Amplificadores de Potencia

Electrnica de Comunicaciones

CONTENIDO RESUMIDO:

1-Introduccin

2-Osciladores

3-Mezcladores.

4- Lazos enganchados en fase (PLL).

5-Amplificadores de pequea seal para RF.

6-Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoelctricos.

7-Amplificadores de potencia para RF.

8-Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).

9- Demoduladores de ngulo (FM, FSK y PM).

10-Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).

11-Moduladores de ngulo (PM, FM, FSK y PSK).

12-Tipos y estructuras de receptores de RF.

13- Tipos y estructuras de transmisores de RF.

14- Transceptores para radiocomunicaciones

ATE-UO EC piezo 00

7-Amplificadores de potencia para RF

ATE-UO EC amp pot 01

Idea fundamental:

Amplificar seales de RF hasta niveles suficientes para su transmisin y hacerlo con buen rendimiento energtico.

h = PRF/PCC

PRF

Pe RF

Rg

Amplificador de potencia de RF

+

RL

PCC

VCC

Pperd

Concepto de Clase de un transistor en un amplificador (I)

Clase A:

conduccin durante 2p

Clase B:

conduccin durante p

Clase C:

conduccin < p


iC

p

2p

0

t

iC

p

2p

0

t

iC

p

2p

0

t

iC


RL

Rg

+

Q1

Concepto de Clase de un transistor en un amplificador (II)
Clase D: Q1 trabaja en conmutacin Clase E: Q1 trabaja en conmutacin a tensin cero

iC

t

t

vCE

Control

+

-

iC


RL

Rg

+

Q1

vCE


Tipos de amplificadores de potencia de RF

Amplificadores lineales: la forma de onda de la tensin de salida vs es proporcional a la de entrada vg.

Amplificadores no lineales: la forma de onda de la tensin de salida vs no es proporcional a la de entrada vg. Caso especialmente interesante: tensin de salida vs proporcional a VCC.

Rg


+

RL

VCC

+

-

vs

vg


Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (I)

Circuito bsico

Rg

+

Polarizacin

+

-

iC

RL

VCC

vCE

Q1


Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (II)

PRF = ic12RL/2

PCC = ic1VCC

h = PRF/PCC = ic1RL/(2VCC)

Luego h crece con iC1. Pero el crecimiento de iC1 tiene un lmite

Q1

iC

RL

VCC

+

-

vCE

IB

iC

vCE

VCC/RL

VCC

t

vCE1

t

iC1

Elegimos un punto de trabajo


Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (III)

hmax = ic1RL/(2VCC) con iC1 = VCC/2RL

Por tanto: hmax = 1/4 = 25%

El 25% es un rendimiento mximo muy bajo!

Q1

iC

RL

VCC

+

-

vCE

IB

iC

vCE

VCC/RL

VCC

Mximo valor de iC1

iC1 = VCC/2RL

t

vCE1 = VCC/2

t


Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (I)

Circuito bsico

Rg

+

Polarizacin

+

-

Q1

IC

RL

VCC

vCE

+

-


Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (II)

Realizacin fsica de la fuente de corriente

La tensin en la fuente de corriente debe ser la mostrada

+

-

vCE

Q1

IC

RL

VCC

iC

iL

+

-

+

-

vCE

Q1

IC

RL

VCC

iC

iL

+

-

+

-

+

-


Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (III)

Recta de carga en alterna con pendiente 1/RL

Eleccin del punto de trabajo para un valor de IC

Esta es la recta de carga de alterna con mayores niveles de tensin y corriente y compatible con tensin positiva en la fuente de corriente

+

-

vCE

Q1

IC

RL

VCC

iC

iL

+

-

+

-

IB

iC

vCE

VCC/RL

VCC

Recta de carga en continua


Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (IV)

PRF = Ic2RL/2

PCC = IcVCC

h = IcRL/(2VCC)

Luego h crece con IC y tiene el lmite en IC = VCC/2RL.

t

vCE1

t

IC

IB

iC

vCE


VCC/RL

VCC

Recta de carga en alterna

+

-

vCE

Q1

IC

RL

VCC

iC

iL

+

-

+

-

vCE1


Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (V)

Con IC = VCC/2RL, hmax = 1/4 = 25%.

