Amplificadores Clase C Resonantes: Principios y Parámetros Esenciales

Funcionamiento del Amplificador Clase C

La corriente de base (I_b) fluye durante menos de 180°. Este hecho implica que la corriente de colector (I_c) no es sinusoidal, puesto que la corriente fluye en forma de pulso. Para evitar la distorsión que tendría lugar con una carga resistiva, un amplificador de clase C siempre presenta un circuito tanque resonante. Esta circunstancia da lugar a una tensión de salida sinusoidal.

Amplificador Sintonizado

El circuito tanque resonante se sintoniza a la señal de entrada. Cuando este circuito presenta un elevado factor de calidad (Q), la resonancia paralela tiene lugar para un valor aproximado de: F_r = 1 / (2π√(LC)).

Cuando el circuito se sintoniza a la F_r, la tensión a través de R_L es máxima y sinusoidal.

Análisis en Continua (DC)

• No hay corriente de polarización de base.
• El punto Q está en corte de su recta de carga.
• V_BE = 0 V.
• No circula I_c hasta la aplicación de una señal de entrada.
• R_S es de pocos ohmios.

Circuito Equivalente en Corriente Alterna (CA)

Cuando el valor de Q > 10, se puede emplear el circuito equivalente.

• La resistencia de la bobina (R_bobina) se incluye en el valor de la resistencia de colector (R_c).
• El condensador de entrada forma parte del circuito recortador de tensión continua negativa, lo que resulta en una señal de entrada con la parte negativa recortada.
• En la salida, la fuente de corriente de colector (I_c) está en paralelo con el circuito resonante tanque. A la frecuencia de resonancia (F_r), la tensión pico a pico (V_pp) en la carga presentará su valor máximo.

Corriente de Alimentación en Resonancia

• Q > 10.
• Si la bobina es ideal y está en paralelo, la impedancia de carga percibida por el generador de I_c es totalmente resistiva y la I_c es mínima. En torno a la F_r, la impedancia en corriente alterna de la carga se reduce y la I_c aumenta.

Resistencia de Colector (R_c) en CA

Q_L = X_L / R_S

• El factor de calidad Q_L es un valor exclusivo de las bobinas.
• El factor de calidad Q del circuito es más bajo al incluir el efecto de la resistencia de carga (R_carga) junto con la resistencia de la bobina (R_bobina).

• La resistencia serie (R_S) de una bobina puede sustituirse por una resistencia en paralelo (R_p).

R_p = Q_L * X_L

Si Q_L > 10, el error es menor del 1%. Las pérdidas en las bobinas se materializan en R_p. La reactancia inductiva (X_L) queda cancelada por la reactancia capacitiva (X_C) a la F_r, obteniendo R_p // R_L.

R_c = R_p // R_L

El factor de calidad Q del circuito global viene dado por: Q = R_c / X_L

·Q<>

En la práctica: Q_L = 50 o más. El Q global del circuito = 10 o más.

Recortador de CC

• La señal de entrada carga el condensador de acoplo a una tensión pico (V_p).
• Cuando la señal es positiva, el diodo (D) conduce.
• Cuando la señal es negativa, el camino de descarga es a través de R_b.

Si el período (T) es menor que la constante de tiempo (τ = R_b * C), las pérdidas en el condensador son pequeñas. Para compensar estas pérdidas, la tensión de base (V_B) se ajusta para que el diodo emisor solo se excite con el pico positivo de la señal, manteniendo V_BE por debajo de 0.7 V la mayor parte del tiempo. El ángulo de conducción entre la corriente de base (I_b) y la corriente de colector (I_c) será, por lo tanto, mucho menor que 180°, ya que la conducción solo se produce cuando V_BE supera los 0.7 V.

Ciclo de Trabajo

El breve periodo de conducción del diodo emisor en cada pico positivo produce estrechos pulsos en la corriente de base (I_b). El ciclo de trabajo (D) se define como: D = W / T (donde W es el ancho de los pulsos y T es el período de los pulsos).