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
ATE-UO EC amp pot 02
iC
p
2p
0
t
iC
p
2p
0
t
iC
p
2p
0
t
iC
Amplificador de potencia de RF
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 ceroATE-UO EC amp pot 03
iC
t
t
vCE
Control
+
-
iC
Amplificador de potencia de RF
RL
Rg
+
Q1
vCE
ATE-UO EC amp pot 04
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
Amplificador de potencia de RF
+
RL
VCC
+
-
vs
vg
ATE-UO EC amp pot 05
Amplificador Clase A con la carga en el circuito de polarizacin (I)
Circuito bsico
Rg
+
Polarizacin
+
-
iC
RL
VCC
vCE
Q1
ATE-UO EC amp pot 06
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
ATE-UO EC amp pot 07
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
ATE-UO EC amp pot 08
Amplificador Clase A con polarizacin por fuente de corriente (I)
Circuito bsico
Rg
+
Polarizacin
+
-
Q1
IC
RL
VCC
vCE
+
-
ATE-UO EC amp pot 09
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
+
-
+
-
+
-
ATE-UO EC amp pot 10
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
ATE-UO EC amp pot 11
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
Recta de carga en continua
VCC/RL
VCC
Recta de carga en alterna
+
-
vCE
Q1
IC
RL
VCC
iC
iL
+
-
+
-
vCE1
ATE-UO EC amp pot 12
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 continua
Recta de carga en alterna
ATE-UO EC amp pot 13
Amplificador Clase A con polarizacin por resistencia de colector (I)
Circuito bsico
Rg
+
Polarizacin
+
-
RL
+
-
Q1
RC
VCC
vCE
iC
iL
ATE-UO EC amp pot 14
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
Recta de carga en continua
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
ATE-UO EC amp pot 15
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%
ATE-UO EC amp pot 16
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
ATE-UO EC amp pot 17
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
ATE-UO EC amp pot 18
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
ATE-UO EC amp pot 19
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
Recta de carga en continua
ATE-UO EC amp pot 20
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
Recta de carga en continua
VCC
iC
IB
vCE
VCC+iC1RL
iC1
ATE-UO EC amp pot 21
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%.
Recta de carga en continua
iC
IB
vCE
VCC
2VCC
t
2iC1
iC1=VCC/RL
t
ATE-UO EC amp pot 22
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
Recta de carga en continua
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
ATE-UO EC amp pot 23
t
vCE sat
VCC-vCE sat
(VCC-vCE sat)/RL
VCC
Recta de carga en continua
iC
IB
vCE
2VCC
2VCC/RL
Pend. -1/RL
ATE-UO EC amp pot 24
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
Recta de carga en continua
iC
IB
vCE
2VCC
2VCC/RL
Pend. -1/RL
t
vp
vm
vce(wmt, wpt)
ATE-UO EC amp pot 25
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
ATE-UO EC amp pot 26
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
ATE-UO EC amp pot 27
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
ATE-UO EC amp pot 28
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
ATE-UO EC amp pot 29
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
Recta de carga en continua
2VCC/RL
Pendiente
-2/RL
Pendiente 0
t
DvCE
iCpico
180
t
Punto de trabajo
ATE-UO EC amp pot 30
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
Recta de carga en continua
2VCC/RL
Pendiente
-2/RL
Pendiente 0
t
DvCE
iCpico
180
t
Punto de trabajo
DvCE =
iCpicoRL/2
iCpico/p
ATE-UO EC amp pot 31
Amplificador Clase B con un nico transistor (VII)
Situacin con la mxima seal que se puede manejar
t
180
hmax = p/4 = 78,5%
IB
iC
vCE
VCC
Recta de carga en continua
2VCC
2VCC/RL
t
ATE-UO EC amp pot 32
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
Recta de carga en continua
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
ATE-UO EC amp pot 33
Amplificador Clase B con un nico transistor (IX)
VCC
Recta de carga en continua
iC
IB
vCE
2VCC
2VCC/RL
Pendiente
-2/RL
t
vCE sat
VCC-vCE sat
2(VCC-vCE sat)/RL
180
t
ATE-UO EC amp pot 34
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
Recta de carga en continua
2VCC/RL
Pendiente
-2/RL
Pendiente 0
Punto de trabajo
DvCE(wmt)
iCpico(wmt)
t
vp
vm
ATE-UO EC amp pot 35
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
ATE-UO EC amp pot 36
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
ATE-UO EC amp pot 37
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
Recta de carga en continua
Pendiente -1/RL
t
iCpico
t
iCpico
Punto de trabajo
ATE-UO EC amp pot 38
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
ATE-UO EC amp pot 39
hmax = 78,5%
Situacin con la mxima seal que se puede manejar
Amplificador Clase B con dos transistores (V)
IB1
iC1
vCE1
Recta de carga en continua
IB1
iC2
vCE2
Punto de trabajo
VCC
VCC/RL
t
VCC/RL
t
ATE-UO EC amp pot 40
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
ATE-UO EC amp pot 41
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/RLAnchaCircuitos de polarizacin en clases A y B
ATE-UO EC amp pot 42
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
ATE-UO EC amp pot 43
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
ATE-UO EC amp pot 44
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]ATE-UO EC amp pot 45
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
ATE-UO EC amp pot 46
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
ATE-UO EC amp pot 47
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
ATE-UO EC amp pot 48
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
ATE-UO EC amp pot 49
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)
ATE-UO EC amp pot 50
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
Recta de carga en continua
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)]
ATE-UO EC amp pot 51
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 =
ATE-UO EC amp pot 52
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
Situacin con la mxima seal que se puede manejar
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:
ATE-UO EC amp pot 53
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)
ATE-UO EC amp pot 54
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)
ATE-UO EC amp pot 55
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)
ATE-UO EC amp pot 56
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)
ATE-UO EC amp pot 57
=
+
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)
ATE-UO EC amp pot 58
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
ATE-UO EC amp pot 59
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