Electrónica Analógica II
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Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME)
Facultad de Ingeniería Eléctrica, CUJAE 10-11
Pablo Montejo Valdés
Tema 2:Amplificadores de señal grande
o de potencia
• Distorsión de cruce.
• Amplificador de Potencia Clase AB.
• Efecto de Boostrap.
• Análisis estático y dinámico.
• Conclusiones.
Conferencia 5: Amplificadores Clase AB con simetría complementaria y una sola batería.
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 1
Sumario
Bibliografía
Complementaria:
• Notas de Clase.
• Monografía: Amplificadores de Potencia.
• Sitio Web: ftp://10.8.86.7/Docencia/Electrónica Analogica II/Biomedica/EA2
Básica:
• Rashid H.,Muhammad. “Circuitos Microelectrónicos, Análisis y Diseño”, Tomo 2. (Pág.: 726-764)
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 2
Objetivos de la Conferencia
Conocer:
El amplificador de potencia Clase AB y sus características.
Expresiones para el cálculo de parámetros del amplificador de potencia Clase AB.
Las configuraciones utilizadas para eliminar la distorsión de cruce.
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 3
Recordando …
Etapa de salida del Clase B :
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 4
Distorsión de cruce
1t BEV
Ci
iVconducciónV2tt
t
1t
2t
oV
t1t 2t
Distorsión de crucepor cero
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 5
Distorsión de cruce …
¿Como eliminar la distorsión de cruce por cero del amplificador Clase B ?
Añadiendo algún circuito que polarice los transistores de forma que el punto de operación este en la zona lineal.
Clase AB
CI
CEV
CQI
2CC
CEQ
VV
BQI
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 6
• Los diodos deben tener un efecto de compensación (estabilidad con la temperatura) .
Amplificador de Potencia Clase AB
Configuración con diodos:
Si: BE DT V V
se mantiene constante lascorrientes de polarización.
• Los diodos deben colocarse cerca de los transistores.
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 7
Configuración con Multiplicador de :BEV
Vo4RI
4BQI
1BQI
RI
CEV AV
4BQI 4RIse desprecia al lado de
44
4
BE QR
VI
R
214
4
344 1
EBQBEQCEQ
BEQCEQ
VVV
R
RVV
Amplificador de Potencia Clase AB …
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 8
MV
Polarizado con diodo
Amplificador de Potencia Clase AB …
11
MbmáxQ
FE Q
II
h
MI1bmáxQI
DI
Vs < 0 Vo > 0
3 3 3 . 1 .2CC
M CQ E EC sat be máx
VV I R V V
2 . 3 32CC
M eb máx CQ C
VV V I R
Vs > 0 Vo < 0
M MV V
Valor grande de resistencia
3CQI
2bmáxQI
AV
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 10
Amplificador de Potencia Clase AB …
Capacitor deBoostrap
Par Complementario
Par complementario con Boostrap: Vo < 0
bC se comporta como una
fuente interna.
"3 32b
CCC CQ C
VV I R
Por 3
'CR circula corriente
evitando que Q3 se corte.
'3
2 .C
b máxRI I
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 12
Efecto Boostrap
Ventajas del efecto Boostrap:
2) Incrementa la potencia efectiva que llega a la carga sin distorsión y por tanto la eficiencia.
1) En el semiciclo negativo de Vo (para el caso del ejemplo
anterior), provee la corriente de excitación necesaria al
transistor de salida Q2 para manejar señales grandes sin
distorsión, posibilitando que . Evita que Q3 se
corte y aparezca distorsión a la salida.M MV V
3) Incrementa la ganancia de voltaje del paso excitador Q3 al
provocar una mayor.(Ver en la monografía )3 .L equivR
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 13
Análisis estático y dinámico.
Análisis estático: 0iV Cuando:
Se calculan los parámetros:
potencia disipada por cada transistor.
parámetros del punto de operación.
Q1-Q2 (etapa de salida, Clase AB):
(Desprecio siempre )1 1.CQI R1 2 2
CCCEQ CEQ
VV V
1 2 1CQ CQI I mA 1 2 0.55BEQ EBQV V V dato para
1 2 1 1.CQ CQ CEQ CQP P V I
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 14
2 2 2
3 ' " ' "3 3 3 3
2 2CC CC
EBQ CQ EBQ
CQC C C C
V VV I R V
IR R R R
3 1 32CC
CEQ BEQ CQ
VV V I R
Análisis estático y dinámico …
Q3 (etapa excitadora, Clase A, emisor común):
Q4 (multiplicador de , Clase A:BEV
44 3 1
4
BEQCQ CQ BQ
VI I I
R 3
4 44
1CEQ BEQ
RV V
R
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 15
Análisis dinámico: 0iV Cuando:
3 3 3 12CC
m CQ EC sat be m
VV I R V V I R m m
mL L
V VI
R R R
Sustituyendo: mI
3 3 3 12
1
CCCQ EC sat be máx
m
L
VI R V V
VRR
22
2 2 2mm Lm m
LL
VI RV IP
R
2
1
2100% 100%
m
L LAB
CC mCC CQ
VP R
x xP I
V I
Análisis estático y dinámico …
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 16
Cálculo del disipador:
. . .J máx Amáx JA C máxT T P
. ..
.
J máx AmáxJAcalc
C máx
T T
P
2
. 1 124CC
C máx CEQ CQL
VP V I
R R
. .SA JAcalc JC CS
.JAcalc JA fabricante
. .J calc J máxT T
Condiciones parael uso del disipador.
Las dos condicionesson válidas.
Análisis estático y dinámico …
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 17
Conclusiones.
• El amplificador de potencia Clase AB incorpora un circuito que permite eliminar la distorsión de cruce que introduce el Clase B.
• El uso del capacitor de boostrap permite el incremento de la potencia efectiva sin distorsión incrementando la ganancia del paso excitador.
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 18
Estudio Individual
1) De la circuito mostrado:a) Calcule AB si VCC = 40V.
b) Calcule VC5 en reposo, el valor de R1 y el valor de R4.
c) Analice si los transistores de potencia necesitan disipador, y si es así,
calcule su resistencia térmica.
d) Simule en Proteus el circuito y compruebe los resultados obtenidos, con
los de la simulación.
Datos:
. 80, 10FE mín CQh I mA para 0.6 , 0.8 ,BE bemáxV V V V 1 1 :Q Q
0.3 , 30 / , 1.8 / , 0.5 /cesat JA JC CSV V C W C W C W o o o
3 :Q .0.65 , 0.2 , 180BE cesat FEV V V V h
.0.65 , 0.2 , 180BE cesat FEV V V V h 4 :Q
Amplificadores de Potencia Electrónica Analógica II 19
Estudio Individual …
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Estudio Individual …
2) Estudiar en la monografía la figura 6.19, y ver el análisis de la Línea de carga dinámica en la característica de salida de Q1. Analizar como se obtienen las expresiones antes analizadas en régimen dinámico para el amplificador Clase AB.
mI
mV CEQV CEV
CI1
L
mR
m
lcd
lce
CEQV
0R
CE satVQCQI
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FIN de la Conferencia 5
Autor Versión Original: Jorge Cabot López.
Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME)
Facultad de Ingeniería Eléctrica
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