AMPLIFICADORES DE POTENCIA

INEL4202

-VCC

VCC

0.7V

vi RL

+

-vCE

IEE

IEE+VCC/RL

VCC+IEERL

load line

iC

vCE

QIEE

VCC

Q1

Clase A

iC = IEE +VCC vCE

RL

Para poder tener amplitud de vO maxima, Q debe es-

tar en el medio de la linea de carga.

2IEE = IEE +

VCC

RL

IEE =

VCC

RL

PDC

= 2 VCC

IEE

= 2V 2

CC

RL

PL,max

=v2

o,max

2RL

=V 2

CC

2RL

max

=P

L,max

PDC

100% = 25%

Eficiencia máxima del Clase A

PL,max requiere que la salida sea la mas grande posible (sin recorte). Si PL no es la máxima, η < 25% pues PDC sigue teniendo el mismo valor.

las 2 fuentes dc

Disipación de potencia en el transistorCaso general: vO = Vpicosin(t)

iC = IEE + iL = IEE +

vO

RL

=

VCC

RL+

Vpico

RLsin t

vce = VCC vO = VCC Vpico sin t

P (t) = iCvce =

V 2CC

RL

V 2pico

RLsin

2 t

PD =

1

T

Z T

0iCvcedt =

V 2CC

RL

V 2pico

RL

1

T

Z T

0sin

2 tdt

PD =

V 2CC

RL

V 2pico

2RL

Peor caso:

vO = 0 vce = VCC iC = IEE =

VCC

RL

PD =

V 2CC

RL= 2 PL,max

Ejemplo

1. Diseñe un amplificador clase A capaz de entregar 10 watts a una carga de 100Ω. Especifique VCC, IEE, y la potencia que deben poder entregar las fuentes d.c.

2. Determine la potencia que debe poder disipar el transistor si la salida es (a) aleatoria, y (b) una senosoidal de amplitud constante igual a VCC/2.

3. Cual es la eficiencia del amplificador en este ultimo caso?

Clase B y clase AB

VCC

-VCC

vi vo

RL

Q1

Q2

VCC

-VCC

vi vo

RL

Q1

Q2

Class B Class AB

R1

R2

D1

D2

Corriente promedio: IC,ave =

VCC

RL

Potencia promedio provista por cada fuente dc:

PDC = VCCIC,ave =

V 2CC

RL

Potencia maxima disipada en la carga:

PLmax

=

V 2CC

2RL

Eficiencia maxima:

max =

PLmax

2 PDC=

4

100% 79%

PD en los 2 transistores, general

corriente colector

(peor caso, cada transistor)

PL =

V 2pico

2RLiC,ave =

Vpico

RL

PDC =

2

VCCVpico

RL

PD2 = PDC PL =

2

VCCVpico

RL

V 2pico

2RL

PD2

Vpico

= 0 para el valor de Vpico que produce PD maxima

Vpico =

2

VCC

PD =

1

2

V 2CC

RL

potencia provista por las 2 fuentes dc

Ejemplo

1. Diseñe un amplificador clase B capaz de entregar 10 watts a una carga de 100Ω. Especifique VCC y la potencia que deben poder entregar las fuentes d.c.

2. Determine la potencia que debe poder disipar el transistor si la salida es (a) aleatoria, y (b) una senosoidal de amplitud constante igual a VCC/2.

3. Cual es la eficiencia del amplificador en este ultimo caso?

-VEE

+VCC

vI

vO

RL

Ibias

D1

D2

QN

QP

Clase AB - polarización usando 2 diodos

-VEE

+VCC

vI

vO

RL

Ibias

QN

QP

Q1R1

R2

Clase AB polarización usando un “VBE multiplier”

Q19

Q18

R10

VCC

-VEE

180µA

Q14

Q20

40kΩ

Polarización de la tercera etapa del uA741

180µA = iC18 +

iC18

201

+

vBE18

R10

vBE18 = 25mV log (

iC18

10

14A)

1.005iC18 = 180µA (.625µA) log (

iC18

10

8µA)

iC18 = 164.5µA i

C19 = 15.5µA vBE18 = 0.588V v

BE19 = 0.529V

Vtotal

= 0.588V + .529V = 1.117V = VBQ14 V

BQ20

vBE14 = v

EB20 = 558.5mV

iC14 = i

C20 = 3 10

8µA exp

558.5

25

= 151µA

Parameter npn pnpIS 1014A 1014A 200 50VA 125 50