Sigue siendo muy bajo!

t

vCE1

PRF = Ic2RL/2

PCC = IcVCC

h = IcRL/(2VCC)

t

IC

VCC/RL

VCC

IB

iC

vCE


Recta de carga en alterna


Amplificador Clase A con polarizacin por resistencia de colector (I)

Circuito bsico

Rg

+

Polarizacin

+

-

RL

+

-

Q1

RC

VCC

vCE

iC

iL


Amplificador Clase A con polarizacin por resistencia de colector (II)

Cmo debe elegirse RC para obtener rendimiento mximo?

Cul ser el rendimiento mximo?

IB

vCE

VCC/RL

iC

VCC


iC1

vCE1

Punto de trabajo

Recta de carga en alterna con pendiente -(RC+RL)/(RLRC)

No demostrado aqu: Condicin de rendimiento mximo es RC = 2RL y hmax = 1/(6 + 4 2) = 8,57%. An mas bajo!

RL

+

-

Q1

RC

VCC

+

-

vCE

iC

iL


Resumen de los amplificador Clase A (hasta ahora)
Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la carga se disipa continua. Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la fuente de corriente se disipa continua. La componente de alterna de iC circula por la carga y por la resistencia de polarizacin. En la resistencia de polarizacin se disipa continua (adems de alterna).
Podemos conseguir que en elemento de polarizacin no se disipe ni alterna ni continua?

hmax = 8,57%

hmax = 25%

hmax = 25%


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (I)

Circuito bsico

La bobina LCH debe presentar una impedancia mucho mayor que RL a la frecuencia de trabajo

Rg

+

Polarizacin

+

-

RL

+

-

Q1

LCH

VCC

vCE

iC

iRL


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (II)

Circuito equivalente al bsico

En ambos casos:
Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. En la bobina, obviamente, no se disipa potencia.
+

-

RL

+

-

Q1

LCH

VCC

vCE

iC

iRL

+

-

Q1

LCH

VCC

vCE

RL

iC

iRL


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (III)

Otra posibilidad de realizacin fsica, pero con un grado de libertad ms

Es como el caso anterior:
Toda la componente de alterna de iC circula por la carga (modificada por la relacin de transformacin del transformador). En el transformador, obviamente, no se disipa potencia.
RL = RL/n2

iRL = iRLn

+

-

Q1

Lm

VCC

vCE

RL

iC

iRL

+

-

Q1

VCC

vCE

RL

iC

iRL

1:n


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (IV)

Circuito de estudio

Recta de carga en alterna con pendiente -1/RL

Punto de trabajo

Cmo debe elegirse el punto de trabajo para obtener el mximo rendimiento posible?

Q1

LCH

VCC

+

-

vCE

RL

iC

iRL

VCC

iC

IB

vCE



Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (V)

PRF = (ic1RL)2/(2RL)

PCC = ic1VCC

h = PRF/PCC = ic1RL/(2VCC)

La componente de alterna en el transistor es la misma que en la carga

El mximo valor de ic1RL es ic1RL = VCC y por tanto hmax = 1/2 = 50%.

