1 Etapa de salida Clase A Inconvenientes Etapa de salida

ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase A
Inconvenientes
• El mayor inconveniente de la etapa de salida clase A es que
presenta una elevada disipación de potencia en ausencia de señal AC
de entrada. En gran cantidad de aplicaciones el amplificador de
potencia pasa largos periodos de tiempo en standby sin señal AC de
entrada. La potencia disipada en estos periodos es una potencia
desaprovechada. El minimizar dicha potencia es importante por las
dos razones siguientes:
• En sistemas operados mediante baterías es importante reducir en la
medida de lo posible el consumo de los diferentes circuitos, con la
finalidad de aumentar el tiempo de autonomía de éstos.
• Al disiparse dicha potencia en los distintos elementos activos del
circuito la temperatura de unión de éstos aumenta, y por tanto la
posibilidad de un fallo en el funcionamiento del circuito debido a un
exceso de temperatura.
tecnun
ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
• La etapa de salida clase B en parte
soluciona estos inconvenientes ya
que en ausencia de señal AC de
entrada prácticamente presenta una
potencia disipada nula.
vDD
Q1
+
Vi
-
Q2
-vDD
tecnun
Io
Vo
RL
• Para suministrar la potencia
requerida se emplean dos transistores
en vez de uno como en la etapa de
salida clase A. Cada transistor
conduce de forma alternada cada
semiciclo de señal de entrada, de ahí
que esta etapa también reciba el
nombre de push-pull.
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ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Curva característica de transferencia
vDD
Q1
+
Vi
-
Q2
Io
Vo
RL
-vDD
tecnun
ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Curva característica de transferencia
tecnun
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ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Formas de onda de la señal
Si se ignora la distorsión de cruce,
se muestran las corrientes que
circulan por cada transistor en
cada semiciclo de la señal de
entrada.
tecnun
ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Eficiencia de conversión de potencia
Para calcular la eficiencia de conversión de potencia, η, de una etapa clase
B, se desprecia la distorsión de cruce y se considera el caso de una senoide
de salida de amplitud de pico V0. El promedio de potencia en la carga será:
P L=
2
1 (V0)
2 RL
La corriente tomada de cada fuente estará formada por semiondas senoidales
de pico de amplitud de V0/RL. Entonces, el promedio de corriente tomada de
cada una de las dos fuentes de alimentación será:
T
T
1
1
IC1=
I (t)·dt =
T c1
T
0
2πt
V0
1 V0
sin
·dt =
π RL
RL
T
0
Por tanto la potencia promedio total tomada de cada una de las dos fuentes será:
tecnun
PS=
2 V0
π RL VDD
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ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Eficiencia de conversión de potencia
La eficiencia estará dada por:
η=
PL
π V0
=
PS 4 VDD
Se deduce que la máxima eficiencia de salida se obtiene cuando V0 sea
máximo. Este máximo está limitado por la saturación de Q1 y Q2 a VDD-VCEsat
~VDD. A este valor de voltaje de salida de pico, la eficiencia de conversión de
potencia es:
η=
π
= 78.5 %
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Este valor es mucho mayor que el obtenido en la etapa clase A (25 %).
tecnun
ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Disipación de potencia
A diferencia de la etapa clase A, que disipa la máxima potencia en condiciones
de reposo (v0=0), la disipación de potencia en reposo de la etapa clase B es
cero. Cuando se aplica la señal de entrada, el promedio de potencia disipada es:
2 V0
PD=PS-PL= π
V
RL DD
2
1 (V0)
2 RL
Por simetría se observa como la mitad de la potencia disipada PD la disipa Q1 y
la otra mitad Q2. Por tanto cada transistor debe ser capaz de disipar ½·PD. La
potencia máxima disipada la obtendremos derivando la ecuación anterior:
dPD=0
tecnun
V0máx=
2
π VDD
PDmáx=
V2DD
π2 ·RL
En el punto de máxima disipación de potencia, la eficiencia se puede evaluar al
sustituir el valor de V0máx en la expresión obtenida, anteriormente, para la
eficiencia. La eficiencia obtenida es η=50 %.
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ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Disipación de potencia
tecnun
El precio pagado es un aumento en la distorsión no lineal como resultado de
aproximar la región de saturación de Q1 y Q2.
ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Reducción de la distorsión de cruce
vDD
Q1
A0
+
Vi
-
+
Q2
Io
Vo
RL
• La banda de distorsión de
cruce de + 0.7V se reduce
a + 0.7V/A0.
• Limitado en la frecuencia
de operación debido al
operacional de entrada.
-vDD
tecnun
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ETAPAS DE SALIDA
Etapa de salida Clase B
Operación con una fuente
2·vDD
Q1
+
Vi
-
Q2
C
Vo
RL
tecnun
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