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• Carlos Mora

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DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA II NRC 3155 INFORME AMPLIFICADORE TIPO A

INTEGRANTES: CELENA BETANCOURT LIZBETH OÑA DAVID SEGARRA 2014 – SANGOLQUÍ 1

INTRODUCCIÓN ¿Qué es un amplificador? Su función es incrementar la intensidad de corriente, la tensión o la potencia de la señal que se le aplica a su entrada; obteniéndose la señal aumentada a la salida.. Factores principales de los amplificadores de señal pequeña

 

Linealidad de la amplificación. Magnitud de la ganancia.

Factores principales de un amplificador de gran señal

  

La eficiencia de potencia del circuito. La máxima cantidad de potencia que el circuito es capaz de manejar. El acoplamiento de impedancia con el dispositivo de salida.

AMPLIFICADOR CLASE A



Son amplificadores que consumen corrientes continuas altas de su fuente de alimentación, independientemente de la existencia de señal



en la entrada. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse una parte importante de la energía que entra en él. Tiene una corriente de polarización igual a



la corriente de salida que pueden entregar. Los amplificadores de clase A a menudo consiste en tres transistores de salida,



conectado

directamente

un

terminal

a

la fuente

de

alimentación y el otro a la carga. Cuando no hay señal de entrada la corriente fluye directamente del negativo al positivo de la fuente de alimentación, consumiéndose potencia sin resultar útil.

Aplicaciones



En general, se afirma que esta clase de amplificación es frecuente en circuitos de audio y en los equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan una calidad de sonido potente y de muy buena calidad.



Los amplificadores clase A son los que mejor suenan, más cuestan y los menos practicos. 2

Ventaja



La clase A se refiere a una etapa de salida con una corriente de polarización mayor que la máxima corriente de salida que dan, de tal forma que los transistores de salida siempre están consumiendo corriente. La gran ventaja de la clase A es que es casi lineal, y en consecuencia la distorsión es menor.

Desventaja



La gran desventaja de la clase A es que es poco eficiente, se requiere un amplificador de clase A muy grande para dar 50 W, y ese amplificador usa mucha corriente y se pone a muy alta temperatura.

[2]

Punto de Operación Q



  

La figura muestra que esto requiere que el punto Q se polarice a un nivel de modo que cuando menos la mitad de la excursión de la señal de salida pueda variar hacia arriba sin ser limitado por el voltaje de alimentación y hacia abajo como para que se aproxime al nivel de alimentación bajo, o 0 V según la figura. El punto de intersección de la recta de carga de cd y la corriente de base establecida por el circuito, a partir de éste obtenemos la corriente de colector. El punto de polarización de cd establece las condiciones para la excursión de la señal no distorsionada máxima tanto de la corriente de colector como del voltaje de colector a emisor. Si la señal de entrada origina una excursión de voltaje menor que la máxima posible, la eficiencia del circuito en ese momento será menor que 25%.

3

Recta de carda de cd

 

La resistencia del devanado (cd) de un transformador determina la recta de carga de cd. La resistencia es muy pequeña por lo que se la considera como 0Ω, es decir que como no hay caída de voltaje de cd la recta de carga se traza verticalmente a partir de

V CEQ =V CC .

Recta de carga de ca



'

Calcular la resistencia de carga de ca ( R L ), y luego trazar la recta de carga de ca con pendiente

−1 R 'L

.



Se debe verificar que la posible excursión de voltaje no exceda los valores nominales máximos del transistor. Eficiencia

 

La eficiencia de potencia de un amplificador, definida como la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, mejora cuando va de la clase A a la clase D. En la clase A, es de sólo 25% con una conexión de carga directa o alimentado en serie, y de 50% con una conexión de transformador con la carga.

 Amplificador clase A alimentado en serie No es el mejor a utilizar como amplificador de señal grande debido a su baja eficiencia de potencia.

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Operación con polarización de cd La polarización de cd establecida por VCC y RB fija. La corriente de polarización de base de cd es:

I B=

V cc−0.7V RB

La corriente del colector es:

I C =β I B Y el voltaje de colector a emisor es:

V CE =V cc−I C R C

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Operación con polarización de ca.

Potencia La potencia extraída de la fuente es:

Pi ( cd )=V CC I CQ La potencia de ca entregada a la carga Rc es:

Po ( ca )=V CE ( rms ) I C ( rms )=I 2C ( rms ) R c =

V 2C (rms) Rc

Eficiencia 6

La eficiencia de un amplificador representa la cantidad de potencia de ca transferida desde la fuente de cd.

