ETAPA DE SALIDA EN CLASE B DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA

ETAPA DE SALIDA EN CLASE B DE SIMETRÍA

COMPLEMENTARIA

ANÁLISIS DE LA POTENCIA MEDIA DISIPADA POR CADA TRANSISTOR EN FUNCIÓN DE LA EXCURSIÓN DE

Amplificador de tres etapas

Sumador Ganancia de tensión relativamente baja Ganancia de tensión relativamente alta Ganancia unitaria de tensión y muy alta de corriente Baja excursión de tensión a la salida Alta excursión de tensión a la salida Amplificador de Tensión Impedancia de salida muy baja

+

_ Separador

 Con la técnica de realimentación se estabiliza la polarización y la ganancia de tensión. También se logra relativamente alta impedancia de entrada, baja impedancia de salida y reducida distorsión armónica.

 Se opera con doble fuente en serie (o fuente dividida) fijando el punto medio como masa, lo que permite conectar directamente la carga sin capacitor de acoplamiento.

Ganancia alta de tensión Separador Sumador BAJA Z ALTA Z X1 Po lariz ac ió n Carga Generador De sac op le C C Fuente

Amplificador de tres etapas con realimentación

Po lariz ac ió n y re alime nt ac ió n

El separador se implementa con una etapa de salida clase B

ETAPA DE SALIDA CLASE B

Transferencia de la etapa de salida clase B V_O V_I V_BE4≅0,7V V_BE5≅- 0,7V VCC+ VCC−

Sin corrección de cruce

I_C4

I_C5

 Los transistores T4 y T5 conducirán menos de 180° para una señal alterna V_I

Deformación de la señal de salida

V_O V_I

V_O

Distorsión armónica = 15% con Vi=3Vpico

Notar la presencia de armónicas altas y la supremacía de las impares respecto de las pares, lo cual es típico de la distorsión por

cruce.

Corrección del cruce por polarización con diodos

V_O V_I V_B4 V_I V_I V_B5 V_I VC C+ VC C− T4 T5

V_CEQ4= -V_CEQ5 VCE ICQ4 Q IC4 IC4MAX --IC5MAX --IC5 --ICQ5 V_BEQ4 = -V_BEQ5 ≅ _0,6V

Polarización de los transistores con I_CQ=1mA

t V_SP1=−V_CE t IC4 IC IC5

V_O V_I

Distorsión armónica = 2% , Vi=3Vpico, I_CQ=1mA

Análisis espectral de la señal de salida

V_O

Distorsión armónica = 2% con Vi=3Vpico

Notar la reducción de la amplitud relativa de las armónicas impares Polarizando los transistores con I_CQ=1mA

Incluyendo una etapa de salida clase B en el diseño del amplificador

¿Cómo se fusiona la segunda etapa y la tercera etapa?

I₁

I₂

I₁ = I₂= I_C3 I_C3

Incluyendo una etapa de salida clase B en el diseño del amplificador

 La corriente de polarización de los diodos es la misma que la del colector de T3  Los diodos tienen deriva térmica similar a la del transistores T4 y T5.

I_CQ4

Incluyendo una etapa de salida clase B en el diseño del amplificador

R permite un ajuste preciso de las corrientes de polarización ICQ4 e ICQ5

Dinámica de la corriente por la carga y los transistores de salida

I_C4

I_C5

VO

I_O IP

Para una excitación sinusoidal, T4 (T5) conduce solo en el hemiciclo positivo (negativo)

I_C4

∫

= = π 0 P P C4 π I t) sen(wt)d(w I 2π 1 I πCC P CC C VCC FUENTE V I V I P ₊ = ₄ = 4 R I P L 2 P CARGA+ = I_P V_O

Cálculo de la potencia generada en el transistor T4

_ + 4 R I π V I P P P L 2 P CC P CARGA VCC FUENTE C = + − + = − V_P

Cálculo de la condición de mayor exigencia para disipación de calor en el transistor T4 0 2 R I π V dI 4 R I π V I d dI dP _{CC P L} P L 2 P CC P P C = − =       − =

¿A que amplitud de la tensión de salida corresponde la máxima disipación de potencia en cada transistor?

CC CC CC P V 0,637V 64% de V π 2 V CMAX P = = ≅ L CC P R π V 2 I CMAX P = V_P = R_L I_P I_P = I_p |_PCMAX

La potencia disipada en cada transistor de salida (T4 o T5 en nuestro ejemplo) puede graficarse en función de la tensión pico de salida así:

2 CC P CC P MAX C C V πV 4 1 V πV P P       − = 4 R I π V I P L 2 P CC P C = − L CC P P R π V 2 I I MAX C P = = L CC MAX C R π V P ₂ 2 = 40% 0,4053 π 4 P P 2 MAX CARGA MAX C P CARGA ≅ = = PCARGA 100% 2R V P L 2 CC MAX CARGA = ≡

Gráfica normalizada de la potencia disipada en cada

transistor de salida en función de la tensión pico de salida:

¿Qué eficiencia puede lograrse con la etapa de salida clase B? CC P CC P P P FUENTE CARGA V V 4 π π V 2I 2 V I P P η = = =

La máxima eficiencia es cuando V_p se acerca a V_CC

78% 0,785 V V 4 π η CC CC max = = ≅ η_max V_CC V_P

¿Cómo se relaciona la eficiencia con la potencia disipada en los transistores?

50% V V 4π 2π V V 4 π η CC CC V V CC P Pmax P CMAX P = = = = La máxima potencia disipada en cada transistor se corresponde con 50% de eficiencia