Amplificador de potencia de clase B

Cuando la corriente del colector solo fluye durante el semiciclo positivo de la entrada, el amplificador de potencia se conoce como amplificador de potencia clase B

Trabajo clase B

La polarización del transistor en el modo de operación de Clase B es tal que no hay corriente de colector en la señal cero. EN punto de operación seleccionado a la tensión de corte del colector. Entonces, cuando se da la señal solo medio ciclo positivo amplificado en la salida.

La siguiente figura muestra las formas de onda de entrada y salida durante el funcionamiento de Clase B.

Trabajo clase B

Cuando se aplica una señal, el circuito se polariza hacia adelante durante el semiciclo positivo de la entrada y, por lo tanto, fluye la corriente del colector. Pero durante el semiciclo negativo de la entrada, el circuito tiene polarización inversa y no habrá corriente de colector. como consecuencia solo medio ciclo positivo amplificado en la salida.

Como no hay semiciclo negativo en absoluto, la distorsión de la señal será alta. Además, cuando se aumenta la señal aplicada, la disipación de potencia será mayor. Pero en comparación con un amplificador de potencia de clase A, la eficiencia de salida aumenta.

Bueno, para minimizar las desventajas y lograr una baja distorsión, alta eficiencia y alta potencia de salida, este amplificador de clase B utiliza una configuración push-pull.

Amplificador push-pull de clase B

Aunque la eficiencia de un amplificador de potencia de clase B es mayor que la de un amplificador de clase A, dado que solo se usa medio ciclo de la señal de entrada, la distorsión es alta. Además, la potencia de entrada no se utiliza por completo. Para compensar estos problemas, se introduce una configuración push-pull en el amplificador de clase B.

Construcción

El circuito amplificador de potencia push-pull de clase B consta de dos transistores idénticos T1 y T2, cuyas bases están conectadas al devanado secundario del transformador de entrada Tr1 con una toma central. Los emisores están en cortocircuito y los colectores se energizan a VCC a través del primario del transformador de salida Tr2.

El circuito para un amplificador push-pull de Clase B es el mismo que el de un amplificador push-pull de Clase A, excepto que los transistores son de polarización de corte en lugar de resistencias de polarización. La siguiente figura muestra la construcción de un amplificador de potencia push-pull de Clase B.

Estructura de empuje

El principio de funcionamiento del circuito amplificador push-pull de Clase B se detalla a continuación.

Operación

El esquema del amplificador push-pull de Clase B que se muestra en la figura anterior muestra que ambos transformadores tienen una toma central. Cuando no se aplica ninguna señal a la entrada, los transistores T1 y T2 están apagados y, por lo tanto, no fluyen corrientes de colector. Dado que no se suministra corriente desde el VCC, no se desperdicia energía.

Cuando se aplica una señal de entrada, se alimenta al transformador de entrada Tr1, que divide la señal en dos señales desfasadas 180o entre sí. Estas dos señales se aplican a dos transistores idénticos T1 y T2. Durante el semiciclo positivo, la base del transistor T1 se vuelve positiva y la corriente del colector fluye. Al mismo tiempo, el transistor T2 tiene un semiciclo negativo, lo que pone al transistor T2 en un estado de corte y, por lo tanto, no fluye corriente de colector. La forma de onda se muestra como se muestra en la siguiente figura.

Operación Push Pull

Durante el siguiente medio ciclo, el transistor T1 entra en un estado de corte y el transistor T2 entra en un estado conductor, proporcionando una señal de salida. Por tanto, para ambos ciclos, cada transistor funciona alternativamente. El transformador de salida Tr3 sirve para combinar las dos corrientes, creando una forma de onda de salida casi sin distorsiones.

Eficiencia energética del amplificador push-pull de clase B

La corriente en cada transistor es el promedio del bucle de medio seno.

Para un bucle de medio seno, Idc está determinado por la expresión

$$ I_ {dc} = \frac {(I_C) _ {max}} { pi} $$

Como consecuencia,

$$ (p_ {in}) _ {dc} = 2 times left [ frac{(I_C)_{max}}{pi} times V_{CC} right ]$$

Aquí se introduce un factor de 2, ya que hay dos transistores en el amplificador push-pull.

Valor efectivo actual del colector = $ (I_C) _ {max} / sqrt {2} $

Voltaje de salida RMS = $ V_ {CC} / sqrt {2} $

En condiciones ideales para máxima potencia

Como consecuencia,

$$ (P_O) _ {ac} = \frac {(I_C) _ {max}} { sqrt {2}} times \frac {V_ {CC}} { sqrt {2}} = \frac {( I_C) _ {max} veces V_ {CC}} {2} $$

Ahora la máxima eficiencia global

$$ eta_ {total} = \frac {(P_O) _ {ac}} {(P_ {in}) _ {dc}} $$

$$ = \frac {(I_C) _ {max} times V_ {CC}} {2} times \frac { pi} {2 (I_C) _ {max} times V_ {CC}} $$

$$ = \frac { pi} {4} = 0,785 = 78,5 % $$

La eficiencia del colector será la misma.

Por lo tanto, un amplificador push-pull de Clase B mejora la eficiencia que un amplificador push-pull de Clase A.

Amplificador push-pull complementario de clase B

El amplificador push-pull que acabamos de mencionar mejora la eficiencia, pero el uso de transformadores con toma central hace que el circuito sea engorroso, pesado y costoso. Se pueden usar transistores adicionales para simplificar el circuito y mejorar la eficiencia, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

Adicional

El circuito anterior utiliza un transistor NPN y un transistor PNP conectados en una configuración push-pull. Cuando se aplica la señal de entrada, el transistor NPN conduce durante el semiciclo positivo de la señal de entrada y el transistor PNP se apaga. Durante el semiciclo negativo, el transistor NPN se apaga y el transistor PNP conduce.

De esta manera, el transistor NPN se amplifica durante el semiciclo positivo de la entrada, mientras que el transistor PNP se amplifica durante el semiciclo negativo de la entrada. Dado que ambos transistores se complementan entre sí pero actúan simétricamente cuando se conectan en una configuración push-pull de clase B, este circuito se llama Amplificador de simetría de clase B complementario push-pull

Beneficios

Las ventajas de un amplificador push-pull de clase B con simetría adicional son las siguientes.

  • Dado que no hay necesidad de transformadores de derivación central, se reducen el peso y el costo.

  • No se requieren voltajes de entrada iguales y opuestos.

desventajas

Las desventajas de un amplificador push-pull de simetría complementaria de clase B son las siguientes.

  • Es difícil obtener un par de transistores (NPN y PNP) que tengan características similares.

  • Necesitamos voltajes de suministro tanto positivos como negativos.

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