%η=

Po ( ca ) ×100 Pi ( cd )

Eficiencia Máxima

Para obtener una eficiencia máxima en el amplificador clase A, tienen que cumplirse las siguientes condiciones

V CE ( pp ) máximo=V CC

I C ( pp ) máxima=

V CC RC

Reemplazando en las ecuaciones anteriores a la salida:

V CC Po ( ca ) máxima=

V CC RC

( ) 8

V CC2 Po ( ca ) máxima= 8 RC Ahora en la entrada:

I (¿¿ C máxima)=V CC

V CC RC

( )

2 Pi máxima ( cd )=V CC ¿

V CC2 Pi máxima ( cd )= 2 RC

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Con estos valores de potencia, calculamos la eficiencia máxima del amplificador.

%η=

Po máxima ( ca ) ×100 Pi máxima ( cd )

2

%η=

V CC 8 RC

2

V CC 2 RC

1 ×100 = ×100 4

%η=25  Amplificador clase A acoplado por transformador Una forma de amplificador clase A con eficiencia máxima de 50% utiliza un transformador para acoplar la señal de salida a la carga.

Transformaciones de voltaje, corriente e impedancia

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(a) El transformador puede elevar o reducir un voltaje aplicado a un lado directamente según la relación de vueltas. (b) La corriente en el devanado secundario es inversamente proporcional al número de vueltas en los devanados. (c) La impedancia reflejada

R (¿ ¿ L' ) ¿

guarda una relación directa con el

cuadrado de la relación de vueltas.

R L R2 V 2 I 1 N 2 N 2 N 2 = = = = R 'L R1 V 1 I 2 N 1 N 1 N 1

2

( )

Si

a=

N1 N2

(a es la relación de vueltas del transformador)

R 'L R1 N 1 2 2 = = =a R L R2 N 2

( )

Entonces:

R1=a 2 R2

o

R'L=a2 R L

Operación de una etapa de amplificación

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Excursión de la señal y potencia de ca de salida

V CE ( p− p)=V CEmax −V CEmin

I C ( p− p)=I Cmax −I Cmin

Potencia

10

V ¿ CEmax−V (¿ CEmin )( I Cmax −I Cmin) 8 Po ( ca )=¿

Pi ( cd )=V CC I CQ PQ=Pi ( cd )−P o (ca) Eficiencia

%η=

Po ( ca ) ×100 Pi ( cd )

%η=50

(

V CEmax −V CEmin V CEmax +V CEmin

2

)

[3] Ejemplo

Calcule la potencia de entrada, la potencia de salida y la eficiencia del circuito de amplificador de la siguiente figura para un voltaje de entrada que produce una corriente de base de 10 mA pico.

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Solución

I BQ=

V cc −0.7V 20 V −0.7 V = =19.3 mA RB 1 kΩ

I CQ =β I B=25 ( 19.3 mA ) =482.5 mA ≅0.48 A

V CEQ =V cc −I C R C =20 V −( 0.48 A )( 20 Ω )=10.4 V La variación de ca de la señal de salida se obtiene gráficamente con la recta de carga.

Si

V CE =V cc=20 V

IC =

V cc 20 V = =1000 mA=1 A RC 20 Ω

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Cuando la corriente de base de ca se incrementa a partir de su nivel de polarización de cd, la corriente de colector se eleva.

I C ( p )=β I B ( p )=25 ( 10 mA p )=250 mA p

Potencia de salida 2

I 2C ( p) ( 250 ×10−3 A ) (20 Ω )=0.625 W Po ( ca )=I ( rms ) R c = Rc = 2 2 2 C

Potencia de entrada

Pi ( cd )=V CC I CQ= ( 20V ) ( 0.48 A )=9.6 W Eficiencia

%η=

Po ( ca ) 0.625W ×100 = ×100 =6.5 9.6W Pi ( cd )

Bibliografía: [1] Boylestad, R. L., & Nashelsky, L. (2003). Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Pearson Educación. [2] Amplificador clase A [online]. Disponible en: http://www.ecured.cu/index.php/Amplificador_clase_A [3] Introduccion al Amplificador [online]. Disponible en: http://www.areatecnologia.com/amplificadores-operacionales/amplificadoroperacional-introduccion.htm

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