Ha mejorado, pero sigue siendo bajo!

t


VCC

iC

IB

vCE

VCC+iC1RL

iC1


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VI)

Situacin con la mxima seal que se puede manejar

Cul es el rendimiento cuando la seal es no es la mxima posible?

hmax = 50%.


iC

IB

vCE

VCC

2VCC

t

2iC1

iC1=VCC/RL

t


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VII)

Situacin con seal menor que la mxima que se puede manejar

PRF = (DvCE)2/(2RL)

PCC = VCC2/RL

h = PRF/PCC = 0,5(DvCE/VCC)2

VCC


iC

IB

vCE

2VCC

2VCC/RL

Pend. -1/RL

t

DvCE

t

DiC

Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (VIII)

Con transistores reales (no idealizados)

PRF = (VCC-vCE sat)2/(2RL)

PCC = VCC(VCC-vCE sat)/RL

h = 0,5(VCC-vCE sat)/ VCC


t

vCE sat

VCC-vCE sat

(VCC-vCE sat)/RL

VCC


iC

IB

vCE

2VCC

2VCC/RL

Pend. -1/RL


Amplificador Clase A con polarizacin por bobina de choque en el colector (IX)

Seal modulada en amplitud

vce(wmt, wpt) = DvCE(wmt)sen(wpt)

DvCE(wmt) = vp[1 + msen(wmt)]

m = vm/vp

h(wmt) = 0,5[DvCE (wmt)/VCC]2

h(wmt) = 0,5(vp/VCC)2[1 + msen(wmt)]2

hmed = 0,5(vp/VCC)2[1 + m2/2]

hmed max vp = VCC/2, m = 1

hmed max = 0,125[1 + 1/2] = 18,75%

Vuelve a ser muy bajo!

VCC


iC

IB

vCE

2VCC

2VCC/RL

Pend. -1/RL

t

vp

vm

vce(wmt, wpt)


Amplificador Clase B con un nico transistor (I)

Circuito bsico

Circuito resonante a la frecuencia de la seal de RF

Rg

+

Polarizacin

iC

180

+

-

+

-

vRL

Q1

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

iRL

C

VCC


Amplificador Clase B con un nico transistor (II)

Equivalente

Equivalente (salvo para la tensin sobre la fuente)

iC

180

+

-

+

-

Q1

L

VCC

vCE

RL

iC

iRL

C

vRL

iC

180

+

-

iC

L

RL

C

iRL

vRL

iC

180

+

-

+

-

Q1

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

iRL

C

VCC

vRL


Amplificador Clase B con un nico transistor (III)

Circuitos equivalentes (I)

+

-

vRL

iC

L

RL

C

IC

iCpico/p

IC

iCca

iCpico(1-1/p)

180

iCca

No genera tensin en la carga

180

iCpico

iC

+

-

vRL

iC

L

RL

C


Amplificador Clase B con un nico transistor (IV)

Circuitos equivalentes (II)

iCca1 (wt) = (iCpico/2)sen(wt)

vRL(wt) = RLiRL(wt) = -RLiCca1(wt)

vRL(wt) = -RL(iCpico/2)sen(wt)

+

-

vRL

iCca(wt)

iRL(wt)

L

RL

C

iCca

iCpico(1-1/p)

180

iCpico/2

iCca1

=

iCca1

+

Armnicos

Arm.

Los armnicos se cortocircuitan por el condensador

iCpico/2

iCca1

+

-

iCca1

RL

vRL

iRL


Amplificador Clase B con un nico transistor (V)

Rectas de carga, punto de trabajo (esttico) y excursin del punto de trabajo

Llamamos vce a la componente de alterna de vCE. Entonces:

vce(wt) = vRL(wt) = -RL(iCpico/2)sen(wt)

vce(wt) = -(RL /2)iCpicosen(wt) = -(RL /2)iC

Por tanto:

DvCE = iCpicoRL/2

IB

iC

vCE

iC

180

+

-

+

-

Q1

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

iRL

C

VCC

vRL

VCC


2VCC/RL

Pendiente

-2/RL

Pendiente 0

t

DvCE

iCpico

180

t

Punto de trabajo


Amplificador Clase B con un nico transistor (VI)

Clculo del rendimiento mximo posible

PRF = (DvCE)2/(2RL) = (iCpicoRL)2/(8RL)

PCC = VCCiCpico/p

h = PRF/PCC = iCpicoRLp/(8VCC)

El mximo valor de iCpico es iCpico max = 2VCC/RL y por tanto:

hmax = p/4 = 78,5% Ha mejorado notablemente!

