriva de la conducción de onda sinusoidal en la entrada del amplificador. Este ángulo de conducción es altamente proporcional con los amplificadores a tiempo durante un ciclo completo. Si el amplificador está siempre encendido durante un ciclo, el ángulo de conducción será de 360 grados. Por lo tanto, si un amplificador proporciona un ángulo de conducción de 360 grados, entonces el amplificador utiliza una señal de entrada completa y el elemento activo se conduce a través del período de tiempo 100% de un ciclo sinusoidal completo.,
a continuación, demostraremos las clases de amplificadores de potencia tradicionales que van desde la clase A, B, AB y C, y también demostraremos el amplificador de clase D que es ampliamente utilizado en diseños de conmutación. Estas clases no solo se utilizan en amplificadores de potencia, sino también en circuitos de amplificadores de Audio.
amplificador de clase a
El amplificador de clase A es un amplificador de alta ganancia con alta linealidad. En el caso del amplificador de clase A, el ángulo de conducción es de 360 grados. Como dijimos anteriormente, un ángulo de conducción de 360 grados significa que el dispositivo amplificador permanece activo durante todo el tiempo y utiliza la señal de entrada completa., En la siguiente imagen se muestra un amplificador de clase A ideal.
Como podemos ver en la imagen, hay un elemento activo, un transistor. El sesgo del transistor permanece encendido todo el tiempo. Debido a esta función de nunca apagar, el amplificador de clase A proporciona una mejor estabilidad de bucle de alta frecuencia y retroalimentación. Aparte de estas ventajas, el amplificador de clase A es fácil de construir con un componente de un solo dispositivo y un número mínimo de piezas.
a pesar de las ventajas y alta linealidad, sin duda, tiene muchas limitaciones., Debido a la naturaleza de conducción continua, el amplificador de clase A introduce una alta pérdida de potencia. Además, debido a la alta linealidad, el amplificador de clase A proporciona distorsión y ruidos. La fuente de alimentación y la construcción del sesgo necesitan una cuidadosa selección de componentes para evitar el ruido no deseado y minimizar la distorsión.
debido a la alta pérdida de potencia en el amplificador de clase A, emite calor y requiere un mayor espacio del disipador de calor. La eficiencia es muy pobre en amplificadores de clase A, teóricamente, la eficiencia varía entre el 25 y el 30% si se usa con la configuración habitual., La eficiencia se puede mejorar utilizando la configuración acoplada inductivamente, pero la eficiencia en tal caso no es más del 45-50%, por lo que solo es adecuada para fines de amplificación de baja señal o bajo nivel de potencia.
amplificador de clase B
El amplificador de Clase B es un poco diferente de la clase A. se crea utilizando dos dispositivos activos que conducen la mitad del ciclo real, es decir, 180 grados del ciclo. Dos dispositivos proporcionan un accionamiento de corriente combinado para la carga.
en la imagen anterior, se ha mostrado una configuración de amplificador de Clase B Ideal., Consiste en dos dispositivos activos que se sesgan uno por uno durante el medio ciclo positivo y negativo de la onda sinusoidal y, por lo tanto, la señal se empuja o tira al nivel amplificado desde el lado positivo y negativo y combina el resultado que obtenemos ciclo completo a través de la salida. Cada dispositivo se encendió o se activó la mitad del ciclo, y debido a esto la eficiencia se mejora, en comparación con la eficiencia del 25-30% del amplificador de clase A, proporciona más del 60% de eficiencia teóricamente. Podemos ver el gráfico de señal de entrada y salida de cada dispositivo en la imagen de abajo., La eficiencia no es superior al 78% para el amplificador de clase B. La disipación de calor se minimiza en esta clase proporcionando un espacio bajo del disipador de calor.
pero, esta clase también tiene limitación. Una limitación muy profunda de esta clase es la distorsión del crossover. Como dos dispositivos proporcionan cada mitad de las ondas sinusoidales que se combinan y unen a través de la salida, hay un desajuste (cruce) en la región, donde se combinan dos mitades. Esto se debe a que cuando un dispositivo completa el medio ciclo, el otro necesita proporcionar la misma potencia casi al mismo tiempo cuando el otro termina el trabajo., Es difícil corregir este error en el amplificador de clase A, ya que durante el dispositivo activo el otro dispositivo permanece completamente inactivo. El error proporciona una distorsión en la señal de salida. Debido a esta limitación, es un fallo importante para la aplicación de amplificador de audio de precisión.
