Fundamentos de Amplificadores Electrónicos: Acoplamiento, Clases y Distorsión
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Métodos de Acoplamiento de Amplificadores
Acoplamiento a Capacitor
Su finalidad es unir dos etapas de amplificación mediante un capacitor que permitirá el paso de corriente alterna (CA) y bloqueará la corriente continua (CC). La polarización de una etapa no pasará a la siguiente, manteniendo las polarizaciones independientes en cada etapa. El valor de la reactancia capacitiva (XC) deberá ser igual a la impedancia (Z) de cada etapa para lograr la máxima transferencia de energía.
Acoplamiento a Transformador
Se utiliza comúnmente en radiofrecuencia. Si se conecta un capacitor a un bobinado primario o secundario, puede funcionar como circuito resonante y también como filtro. Es posible lograr una mayor corriente (I) a la salida, dependiendo del transformador utilizado, aunque esto puede afectar su respuesta en frecuencia.
Acoplamiento Directo
Lo único que une una etapa a otra es un conductor; están directamente conectadas eléctricamente. Por lo tanto, una etapa puede influir significativamente en el funcionamiento de la otra.
Clases de Amplificadores y sus Características
Determinación de la Clase de Amplificador
La determinación de la clase de amplificador a la que responde un circuito se basa en:
- Frecuencia: Audiofrecuencia o radiofrecuencia.
- Potencia: Baja o alta.
- Polarización: Clase A, B, C, AB o D.
Amplificador Clase A
Es el único amplificador capaz de entregar 360° de la señal sin generar deformación. Los amplificadores Clase B, C, AB y D, si bien pueden reconstruir la señal mediante modificaciones, previamente la distorsionan, generando distorsión por cruce o eliminación de semiciclos.
Distorsión por Cruce
La distorsión por cruce se origina porque la señal de entrada debe superar los 0,7 V de la barrera de potencial del transistor. Para evitarla, se polariza el circuito de manera que el punto Q se ubique sobre la zona de corte, permitiendo así amplificar la señal completa.
Configuración de Emisor Común
La configuración de emisor común desfasa la señal a la salida. Esto se debe a que, al aumentar la corriente de base (IB), la corriente de colector (IC) también aumenta y, consecuentemente, la tensión colector-emisor (VCE) disminuye. Al tomar la salida entre colector y emisor, cuando IB esté iniciando el semiciclo positivo, la señal de salida comenzará el semiciclo negativo.
Amplificadores de Potencia: Clases C y AB
Amplificador Clase C
El amplificador Clase C posee polarización negativa porque el punto Q se ubica por debajo de la zona de corte de la recta de carga. Por ello, conducirá menos de un semiciclo de la señal de entrada y la juntura base-emisor (BE) del transistor quedará en inversa. Para obtener la señal completa en el circuito, necesita el agregado de un circuito tanque o resonante paralelo, el cual se conecta como carga del transistor y es el encargado de reconstruir y amplificar la señal. Este circuito estará en resonancia cuando los valores de la reactancia inductiva (XL) y la reactancia capacitiva (XC) sean iguales, haciendo que el intercambio de energía entre el capacitor (C) y el inductor (L) sea más notorio, reconstruyendo así la señal.
Solución a la Distorsión por Cruce en Clase B (Clase AB)
La distorsión por cruce en Clase B se soluciona aplicando al circuito una pequeña polarización. Si bien el rendimiento disminuye, la señal no se verá distorsionada, lo que 'transforma' al amplificador en Clase AB. Para obtener la señal completa en Clase AB, se debe ubicar el punto Q ligeramente por encima de la zona de corte, asegurando que ambos semiciclos de la señal sean amplificados con mínima distorsión.