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AMPLIFICADORES DE POTENCIA El propósito del amplificador de potencia es proporcionar una tensión de salida con máxima excursión simétrica sin distorsión a una baja resistencia de carga. En la práctica, un sistema puede consistir en varias etapas de amplificación, la ultima de las cuales suele ser un amplificador de potencia. La carga alimentada por este amplificador de potencia puede ser un altavoz, un excitador, un solenoide o algún otro dispositivo analógico. La entrada al sistema es una señal que se amplifica a través de etapas de ganancia de tensión. La salida de las etapas de ganancia de tensión tiene la suficiente amplitud para alimentar el amplificador de potencia de la salida.

A. Amplificadores de clase A: un amplificador de potencia funcionaen clase A cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima dela señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante todo el período de la señal de entrada

En el circuito de figura 5.1 se muestra un circuito típico de un amplificador de

tensión con un transistor BJT en emisor común polarizado en la zona activa. Con él se trata de amplificar una tensión cualquiera vi y aplicarla, una vez amplificada, a una carga que simbolizamos por la resistencia RL. La zona sombreada resalta el amplificador, que en este caso, lo constituye un transistor BJT en la configuración emisor común. El cual, convenientemente polarizado en la zona activa, es capaz de comportarse como un amplificador de tensión como ya se mencionó en el capítulo anterior.

Christian Najera

Clave: 17 Maynor Arandy Electronica Industrial

Santa Lucia Cotzumalguapa 13 de agosto del 2013

Los condensadores C1 y C2 que aparecen se denominan condensadores de acoplo y sirven para bloquear la componente continua. En concreto C1 sirve para acoplar la tensión que queremos amplificar al amplificador propiamente dicho, eliminando la posible componente continua que esta tensión pudiera tener. Si no bloqueásemos esta continua se sumaría a las corrientes de polarización del transistor modificando el punto de funcionamiento del mismo. Por otra parte, el condensador C2 nos permite acoplar la señal amplificada a la carga, eliminando la componente continua (la correspondiente al punto de polarización del transistor) de forma que a la carga llegue únicamente la componente alterna. El condensador C3 es un condensador de desacoplo, su misión es la de proporcionar un camino a tierra a la componente alterna. En el capítulo anterior se analizó el efecto de la resistencia RE desde el punto de vista de su efecto en la

estabilización del punto de polarización. Sin embargo, en este capítulo veremos como desde el punto de vista de la amplificación, esta resistencia hace disminuir la ganancia del amplificador. Al añadir el condensador de desacoplo conseguimos que la continua pase por RE mientras que la alterna pasaría por el condensador C3 consiguiendo que no afecte a la amplificación. Los transistores y amplificadores integrados que se utilizan para procesar señales son de baja potencia y solo tienen capacidad de generar en su salidas tensiones en el rango de voltios, proporcionar intensidades en el rango de los miliamperios, y en consecuencia, transferir a las cargas conectadas a su salida, potencias en el rango de miliwatios o décimas de watios. En muchas aplicaciones dentro de los sistemas de instrumentación, tales como en el control de pequeños motores, en el gobierno de sistemas de altavoces, etc., se necesitan proporcionar potencias en el rango de las decenas o centenas de watios, y para conseguirlo se requiere utilizar amplificadores de media potencia. Un amplificador de potencia es aquel cuya etapa de salida se ha diseñado para que sea capaz de generar uno rangos de tensión e intensidad mas amplios de forma que tenga

capacidad de transferir a la carga la potencia que se requiere. Cuando se diseñan utilizando amplificadores operacionales, un amplificador de potencia consiste en una etapa de baja potencia basada en un amplificador operacional, a la que se dota de una etapa (interna o externa) de potencia, con ganancia reducida, (habitualmente 1) pero con capacidad de suministrar las intensidades que se necesitan. Para seguir manteniendo los beneficios de la realimentación, la etapa de potencia debe estar incluida dentro del bucle de realimentación. El amplificador operacional proporciona la alta ganancia que se necesita en el bucle de realimentación para reducir la no linealidad y distorsión que introduce la etapa de potencia. Sin embargo, en estas configuraciones, la posible ganancia extra de la etapa de potencia, y las cargas reactivas, introducen nuevos problemas de estabilidad. Amplificador operacional

vi +

Etapa de potencia

vo En este tema solo se tratan etapas de media o baja potencia, para baja frecuencias, realizables mediante circuitos con dispositivos semiconductores y sin la utilización de transformadores. No obstante, los problemas que se plantean son similares a los que se presentan en alta frecuencia, o para potencias más altas. Las etapas de potencias se clasifican en función del punto de trabajo en que se polarizan los dispositivos de potencia, y en la fracción del ciclo de señal durante las que conducen, como consecuencia de ello. Etapa clase A: El dispositivo se polariza en una zona de respuesta lineal, con capacidad de responder a señales de cualquier polaridad. Su principal ventaja es que sigue un modelo de amplificador lineal convencional. Su desventaja es que aún con señal nula disipa una cantidad considerable de potencia. Etapa clase B: El dispositivo se polariza en el extremo de la zona de respuesta lineal, y en consecuencia sólo tiene capacidad de responder a señales con una determinada