IB

iC

vCE

VCC


2VCC/RL

Pendiente

-2/RL

Pendiente 0

t

DvCE

iCpico

180

t

Punto de trabajo

DvCE =

iCpicoRL/2

iCpico/p


Amplificador Clase B con un nico transistor (VII)


t

180

hmax = p/4 = 78,5%

IB

iC

vCE

VCC


2VCC

2VCC/RL

t


Amplificador Clase B con un nico transistor (VIII)

Clculo de la potencia mxima disipada en el transistor, PTr

PRF = (iCpicoRL)2/(8RL)

PCC = VCCiCpico/p

PTr = PCC - PRF

PTr = VCCiCpico/p - (iCpicoRL)2/(8RL)

PTr tiene un mximo en:

iCpico PTmax = 4VCC/(pRL)

Ntese que:

iCpico PTmax < iCpico max = 2VCC/RL

PTrmax = 2VCC2/(p2RL)

La potencia mxima de RF es:

PRF max = (iCpico maxRL)2/(8RL)

PRF max = VCC2/(2RL)

Por tanto:

PTrmax = 4PRF max/p2 = 0,405PRF max

iCpico/p

2VCC/RL

iCpico

vCE

iC

IB

VCC


t

DvCE

180

t

Con transistores reales (no idealizados)

PRF = (VCC-vCE sat)2/(2RL)

PCC = VCC2(VCC-vCE sat)/(pRL)

h = p(VCC-vCE sat)/(4VCC)

h = 0,785(VCC-vCE sat)/VCC


Amplificador Clase B con un nico transistor (IX)

VCC


iC

IB

vCE

2VCC

2VCC/RL

Pendiente

-2/RL

t

vCE sat

VCC-vCE sat

2(VCC-vCE sat)/RL

180

t


Amplificador Clase B con un nico transistor (X)

Seal modulada en amplitud

DvCE(wmt) = vp[1 + msen(wmt)]

m = vm/vp

PRF = [DvCE(wmt)]2/(2RL)

PCC = VCCiCpico(wmt)/p

DvCE(wmt) = iCpico(wmt)RL/2

PCC = VCC2DvCE(wmt)/(pRL)

h = PRF/PCC = pDvCE(wmt)/(4VCC)

h = 0,785vp[1 + msen(wmt)]/VCC

hmed = 0,785vp/VCC

hmed max vp = VCC/2 hmed max = 39,26%

IB

iC

vCE

VCC


2VCC/RL

Pendiente

-2/RL

Pendiente 0

Punto de trabajo

DvCE(wmt)

iCpico(wmt)

t

vp

vm


Amplificador Clase B con dos transistores (I)

Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (I)

RL = RL/n2

Rg

+

+

-

vRL

+

-

vCE1

+

-

vCE2

Q1

VCC

RL

iC1

iRL

1:1:n

iC2

+

-

Q2

Polarizacin


Amplificador Clase B con dos transistores (II)

Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (II)

iB1

180

+

-

vCE1

+

-

vCE2

+

-

vRL

RL

iRL

1:1:n

Q1

VCC

iC1

iC2

Q2

iB1

iB2

iB2

180

iC1

180

iC2

180

iRL


Amplificador Clase B con dos transistores (III)

Circuito bsico: Montaje en contrafase o Push-Pull (III)

IB1

iC2

vCE2

VCC/RL

IB1

iC1

vCE1

VCC/RL

VCC


Pendiente -1/RL

t

iCpico

t

iCpico

Punto de trabajo


Amplificador Clase B con dos transistores (IV)

