Amplificador electrónico

Amplificador electrónico
http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Circuitos_electr%C3%B3nicos
Amplificador electrónico puede significar tanto un tipo de circuito electrónico o etapa
de este, como un equipo modular que realiza la misma función; y que normalmente
forma parte de los equipos HIFI. Su función es incrementar la intensidad de corriente,
la tensión o la potencia de la señal que se le aplica a su entrada; obteniéndose la señal
aumentada a la salida. Para amplificar la potencia es necesario obtener la energía de
una fuente de alimentación externa. En este sentido, se puede considerar al amplificador
como un modulador de la salida de la fuente de alimentación.
Circuito amplificador HIFI Clase D, de 200W RMS sobre altavoz de 4 Ohm.
Características
El amplificador puede realizar su función de manera pasiva, variando la relación entre la
corriente y el voltaje manteniendo constante la potencia (de manera similar a un
transformador), o de forma activa, tomando potencia de una fuente de alimentación y
aumentando la potencia de la señal a su salida del amplificador, habitualmente
manteniendo la forma de la señal, pero dotándola de mayor amplitud.
La relación entre la entrada y la salida del amplificador puede expresarse en función de
la frecuencia de la señal de entrada, lo cual se denomina función de transferencia, que
indica la ganancia del mismo para cada frecuencia. Es habitual mantener a un
amplificador trabajando dentro de un determinado rango de frecuencias en el que se
comporta de forma lineal, lo cual implica que su ganancia es constante para cualquier
amplitud a su entrada.
El componente principal de estos amplificadores, denominado elemento activo, puede
ser un tubo de vacío o un transistor. Las válvulas de vacio suelen usarse aún en algunos
amplificadores diseñados específicamente para audio por la respuesta en frecuencia de
estos, preferida en algunos estilos musicales. Los transistores suponen la base de la
electrónica moderna. Con ellos se diseñan circuitos más complejos, como los
amplificadores operacionales, que a su vez se usan en otros como los amplificadores de
instrumentación.
Clases de amplificador
Clase A
Son amplificadores que consumen corrientes continúas altas de su fuente de
alimentación, independientemente de la existencia de señal en la entrada. Esta
amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de
calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse
una parte importante de la energía que entra en él. Es frecuente en circuitos de audio y
en equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan gran calidad de sonido, al ser
muy lineal, con poca distorsión.
Tiene una corriente de polarización en relación con la máxima corriente de salida que
pueden entregar. Los amplificadores de clase A a menudo consisten en un solo
transistor de salida, conectado directamente un terminal a la fuente de alimentación y el
otro a la carga. Cuando no hay señal de entrada la corriente fluye directamente del
positivo al negativo de la fuente de alimentación, consumiéndose potencia sin resultar
útil.
Clase B
Los amplificadores de clase B se caracterizan por tener intensidad casi nula a través de
sus transistores cuando no hay señal en la entrada del circuito. Ésta es la que polariza
los transistores para que entren en zona de conducción, por lo que el consumo es menor
que en la clase A, aunque la calidad es algo menor debido a la forma en que se transmite
la onda. Se usa en sistemas telefónicos, transmisores de seguridad portátiles, y sistemas
de aviso, aunque no en audio.
Los amplificadores de clase B tienen etapas de salida con corriente de polarización
nula. Tienen una distorsión notable con señales pequeñas, denominada distorsión de
cruce por cero, porque sucede en el punto que la señal de salida cruza por su nivel de
cero volt a.c. y se debe justamente a la falta de polarización, ya que en ausencia de esta,
mientras la señal no supere el nivel de umbral de conducción de los transistores estos no
conducen.
Clase C
Los amplificadores de clase C son conceptualmente similares a los de clase B en que la
etapa de salida ubica su punto de trabajo en un extremo de su recta de carga con
corriente de polarización cero. Sin embargo, su estado de reposo (sin señal) se sitúa en
la zona de saturación con alta corriente, o sea el otro extremo de la recta de carga. Las
desventajas de los estos amplificadores son más evidentes que en los clase B,
principalmente por la alta disipación involucrada ante la ausencia de señal. Este tipo de
amplificador solo es apto para RF o aplicaciones de conmutación, pero se evita su
utilización en etapas de potencia con transistores bipolares, tampoco se usan en audio.
Clase AB
Los amplificadores de clase AB reciben una pequeña polarización constante en su
entrada, independiente de la existencia de señal. Es la clase más común en audio, al
tener alto rendimiento y calidad. Estos amplificadores reciben su nombre porque con
señales grandes se comportan como una clase B, pero con señales pequeñas no
presentan la distorsión de cruce por cero de la clase B.
Tienen dos transistores de salida, como los de clase B, pero a diferencia de estos, tienen
una pequeña corriente de polarización fluyendo entre los terminales de base y la fuente
de alimentación, que sin embargo no es tan elevada como en los de clase A. Esta
corriente libre se limita al mínimo valor necesario para corregir la falta de linealidad
asociada con la distorsión de cruce, con apenas el nivel justo para situar a los
transistores al borde de la conducción. Este recurso obliga a ubicar el punto Q en el
límite entre la zona de corte y de conducción.
Clase D
Artículo principal: Amplificador Clase D
Los amplificadores de clase D tienen un elevado rendimiento energético, superior en
algunos casos al 95%, lo que reduce la superficie necesaria de los disipadores de calor,
y por tanto el tamaño y peso general del circuito.
Aunque con anterioridad se limitaban a dispositivos portátiles o subwoofers, en los que
la distorsión o el ancho de banda no son factores determinantes, con tecnología más
moderna existen amplificadores de clase D para toda la banda de frecuencias, con
niveles de distorsión similares a los de clase AB.
Los amplificadores de clase D se basan en la conmutación entre dos estados, con lo que
los dispositivos de salida siempre se encuentran en zonas de corte o de saturación, casos
en los que la potencia disipada en los mismos es prácticamente nula, salvo en los
estados de transición, cuya duración debe ser minimizada a fin de maximizar el
rendimiento.
Esta señal conmutada puede ser generada de diversas formas, aunque la más común es
la modulación por ancho de pulso. Ésta debe ser filtrada posteriormente para recuperar
la información de la señal, para lo que la frecuencia de conmutación debe ser superior al
ancho de banda de la señal al menos 10 veces.
Los amplificadores de clase D requieren un minucioso diseño para minimizar la
radiación electromagnética que emiten, y evitar así que interfieran en equipos cercanos,
típicamente en la banda de FM.
Otras clases
Las clases E, G y H no están estandarizadas como las A y B. Se trata de variaciones de
los circuitos clásicos, que dependen de la variación de la tensión de alimentación para
minimizar la disipación de energía en los transistores de potencia en cada momento,
dependiendo de la señal de entrada.
Amplificador de audio.png
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