amplificador de clase AB
Un enfoque alternativo para superar la distorsión cruzada, es usar el amplificador AB. El amplificador de clase AB utiliza un ángulo de conducción intermedio de ambas clases A y B, por lo que podemos ver la propiedad del amplificador de clase A y Clase B en esta clase AB de topología de amplificador., Igual que la Clase B, tiene la misma configuración con dos dispositivos activos que conducen durante la mitad de los ciclos individualmente pero cada dispositivo sesgado de manera diferente para que no se apaguen completamente durante el momento inutilizable (momento de cruce). Cada dispositivo no sale de la conducción inmediatamente después de completar la mitad de la forma de onda sinusoidal, sino que conducen una pequeña cantidad de entrada en otro medio ciclo. Usando esta técnica de sesgo, el desajuste de cruce durante la zona muerta se reduce drásticamente.,
pero en esta configuración, la eficiencia se reduce a medida que la linealidad de los dispositivos se ve comprometida. La eficiencia sigue siendo más que la eficiencia del amplificador típico de clase A, pero es menor que el sistema de amplificador de clase B. Además, los diodos deben elegirse cuidadosamente con la misma clasificación exacta y deben colocarse lo más cerca posible del dispositivo de salida. En algunas construcciones de circuitos, los diseñadores tienden a agregar resistencias de pequeño valor para proporcionar una corriente de reposo estable en todo el dispositivo para minimizar la distorsión en toda la salida.,
amplificador de Clase C
Además del amplificador de clase A, B y AB, hay otro amplificador de clase C. es un amplificador tradicional que funciona de manera diferente a las otras clases de amplificadores. El amplificador de Clase C es un amplificador sintonizado que funciona en dos modos de funcionamiento diferentes, sintonizado o no sintonizado. La eficiencia del amplificador de Clase C es mucho más que la de A, B y AB. Se puede lograr una eficiencia máxima del 80% en operaciones relacionadas con la radiofrecuencia
El amplificador de Clase C utiliza un ángulo de conducción inferior a 180 grados., Durante el modo sin sintonizar, la sección del sintonizador se omite en la configuración del amplificador. En esta operación, el amplificador de Clase C también da una gran distorsión a través de la salida.
Cuando el circuito está expuesto a una carga sintonizada, el circuito sujeta el nivel de polarización de salida con el voltaje de salida promedio igual al voltaje de alimentación. La operación afinada se llama clamper. Durante esta operación, la señal obtiene su forma adecuada y la frecuencia central se distorsiona menos.
en los usos típicos, amplificador de Clase C DA 60-70% de eficiencia.,
amplificador de clase D
El amplificador de clase D es un amplificador de conmutación que utiliza modulación de ancho de pulso o PWM. El ángulo de conducción no es un factor en caso de que la señal de entrada directa se cambie con un ancho de pulso variable.
en este sistema amplificador de clase D, la ganancia lineal no se acepta, ya que funcionan como un interruptor típico que tiene solo dos operaciones, encendido o apagado.,
antes de procesar la señal de entrada, la señal analógica se convierte en una corriente de pulso mediante varias técnicas de modulación y luego se aplica al sistema de amplificador. Como la duración de los pulsos está relacionada con la señal analógica, se reconstruye nuevamente usando un filtro de paso bajo a través de la salida.
el amplificador de clase D es la clase de amplificador de mayor eficiencia de potencia en el segmento A, B, AB y C y D. Tiene una disipación de calor más pequeña, por lo que se necesita un pequeño disipador de calor. El circuito requiere varios componentes de conmutación como MOSFETs que tiene baja resistencia.,
es una topología ampliamente utilizada en reproductores de audio digital o en el control de los motores también. Pero debemos tener en cuenta que no es un convertidor Digital. Aunque, para frecuencias más altas, el amplificador de clase D no es una opción perfecta, ya que tiene limitaciones de ancho de banda en pocos casos, dependiendo de las capacidades del filtro de paso bajo y del módulo convertidor.
otras clases de amplificadores
aparte de los amplificadores tradicionales, hay pocas clases más, que son Clase E, Clase F, Clase G y H.,
el amplificador de Clase E es un amplificador de potencia altamente eficiente que utiliza topologías de conmutación y funciona en radiofrecuencias. Un elemento de conmutación de un solo polo y la red reactiva sintonizada es el componente principal para usar con el amplificador de clase E.
La Clase F es un amplificador de alta impedancia con respecto a los armónicos. Puede ser conducido usando la onda cuadrada o la onda sinusoidal. Para la entrada de onda sinusoidal, este amplificador se puede ajustar usando un inductor y se puede utilizar para aumentar la ganancia.
Clase G utilice la conmutación de riel para disminuir el consumo de energía y mejorar el rendimiento de la eficiencia., Y la clase H es la versión mejorada de la Clase G.
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