Clculo del rendimiento mximo posible

PRF = iCpico2RL/2

PCC = 2VCCiCpico/p

h = iCpicoRLp/(4VCC)

h = 0,785iCpicoRL/VCC

Como:

iCpico max = VCC/RL, entonces:

hmax = p/4 = 78,5%

Como en el caso de un transistor


hmax = 78,5%


Amplificador Clase B con dos transistores (V)

IB1

iC1

vCE1


IB1

iC2

vCE2

Punto de trabajo

VCC

VCC/RL

t

VCC/RL

t


Ganancia de los amplificadores Clase A con bobina, Clase B con un transistor y Clase B con dos transistores

Por comodidad, calculamos la Transresistencia DvRL/DiB

En todos los casos:

DvRL= VCC, DiB = DiC/b

DvRL/DiB = RLb

DvRL/DiB = RLb/2

DvRL/DiB = RLnb

Clase B,

1 Trans.

Clase B,

2 Trans.

Clase A


Comparacin entre amplificadores Clase A, Clase B con un transistor y Clase B con dos transistores

rBE = resistencia dinmica de la unin base-emisor

RL = RL/n2
AmplificadorRendimiento mximoGanancia de tensinImpedancia de entradaiCmaxBandaClase A50%RLb/rBELineal2VCC/RLAnchaClase B,1 transistor78,5%RLb/(2rBE)No lineal2VCC/RLEstrechaClase B,2 transistores78,5%RLnb/rBELinealVCC/RLAncha

Circuitos de polarizacin en clases A y B


A la base del transistor

+VCC

Polarizacin

D

R

LCH

C

P

A la base del transistor

+VCC

0

iB

VBE

Clase B

Clase A

Sobra en el caso del Push-Pull


Amplificadores Clase C

Circuito bsico

Se puede el rendimiento mximo terico mayor que el 78,5%?

Qu hay que sacrificar?

Circuito resonante

Rg

+

Polarizacin

+

-

+

-

vRL

Q1

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

iRL

C

VCC

iC

< 180


Amplificadores Clase C lineales (I)

Cmo conseguir un ngulo de conduccin menor de 180 ?

Cmo conseguir proporcionalidad entre iB y vg?

VB+vgBE

t

t

fC

+

+

-

+

-

vBE

Rg

vCE

iC

vg

VB

iB

iB

vg

vgBE

rBE

Amplificadores Clase C lineales (II)

Para conseguir proporcionalidad entre iB y vg debe cumplirse:

- Que VB+vgBE vare proporcionalmente a Vg pico.

- Que fC no vare.

Relaciones entre variables:
vg = Vg picosen(wt) fC = 2arcos[(VB + vgBE)/Vg pico]

iB = 0
Si wt < (p-fC)/2 o wt > (p+fC)/2,
iB =

Rg+rBE

Vg picosen(wt) (VB + vgBE)
Si (p-fC)/2 < wt < (p+fC)/2,
VB+vgBE

t

t

vg

fC

iB


Amplificadores Clase C lineales (III)

VB = (Vg pico vgBE)RB/(RB + Rg + rBE)

VB + vgBE = Vg picoRB/(RB + Rg + rBE) + vgBE(Rg + rBE)/(RB + Rg + rBE)

Si Vg picoRB >> vgBE(Rg + rBE), entonces:

VB + vgBE Vg picoRB/(RB + Rg + rBE) es decir, proporcionalidad.

Ojo! como: vg = VB + vgBE + (Rg + rBE)iB si vg >> vBE

Pequea ganancia.

