Operación y aplicaciones del circuito amplificador de clase A

Ya hemos discutido las clases y clasificaciones de los amplificadores de potencia en nuestros artículos anteriores. Los circuitos amplificadores de potencia se utilizan para proporcionar alta potencia para impulsar cargas como altavoces. Los amplificadores de potencia se clasifican según su modo de funcionamiento, es decir, la parte del ciclo de entrada durante la cual se espera que fluya la corriente del colector. En base a esto, los amplificadores de potencia se clasifican como se muestra a continuación. En este artículo, discutiremos el amplificador Clase A en detalle.

Por lo general, los amplificadores de potencia (señal grande) se utilizan en las etapas de salida de un sistema de amplificación de audio para impulsar una carga de altavoz. Un altavoz típico tiene una impedancia entre 4 Ω y 8 Ω, por lo que un amplificador de potencia debe ser capaz de suministrar los picos de corriente elevados necesarios para impulsar el altavoz de baja impedancia.

Amplificador de potencia clase A

En el amplificador de clase A, si la corriente del colector fluye todo el tiempo durante el ciclo completo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se llama amplificador de potencia de clase A. Se usa menos para etapas de salida de mayor potencia, porque tiene poca eficiencia .

El propósito de la polarización de clase A es hacer que el amplificador esté relativamente libre de ruido al empujar la forma de onda de la señal fuera de la región entre 0v y 0.6v donde la característica de entrada del transistor no es lineal.

El diseño del amplificador Clase A produce un buen amplificador lineal, pero la mayor parte de la potencia producida por el amplificador se desperdicia como calor. Dado que los transistores del amplificador de clase A están polarizados hacia adelante todo el tiempo, fluirá poca corriente a través de ellos incluso si no hay señal de entrada y esta es la razón principal de su baja eficiencia. El diagrama de circuito del amplificador de potencia de clase A de acoplamiento directo se muestra en la siguiente figura.

El circuito que se muestra arriba es un amplificador Clase A de acoplamiento directo. Un amplificador en el que la carga se acopla a la salida del transistor mediante un transformador se denomina amplificador de acoplamiento directo.

Mediante el uso de la técnica de acoplamiento del transformador, la eficiencia de un amplificador se puede mejorar en gran medida. El transformador de acoplamiento proporciona una buena coincidencia de impedancia entre la carga y la salida, y esta es la razón principal de la mejora de la eficiencia.

Por lo general, la corriente fluye a través de la carga resistiva del colector, lo que hará que se desperdicie la potencia de CC que contiene. Como resultado, esta potencia de CC se disipa en la carga como calor y no contribuye a ninguna salida de potencia de CA.

Por lo tanto, no es recomendable pasar la energía directamente a través del dispositivo de salida (por ejemplo, altavoz).

Por esta razón se hace un arreglo especial utilizando un transformador adecuado para acoplar la carga al amplificador como se muestra en el circuito de arriba.

El circuito tiene resistencias divisoras de potencial R1 y R2, polarización y resistencia de derivación del emisor Re, utilizadas para la estabilización del circuito. El condensador de derivación del emisor CE y la resistencia del emisor Re están conectados en paralelo para evitar el voltaje de CA.

El capacitor de entrada Cin (Coupling Capacitor) se utiliza para acoplar el voltaje de la señal de entrada de CA a la base del transistor y bloquea la CC de la etapa anterior.

Un transformador reductor con una relación de espiras adecuada para acoplar el colector de alta impedancia a una carga de baja impedancia.

Coincidencia de impedancia del amplificador de clase A

La adaptación de impedancia se puede hacer igualando la impedancia de salida del amplificador a la impedancia de entrada de la carga. Este es un principio importante para la máxima transferencia de potencia (según el teorema de máxima transferencia de potencia).

Aquí la coincidencia de impedancia se puede lograr seleccionando el número de vueltas del primario para que su impedancia neta sea igual a la impedancia de salida del transistor y seleccionando el número de vueltas del secundario para que su impedancia neta sea igual a la entrada del altavoz. impedancia.

Características de salida del amplificador de potencia de clase A

En la figura a continuación, podemos observar que el punto Q se coloca exactamente en el centro de la línea de carga de CA y el transistor conduce para cada punto de la forma de onda de entrada. La eficiencia máxima teórica de un amplificador de potencia Clase A es del 50%.

En la práctica, con acoplamiento capacitivo y cargas inductivas (altavoces), la eficiencia puede disminuir hasta en un 25%. Esto significa que se desperdicia el 75% de la potencia consumida por el amplificador de línea de potencia.

La mayor parte de la energía desperdiciada se pierde como calor en los elementos activos (transistor). Por lo tanto, incluso un amplificador de potencia Clase A de potencia moderada requiere una gran fuente de alimentación y un gran disipador de calor.

Ventajas y desventajas del amplificador de clase A de acoplamiento directo

Usamos los amplificadores de potencia para varios propósitos dependiendo de la restricción. Cada amplificador de potencia de clase tiene sus propias ventajas y desventajas dependiendo de su confiabilidad y eficiencia.

Ventajas del amplificador de clase A

• Tiene alta fidelidad debido a la réplica exacta de salida de una señal de entrada.
• Ha mejorado la respuesta de alta frecuencia porque el dispositivo activo está encendido todo el tiempo, es decir, no se necesita tiempo para encender el dispositivo.
• No hay distorsión cruzada porque el dispositivo activo conduce todo el ciclo de la señal de entrada.
• La configuración no balanceada se puede lograr fácil y prácticamente en un amplificador Clase A.

Desventajas del amplificador de clase A

• Debido a la gran fuente de alimentación y disipador de calor, el amplificador Clase A es caro y voluminoso.
• Tiene baja eficiencia.
• Debido al acoplamiento del transformador, la respuesta de frecuencia no es tan buena.

Aplicaciones de amplificador de clase A

• El amplificador de clase A más adecuado para sistemas de música al aire libre, ya que el transistor reproduce toda la forma de onda de audio sin cortes. Como resultado, el sonido es muy claro y más lineal, es decir, contiene niveles de distorsión mucho más bajos.
• Por lo general, son muy grandes, pesados ​​y producen casi 4-5 vatios de energía térmica por vatio de salida. Por lo tanto, se calientan mucho y necesitan mucha ventilación. Por lo tanto, no son ideales para un automóvil y rara vez son aceptables en una casa.

Espero que a todos les guste este artículo. Para cualquier pregunta, sugerencia o información sobre los últimos proyectos electrónicos, por favor comente a continuación. Siempre apreciamos sus sugerencias.