polaridad. En estas etapas no se produce disipación de potencia cuando la señal es nula, pero requiere la utilización de etapas complementarias para pode generar una respuesta bipolar. Etapa clase AB: El dispositivo se polariza en la zona lineal pero en un punto muy próximo al extremo de respuesta lineal. Esta configuración es una variante de la etapa de tipo B en la que se sacrifica la disipación de una pequeña cantidad de potencia cuando opera sin señal, a cambio de evitar la zona muerta de respuesta. Etapa clase C: El dispositivo se polariza en zona de respuesta no lineal, de forma que los dispositivos activos sólo conducen en una fracción reducida del periodo de la señal. De esta forma se consiguen rendimientos máximos, aunque se necesitan elementos reactivos que acumulen la energía durante la conducción y la liberen en el resto del ciclo en el que el dispositivo no conduce. Se puede utilizar para amplificar señales. En este post paso a mostrar circuitos varios de amplificadores de audio. Son aptos para quienes quieran encarar la construcción de un equipo de audio, hecho a mano, o quien necesite reparar un circuito de amplificador o experimentar con alguno de ellos. Se aclara que la construcción de cualquiera de ellos, si bien se trata de circuitos simples, requiere de cierta experiencia en electrónica y en armado de circuitos. Es así que estos circuitos pueden servir ,como práctica, para estudiantes de la carrera de electrónica. Básicamente, definimos un amplificador de audio: Se denomina amplificador de audio a todo dispositivo electrónico capaz de amplificar o aumentar la potencia de una señal analógica, que está comprendida en un rango de 10 hz a 20 khz, o sea el espectro de frecuencias audible.En teoría, esta amplificación debe ser en forma lineal, o sea, amplificar de igual manera a todo el rango de frecuencias. Este tipo de dispositivo electrónico se usa, ya sea separado en un módulo aparte, o dentro de un equipo (llámese radio, radiograbador, TV, autoestéreo, etc) para

amplificar una señal débil que puede provenir de un micrófono, cápsula magnética, lector de CD, señal de radio frecuencia, sea AM o FM, señal proveniente de etapa de audio de un TV, reproductor de CD o de mp3, guitarra eléctrica u otro instrumento musical, etc. Esa señal es procesada por el amplificador (amplificada) y entregada a su correspondiente salida a un parlante, que es otro dispositivo electromecánico encargado de transformar la energía eléctrica que le da el amplificador en energía electromecánica que luego generará el sonido correspondiente. Paso a mostrar ejemplos de amplificadores de audio, empezando por los de menor potencia, que se pueden usar en equipos portátiles. Si se hace click en el circuito de cada uno de ellos o donde se indica, se accederá una descripción más detallada del amplificador. Aclaración: en varios de estos circuitos se muestra un solo canal (mono). Por supuesto, para reproducción en estéreo se necesitan dos del circuito aludido.

Amplificador integrado de 1/2 W, con el LM386: entrar aquí

Amplificador transistorizado de 250mW: se alimenta con dos pilas AA, entrar aquí

Amplificador estéreo integrado de 220mW por canal: hecho con el LM831 y alimentado con dos pilas AA, entrar aquí

Amplificador estéreo (muy sencillo) de 1,2 W por canal: con el CI TDA7053, puede funcionar con un rango muy amplio de tensión, desde los 3V hasta los 18V, entrar aquí

Amplificador muy económico y fácil de 2 a 4W: realizado en base al circuito integrado LM380. La potencia que entrega varía desde 2 W hasta 4W, dependiendo de la tensión de alimentación, que va desde los 8V hasta 18V. Entrar aquí

Pasamos a circuitos de baja a mediana potencia. Muchos de estos circuitos mencionados se pueden usar perfectamente en etapas de audio de un autoestéreo. Amplificador mono de 5W con TIP 31 y TIP 32: transistorizado, muy usado antiguamente en etapas de audio de autorradios. Entrar aquí.

Amplificador mono de 6W (TDA2002) o 8W(TDA2003): el circuito es exactamente el mismo para los dos integrados. Entrar aquí.

Amplificador de 6W estéreo con el TDA2005: es un amplificador semejante al circuito anterior, usando (en el caso del TDA2002) dos plaquetas. Entrar aquí.

Amplificador estéreo de 10 w por canal: entrar aquí.

Amplificador de 2 x 15 w con control de volumen digital: entrar aquí.

Amplificador estéreo de 19W con el TA8210: entar aquí

Amplificador mono de 20 w: usa el CI TDA2040. Entrar aquí

Amplificador estéreo de 22 W, con el TDA1557Q: de muy pocos componentes, entrar aqui

Amplificador para autoestéreo de 25 W por canal, con el TDA8560Q:muy sencillo, lleva muy pocos componentes. Entrar aquí.

Amplificador cuadrafónico de 4 x 30W: interesante circuito para armar un equipo cuadrafónico. Entrar aquí.

Amplificador de 35 W con el TDA2050: entrar aquí

Y pasamos a los de mayor potencia: Amplificador de potencia variable, de 38W a 100W: la potencia varía en función de la tensión de alimentación y la carga. Entrar aquí

Amplificador para autorradio de 70W: potente amplificador, especial para autorradio, ya que funciona con los 12V de la batería del automóvil, no necesita de ningún dispositivo elevador de

tensión. Entrar aquí

Amplificador de 80W, apto para bajo eléctrico: si bien puede usarse para cualquier fuente de sonido, se diseñó especialmente para bajo eléctrico, ya que este instrumento musical requiere de un amplificador que pueda reproducir frecuencias desde 25 Hz, a altas potencias. Entrar aquí.

Amplificador transistorizado de 90 W: entrar aquí