Realizacin fsica

vBE = vgBE + iBrBE

+

-

+

-

vBE

Rg

+

vCE

iC

vg

VB

iB

+

-

RB

CB

vgBE

rBE


Amplificadores Clase C lineales (IV)

fC = 2arcos[(VB + vgBE)/Vg pico]

Entonces:

iB = [sen(wt) cos(fC/2)] Vg pico/(Rg+rBE)

y, por tanto:

iC = [sen(wt) cos(fC/2)]bVg pico/(Rg+rBE)

El valor de pico vale:

iCpico = [1 cos(fC/2)]bVg pico/(Rg+rBE)

Es decir:

iB =

Rg+rBE

Vg picosen(wt) (VB + vgBE)

Como:

iC = iCpico

1 cos(fC/2)

sen(wt) cos(fC/2)

iC

fc

ICpico


Amplificadores Clase C lineales (V)
Resto de armnicos
+

-

vRL

iC

L

RL

C

IC

iCca1

Arm.

iC = iCpico

1 cos(fC/2)

sen(wt) cos(fC/2)

IC =

1 cos(fC/2)

sen(fC/2) (fC/2)cos(fC/2)

iCpico

p
Componente de continua:
iCca1(wt) = sen(wt)

1 cos(fC/2)

2p

fC senfC

iCpico
Primer armnico:
El resto de armnicos se cortocircuitan por el condensador


Circuito equivalente de alterna

Por tanto:

vRL(wt) = -RLiCca1(wt)

vce(wt) = vRL(wt) = -RLiCca1(wt)

Amplificadores Clase C lineales (VI)

Es decir:

+

-

iCca1(wt)

RL

vRL

iCca1(wt)

t

1 cos(fC/2)

fC senfC

iCpico

2p

vce = -RL sen(wt)

iCca1(wt) = sen(wt)

1 cos(fC/2)

2p

fC senfC

iCpico

1 cos(fC/2)

fC senfC

RL

2p

vce = - iCpicosen(wt)


Rectas de carga, punto de trabajo (esttico) y excursin del punto de trabajo

Amplificadores Clase C lineales (VII)

Clculo de vCE0:

vCE0 = VCC DvCEcos(fC/2)

Pend.

-1/RL

IB

iC

vCE

Recta de carga

DvCE

t

VCC


1 cos(fC/2)

fC senfC

RL

2p

vce = - iCpicosen(wt)

Como:

1 cos(fC/2)

fC senfC

RL

2p

DvCE = iCpico

Entonces:

Es decir:

DvCE = RLiCpico

1 cos(fC/2)

fC senfC

RL

2p

RL =

siendo:

fC

t

iCpico

p-fC

2

vCE0

Valor de la pendiente de la recta de carga:

-1/[RL(1 cos(fC/2)]


Clculo del rendimiento mximo posible (I)

PRF = (DvCE)2/(2RL) = (iCpicoRL)2/(2RL)

iCpico max = vCE0 min/[RL(1 cos(fC/2)] = [VCC(1 cos(fC/2))]/[RL(1 cos(fC/2)]

iCpico max = VCC/RL

Amplificadores Clase C lineales (VIII)

PCC = VCCIC

h = PRF/PCC

Luego h crece con iCpico. Calculamos el valor mximo:

IC

DvCE

t

fC

t

iCpico

p-fC

2

vCE0

iC

vCE

IB

Pendiente

-1/[RL(1 cos(fC/2)]

VCC

RL =

1 cos(fC/2)

fC senfC

RL

2p

IC =

p[1 cos(fC/2)]

sen(fC/2) (fC/2)cos(fC/2)

iCpico

4VCC[sen(fC/2) (fC/2)cos(fC/2)]

iCpicoRL[fC senfC]

h = PRF/PCC =


Clculo del rendimiento mximo posible (II)

Amplificadores Clase C lineales (IX)

Sustituyendo iCpico por iCpico max:

4[sen(fC/2) (fC/2)cos(fC/2)]

[fC senfC]

hmax =

IC

p-fC

2

iC

vCE

IB

Pendiente

-1/[RL(1 cos(fC/2)]

t

DvCE

VCC

fC

t

iCpico max

vCE0

Pend.

-1/RL

2VCC


Clase A

Clase B

Clase C

(ejempl.)

