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• Andres Navas

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AMPLIFICADORES CLASE C Y D Aunque los amplificadores clase A, clase AB y clase B se utilizan más como amplificadores de potencia los amplificadores clase D son bastante requeridos por su muy alta eficiencia. Los amplificadores clase C, aunque no se utilizan como amplificadores de audio, sí se utilizan tanto en circuitos sintonizados como en sistemas de comunicaciones.

AMPLIFICADOR CLASE C: Un amplificador clase C que se muestra en la figura 1, se polariza para que opere a menos de 180ºC del ciclo de la

señal de entrada, el circuito sintonizado a la salida sin embargo proporcionara un ciclo completo de la señal de salida a la frecuencia fundamental o resonante del circuito. Este circuito está limitado en su uso a una frecuencia fija.

Fig1. Circuito de amplificador clase C.

AMPLIFICADOR CLASE D: Está diseñado para que opere con señales digitales o de pulsos. Con este tipo de amplificador se logra una eficiencia de más del 90% por lo que es usado en amplificadores de potencia. Para su uso se necesita convertir cualquier señal de entrada en una forma de onda pulsante antes de utilizarla para exitar una carga de gran potencia y luego volver a convertir la señal en una señal senoidal a fin de recuperar la señal original.

Fig2. Recorte de una forma de onda senoidal para producir una forma de onda digital.

Fig3. Diagrama de bloques de un amplificador clase D. AMPLIFICADOR CLASE E

La Figura 4 muestra un amplificador Clase E, este consiste en un conmutador S, un choke ch L en la alimentación, la capacidad s C, un circuito sintonizado CL − y una carga L Z .Con una tasa del 50% el conmutador S está encendido la mitad del período, y apagado la otra mitad. Cuando S está encendido, el voltaje a través del mismo es cero, y cuando está apagado, la corriente es cero.

Fig4. Circuito de un amplificador de potencia clase E.

Después del transitorio inicial, en estado permanente, podemos plantear dos ecuaciones para el nodo A, una para cuando la llave se encuentra abierta (1) y otra para cuando la misma está cerrada (2).

La mayor pérdida de energía es comúnmente la disipada en los dispositivos activos de salida, como transistores o tubos de vacío. Para minimizarla, se intenta que disminuya: 1) el voltaje a través del dispositivo cuando la corriente fluye por el. 2) la corriente a través del dispositivo cuando existe voltaje en sus terminales 3) la duración de cualquier condición inevitable en la que apreciable corriente y voltaje existan simultáneamente. Estas Características son las más destacadas del amplificador clase E cumple las condiciones 1, 2 y 3.

AMPLIFICACIÓN CLASE F Un amplificador clase F puede conseguir un rendimiento de drenador teórico del 100% dando forma a las ondas de tensión y corriente en el drenador virtual. Cuando el transistor está trabajando entre saturación y la zona de corte (cutoff), la forma de onda de tensión se asemeja a una onda cuadrada, y la forma de onda de corriente puede ser representada como una onda sinusoidal rectificada (Fig. 5). Debido a que las formas de onda de tensión y de corriente no se solapan, se evita la disipación de potencia en la conmutación. La forma de onda de tensión cuadrada contiene sólo frecuencias armónicas impares, lo que significa un circuito abierto

en el drenador virtual del transistor (P1). La forma de onda de corriente sólo contiene armónicos pares, lo que requiere que todos los armónicos pares presente un cortocircuito en el drenador virtual.

Fig5. Formas de onda de un amplificador clase F En un amplificador de RF, no es práctico cargar en un número infinito de armónicos. Raab [5, 6] ha demostrado que la mayor parte del aumento del rendimiento debido a la conformación de onda puede ser realizada con sólo la presencia de unos pocos armónicos correctamente terminados. Las impedancias de la red de carga a la frecuencia fundamental y a los armónicos en clase F para controlar las formas de onda de tensión y de corriente del dispositivo con el objetivo de obtener el máximo rendimiento son iguales a:

Donde R es la impedancia de la red de carga a la frecuencia fundamental (o resistencia de la línea de carga óptima), Vdd es la tensión de alimentación e I0 es la componente de corriente continua. El funcionamiento en clase F (tensión cuadrada) se ha empleado para conseguir más de un 80% de PAE a 2 GHz con una potencia de salida de 16.5 W en mediante el control de las impedancias a 2º, 3º y 4º armónico. Se presenta un diseño de amplificador de potencia en clase F inversa (corriente cuadrada) con terminación multi-armónica que emplea un transistor GaN que opera a 2.5 GHz y ofrece una potencia de salida de 12.7 W con 0.5 W de potencia de entrada y un 73.5% de PAE. Esta clase de funcionamiento proporciona como beneficio que la impedancia de carga a la frecuencia fundamental es alta y reduce la sensibilidad a la resistencia de conducción del transistor.

RESUMEN: Clase C. La etapa de salida conduce durante menos de 180°C (utilizada en circuitos sintonizados). Clase D. Opera con señales digitales o de pulso. Clase E. El amplificador clase E usa como dispositivo activo un switch y tiene un potencial de alta eficiencia porque los estados “on” y “off” se logra por el uso de esta red de carga sintetizada para mantener una óptima respuesta de transición a la operación cíclica del switch. Clase F. Da Forma a las ondas de Voltaje y corriente por lo que teóricamente se obtendría una eficiencia del 100%