AMPLIFICADORES CLASE A

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[pic 35][pic 36]

CENTRADO DEL PUNTO Q EN LA RECTA DE CARGA DE Ca

Para que el punto Q esté centrado en la recta de carga de ca de la figura 9, ICQ debe estar a la mitad entre cero y el externo superior (saturación) de la recta de carga de ca y VCEQ debe estar a la mitad entre cero y el extremo inferior (corte) de las recta de carga de ca.

[pic 37]

A continuación aplicando la ecuación (4) se desarrolla la condición para que el punto Q esté centrado. El desarrollo de la ecuación (3) produce el mismo resultado.

[pic 38] (5)

El punto Q puede desplazarse hasta una posición casi central sobre la recta de carga cambiando ICQ hasta que ambos miembros de la ecuación (5) sean aproximadamente iguales.

Para desplazarse Q hacia corte en la recta de carga de ca sin afectar la recta de carga en sí, ICQ debe disminuirse incrementando RE. Para desplazar Q hacia saturación en la recta de carga de ca, ICQ debe aumentarse disminuyendo RE.

GANANCIA DE VOLTAJE EN SEÑAL GRANDE

La ganancia de voltaje de un amplificador en señal grande clase A se determina de la misma manera que para un amplificador en señal pequeña, con la salvedad de que la fórmula [pic 39]no es válida para el amplificador en señal grande. Lo anterior obedece a que la señal excursiona sobre una gran parte de la curva de transconductancia. Dado que [pic 40], el valor para operación en señal grande es diferente del que se tiene para condiciones en señal pequeña, debido a la no linealidad de la curva.

La resistencia de ca del emisor en señal grande, r’e, puede determinarse gráficamente a partir de la curva de transconductancia usando la relación de la ecuación (6), como se muestra en la figura 10. El apóstrofo (´) diferencia el parámetro en señal grande con respecto al de señal pequeña, re.

[pic 41] (6)

Por consiguiente, la fórmula para la ganancia de voltaje en un amplificado en señal grande en emisor común es

[pic 42] (7)[pic 43]

[pic 44]

DISTORSIÓN NO LINEAL

Cuando la corriente del colector excursiona sobre una gran porción de la curva de transconductancia, es posible que dentro del semiciclo negativo ocurra distorsión. Lo anterior se origina por la mayor no linealidad en el extremo inferior de la curva, como se ilustra en la figura 11. Esta distorsión puede reducirse lo suficiente si la corriente del colector se mantiene dentro de la parte más lineal de la curva (en valores más altos que ICQ y VBEQ). Lo anterior puede lograrse aumentando el voltaje de polarización de la base, con lo cual se obtiene más corriente del colector y un incremento en VBE debido a la mayor caída de voltaje en r’e.

[pic 45][pic 46]

GANANCIA DE POTENCIA

El propósito principal de un amplificador en señal grande es obtener ganancia de potencia. Si se supone que la ganancia de corriente en señal grande Ai es aproximadamente igual a [pic 47], entonces la ganancia de potencia Ap, para un amplificador en emisor común es

[pic 48]

[pic 49] (8)

POTENCIA DE OPERACIÓN (QUIESCENTE)

La disipación de potencia de un transistor sin entrada de señal es el producto de su corriente y voltaje en el punto Q.

[pic 50] (9)

La potencia de operación es la potencia máxima que debe manejar un transistor clase A; por consiguiente, el rango de potencia del transistor debe exceder este valor.

POTENCIA DE SALIDA

En general, para cualquier localización del punto Q sobre la recta de carga de ca, la potencia de salida de un amplificador en emisor común es el producto de la corriente rms(eficaz) del colector y el voltaje rms(eficaz) colector-emisor.

[pic 51] (10)

A continuación se considerará la potencia de salida para los tres casos de ubicación del punto Q.

PUNTO Q PRÓXIMO A SATURACIÓN. Cuado el punto Q esta más cerca de saturación, la excursión máxima del voltaje colector-emisor es VCEQ y la excursión máxima de la corriente del colector es [pic 52], como se muestra en la figura 12(a). Por consiguiente, la potencia de salida es

[pic 53]

[pic 54] (11)

en donde [pic 55].

PUNTO Q PRÓXIMO A CORTE. Cuando el punto Q está más cerca de corte, la excursión máxima de la corriente del colector es ICQ, y la excursión del voltaje colector-emisor es ICQRc, como se muestra en la figura 12(b). Por consiguiente, la potencia de salida es

[pic 56]

[pic 57] (12)

PUNTO Q CENTRADO. Cuando el punto Q está centrado, la excursión máxima de la corriente del colector es ICQ y la excursión máxima del voltaje colector-emisor es VCEQ como se muestra en la figura 12(c). Por consiguiente, la potencia de salida es

[pic 58]

[pic 59] (13)

Esta es la potencia de salida en ca máxima de un amplificador clase A, en condiciones de señal. Observe que es igual a la mitad de la disipación de la potencia de operación.

EFICIENCIA

La eficiencia de un amplificador es la razón de la potencia de salida de ca a la potencia de entrada de cd. La potencia de entrada de cd es el voltaje de alimentación de cd multiplicado por la corriente extraída de la fuente.

[pic 60] (14)

La corriente de alimentación promedio ICC es igual a ICQ’ y el voltaje de alimentación VCC es el doble de VCEQ cuando el punto Q está centrado. Por consiguiente, la eficiencia máxima es

[pic 61] (15)

Así, la eficiencia más alta posible con que se cuenta en un amplificador clase A es igual a 25%, y sólo se tiende a éste cuando el punto Q está en el centro de la recta de carga de ca.

[pic