4VCC[sen(fC/2) (fC/2)cos(fC/2)]

(VCC - vCE sat)[fC senfC]

hmax real =

Rendimiento mximo real:


Linealidad: Difcil, sacrificando ganancia.

Rendimiento mximo: Alto, 80-90 %.

Ganancia: Baja.

Impedancia de entrada: Muy no lineal.

Corriente de colector: Picos altos y estrechos.

Ancho de banda: Pequeo.

Amplificadores Clase C lineales (X)

Resumen de caractersticas:

Amplificadores Clase C muy no lineales (I)


El transistor trabaja casi en conmutacin
El circuito resonante resuena libremente y repone la energa que transfiere a la carga en los periodos de conduccin del transistor. El valor de pico de la tensin de salida es aproximadamente el valor de la tensin de alimentacin:
vRL = VCCsen(wt)
El rendimiento es bastante alto.
Circuito resonante

+

-

+

-

vRL

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

iRL

C

VCC

iC

+

-

iC

L

RL

C

vRL

VCC

Amplificadores Clase C muy no lineales (II)


Modulador de amplitud

VCC = VCC+vtr

+

-

+

-

vRL

+

-

Q1

L

VCC

vCE

RL

+

-

iC

C

VCC

+

-

Amplificador de potencia de BF

VCC

vtr

iC

vRL

vtr

vCC

vCC

Amplificadores Clase D (I)


Circuito bsico

+

-

vRL

+

-

vA

D1

RL

L

C

+VCC

iC2

D2

Q1

Q2

iC1

iD2

iD1

A

iL

+

-

VCC/2

iL

vRL

vA

VCC/2

-VCC/2

Amplificadores Clase D (II)


=

+

Armnicos

DvRL = (VCC/2)4/p = 2VCC/p

Luego la tensin de salida es proporcional a la alimentacin Puede usarse como modulador de amplitud.

Anlisis
Menor frecuencia de operacin debido a que los transistores trabajan en conmutacin.
+

-

vRL

+

-

vA

D1

RL

C

+VCC

iC2

D2

Q1

Q2

iC1

iD2

iD1

A

iL

+

-

VCC/2

L

vA

VCC/2

-VCC/2

vRL

DvRL

Amplificadores Clase D y amplificadores Clase E (I)

Conmutacin forzada en los diodos: salen de conduccin cuando entran los transistores en conduccin. Conmutacin natural en los diodos: salen de conduccin cuando se invierte la corriente por resonancia.
iC1

iC2

vA

iL

Clase D

Clase E

iL

vA

iC1

iC2

iD2

iD1

vA

iL

Ejemplo de esquema real de amplificador de potencia (obtenidos del ARRL Handbook 2001)

