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Amplificadores Clase b

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1.3: AMPLIFICADORES CLASE B Y AB En este tipo de amplificador el punto de operación se ubica en la zona de corte, tanto para el BJT como para el FET. La señal circula durante 180° de su período. Cuando esto sucede, se dice que el amplificador trabaja en clase B. Para amplificar la onda completa es necesario usar dos de estos amplificadores. Cuando el punto de operación se ubica antes de la zona de corte, de manera que la señal circule más de 180° y menos de 360° de su período, se dice que el amp
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  1.3: AMPLIFICADORES CLASE B Y AB En este tipo de amplificador el punto de operación se ubica en la zona de corte,tanto para el BJT como para el FET. La señal circula durante 180° de su período.Cuando esto sucede, se dice que el amplificador trabaja en clase B.Para amplificar la onda completa es necesario usar dos de estos amplificadores.Cuando el punto de operación se ubica antes de la zona de corte, de manera quela señal circule más de 180° y menos de 360° de su período, se dice que elamplificador trabaja en clase AB. Esto se hace para evitar la distorsión de cruce,que se verá más adelante. Sin embargo, como el punto de operación normalmentesigue cerca de la zona de corte, se le puede seguir tratando como un amplificador clase B A continuación estudiaremos las configuraciones más conocidas. 1.3.1: AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B, EN SIMETRIACOMPLEMENTARIA Este tipo de amplificador es uno de los más utilizados y emplea dos transistorescomplementarios (uno NPN y otro PNP) de manera que uno amplifica el semiciclopositivo de la señal y el otro el semiciclo negativo. Tal amplificador es llamado AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA.Se denominan transistores complementarios (o par machado o matched pair) a unpar de transistores tipo PNP y NPN cuyas características de ganancias, corrientes,tensiones, potencias, etc., son iguales o muy similares. 1.3.1-1: CIRCUITO BASICO   PARLANTE   V1 = VCC / 2   VCC   Q1   Vin   V2 = VCC / 2   Q2   Fig. 1.39: Circuito básico de un amplificador de simetría complementaria. En la figura 1.39 vemos que la condición que deben cumplir V 1 y V 2 es quepolaricen de tal modo a Q 1 y Q 2 que éstos trabajen simétricamente y en clase B(corrientes en reposo cero).Se hace 2 2 CC  V V  = con la finalidad que: 2 21 CC CEQCEQ V V V  == y los dos transistoresestén al corte simultáneamente (clase B). De lo contrario, si V 1 es mayor que V 2 ,entonces conducirá Q 1 y se cortará Q 2 (I CQ1 > 0, I CQ2 = 0); y si V 1 es menor que V 2 1  entonces conducirá Q 2 y se cortará Q 1 (I CQ2 > 0, I CQ1 = 0), lo cual no permite unaoperación simétrica de los dos transistores.La tensión continua en la unión de los emisores será: 2 CC  E  V V  = Se puede ver con las condiciones anteriores que: 0 21 ==  BE  BE  V V  e 0 21 == CQCQ I  I  Podemos estudiar ahora qué ocurre cuando la tensión de señal V in toma valorespositivos y negativos:En el semiciclo positivo de V in (figura 1.40a) la tensión en las bases se hace máspositiva que la tensión en los emisores:  E  B V V  〉 Lo cual hace que Q 1 conduzca y Q 2 permanezca en corte.El sentido de la corriente se indica en la figura. Nótese que I L1 = iE 1 Para el semiciclo negativo:  E  B V V  〈 Lo cual corta a Q 1 y hace conducir a Q 2 . El sentido de la corriente se muestra en lafigura 1.40b, e I L2 = i E2 .De este modo, la carga está alimentada medio ciclo de V in por Q 1 y el otro mediociclo por Q 2 1.3.1-2: DISTORSION DE CRUCE: Debido a que las características de entradabase-emisor de los transistores reales (ver figura 1.41) es tal que para tensionespequeñas base-emisor, el transistor prácticamente no conduce. Recién éstecomienza a hacerlo cuando se supera la tensión de codo o tensión umbral (V γ ),que es aproximadamente 0.2V para transistores de Germanio y de 0.6V para losde Silicio. 2  00.10.20.30.40.50.60.70.800.511.522.533.544.55x10 -9 CURVACARACTERISTICADELAJUNTURABASE-EMISORV(voltios)  I ( a m p e r i o s ) Fig. 1.41 La tensión de salida tiene la forma que se observa en la figura 1.42:     0.000ms   1.000ms   2.000ms   3.000ms   4.000ms   5.000ms   6.300 V   6.100 V   5.900 V   5.700 V   VL Fig. 1.42 Se puede notar en esta figura, que existe cierta zona alrededor de los puntos Vb =0, para los cuales ninguno de los transistores conduce, lo que acarrea unadistorsión en la forma de onda en la salida (proporcional a la señal i B1 – i B2 ),llamada distorsión por cruce (o de cross over). Esta distorsión se evita polarizandodirectamente las junturas base-emisor de Q 1 y Q 2 de modo que exista entre ellasuna tensión igual a la tensión de codo (V γ ).Una forma simple de lograr esto, es colocando una resistencia (de pequeño valor)entre las bases de Q 1 y Q 2 de modo que se ocasiona una caída de tensión en ellasuficiente para tener polarizados ligeramente a los transistores (ver figura 1.43). 3    R4R E Ca1VCC +Vin- Q3RLC2Q2 E R2 +Vrd-IL1 R1 Ird VDDRDQ1 Parlante Fig. 1.43 Debe cumplirse: 21 BE  BE  Drd rd  V V  R I V  +== R D se escoge de modo que cumpla con la anterior ecuación y que: V V V   BE  BE  2.0 21 == (para el Germanio) ó 0.6V (para el Silicio).La elección de R D para polarizar adecuadamente la juntura base-emisor de Q 1 yQ 2 , es un poco delicada, debido a que una pequeña variación de la tensión V BE provoca grandes cambios de corriente de colector, por lo cual, con un valor demasiado pequeño de V RD no se eliminará satisfactoriamente la distorsión decruce. En cambio, si la tensión es demasiado grande, trae como consecuenciadistorsión para niveles grandes de señal, ya que cada transistor conducirá más demedio ciclo, lo cual hará que las corrientes de conducción de un transistor setraslapen con las corrientes que conduce el otro transistor.Prácticamente, entonces, el amplificador debe trabajar en clase AB. Pero lacorriente de colector, para evitar la distorsión de cruce, es tan pequeña que sepuede decir que su forma de trabajo es clase B. La polarización de las junturasbase-emisor se hace para que cumpla dos funciones:a)Evitar la distorsión de cruce o “cross-over”.b)Estabilizar la polarización de Q 1 y Q 2 contra variaciones de temperatura.La forma más simple de polarizar en clase AB es mediante una red resistiva. Esteesquema no es satisfactorio debido a que si la polarización es poca, la distorsiónde cruce sigue siendo severa y, si es mucha, la corriente de colector será alta, lostransistores disiparán más potencia pudiendo destruirse o acortar drásticamentesu tiempo de vida y la eficiencia disminuirá. Este tipo de polarización es másefectiva cuando la fuente de alimentación es regulada pero no permite lacompensación por variación de temperatura en las junturas base-emisor. 1.3.1-3: ESTABILIZACIÓN DE LA POLARIZACION CONTRA VARIACIONES DETEMPERATURA Para obtener mejor regulación y compensación de temperatura con la redresistiva, se conecta uno o dos diodos entre las bases de ambos transistores. 4
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