Amplificador lineal Clase B en Push-Pull


Polarizacin

Push-Pull

Filtro pasa-bajos

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

+

-

v

CE1

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

+

-

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

+

-

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

+

-

+

-

v

CE1

Q

1

i

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

Q

1

i

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

+

-

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

i

C

i

L

Q

1

I

C

R

L

V

CC

+

-

v

CE

+

-

+

-

v

CE

i

C

i

L

+

-

+

-

+

-

Q

1

R

C

V

CC

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

L

Q

1

R

C

V

CC

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

L

Q

1

R

C

V

CC

+

-

v

CE

R

L

+

-

R

L

+

-

i

C

i

L

Q

1

L

CH

V

CC

+

-

v

CE

R

L

i

C

i

RL

Q

1

L

CH

V

CC

+

-

v

CE

R

L

i

C

i

RL

Q

1

L

V

CC

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

RL

C

V

CC

+

-

v

RL

Q

1

L

V

CC

+

-

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

RL

C

V

CC

+

-

+

-

v

RL

i

C1

180

i

C2

180

+V

CC

i

C1

i

C2

+

-

v

RL

R

L

i

RL

1:1:n

i

RL

R

L

= R

L

/n

2

i

C1

180

i

C1

180

i

C2

180

i

C2

180

+V

CC

i

C1

i

C2

+

-

v

RL

+

-

+

-

v

RL

R

L

i

RL

1:1:n

i

RL

i

RL

R

L

= R

L

/n

2

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

V

CC

/R

L

Recta de carga en

continua

Pendiente

1/R

L

t

i

Cpico

t

i

Cpico

Punto de trabajo

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

I

B1

i

C2

v

CE2

I

B1

i

C2

I

B1

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

V

CC

/R

L

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

V

CC

/R

L

v

CE1

i

C1

I

B1

v

CE1

i

C1

I

B1

i

C1

I

B1

I

B1

V

CC

/R

L

Recta de carga en

continua

Recta de carga en

continua

Pendiente

1/R

L

Pendiente

1/R

L

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

t

i

Cpico

Punto de trabajo

Punto de trabajo

Punto de trabajo

Q

1

V

CC

i

C1

i

C2

+

-

v

CE1

+

-

v

CE2

Q

2

+

-

v

RL

R

L

i

RL

1:1:n

Q

1

V

CC

i

C1

i

C2

+

-

v

CE1

+

-

+

-

v

CE1

+

-

v

CE2

+

-

+

-

v

CE2

Q

2

+

-

v

RL

R

L

i

RL

1:1:n

+

-

v

RL

+

-

+

-

v

RL

R

L

i

RL

1:1:n

V

CC

i

C

I

B

v

CE

2V

CC

2V

CC

/R

L

1/R

L

D

i

C

V

CC

i

C

I

B

v

CE

2V

CC

2V

CC

/R

L

1/R

L

D

i

C

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

V

CC

/R

L

D

i

C

D

i

C

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

V

CC

/R

L

V

CC

v

CE1

i

C1

I

B1

v

CE1

i

C1

I

B1

i

C1

I

B1

I

B1

I

B1

i

C2

v

CE2

I

B1

i

C2

I

B1

I

B1

i

C2

v

CE2

V

CC

/R

L

V

CC

/R

L

D

i

C

D

i

C

2V

CC

/R

L

v

CE

i

C

I

B

V

CC

2V

CC

D

i

C

2V

CC

/R

L

v

CE

i

C

I

B

v

CE

i

C

I

B

v

CE

i

C

I

B

v

CE

i

C

I

B

v

CE

i

C

I

B

i

C

I

B

I

B

V

CC

2V

CC

D

i

C

b

L

V

CC

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

RL

C

V

CC

+

-

v

RL

b

L

V

CC

+

-

+

-

v

CE

R

L

+

-

i

C

i

RL

C

V

CC

+

-

+

-

v

RL

100

90

80

70

60

50

0

90

180

270

360

h

max

[%]

f

C

[]

100

90

80

70

60

50

0

90

180

270

360

100

90

80

70

60

50

0

90

180

270

360

h

max

[%]

f

C

[]

L

+

-

v

RL

D

1

R

L

C

+V

CC

i

C2

D

2

Q

1

Q

2

i

C1

i

D2

i

D1

A

+

-

v

A

i

L

+

-

V

CC

/2

L

+

-

v

RL

D

1

R

L

C

+V

CC

i

C2

D

2

Q

1

Q

2

i

C1

i

D2

i

D1

A

+

-

v

A

i

L

+

-

V

CC

/2

+

-

v

RL

+

-

+

-

v

RL

D

1

R

L

C

+V

CC

i

C2

D

2

Q

1

Q

2

i

C1

i

D2

i

D1

A

+

-

v

A

i

L

+

-

V

CC

/2

D

1

R

L

C

+V

CC

i

C2

D

2

Q

1

Q

2

i

C1

i

D2

i

D1

A

+

-

v

A

+

-

+

-

v

A

i

L

+

-

V

CC

/2

Documents

Amplificadores de Potencia