CIRCUITOS ELECTRONICOS III

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AMPLIFICADORES DE POTENCIA CLASE AB Resumen Resumen de amplificadores clase A y B: Amplificador Clase AB Clase A Eficiencia muy bajas, consume potencia aún sin señal de entrada. No tiene problemas en cruces por cero, muy baja distorsión. Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Problemas en los cruces por cero. Clase B Alta eficiencia, no consume potencia cuando no hay señal de entrada Alta distorsión. Punto de operación en la región de corte CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia La señal de salida circula más de un semiciclo y menos de un ciclo de la señal de entrada. Es un caso intermedio entre la clase A y la B. Con señales de alto nivel, su comportamiento tiende al de clase B con menor rendimiento. En reposo circula una pequeña corriente estática. Se elimina la distorsión de cruce. CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia La distorsión de cruce que se produce en los amplificadores en clase B, puede eliminarse si previamente se polarizan ligeramente ambos transistores. De esta forma, la señal de entrada oscilará en torno a un nivel de polarización distinto de cero y se conseguirá eliminar la zona muerta. CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Con un voltaje de polarización de la unión BE un poco mayor al voltaje Vγ, se elimina el problema del cruce por cero. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Los dos transistores son complementarios y la polarización de Q2 debe ser similar a la de Q1 Par Darlington MOSFET de potencia Para observar el trabajo conjunto de los dos transistores, debemos unir sus curvas características de manera que coincida sus puntos de operación Ante una entrada senoidal, obtenemos una salida amplificada sin distorsión por cruce en cero. CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Amplificadores de potencia Se elimina el efecto del cruce por cero. pero ligeramente baja la eficiencia del circuito CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Voltaje promedio de las fuente de CC: 2Vcc Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

AMPLIFICADOR CLASE AB Resumen Ejercicio: Encuentre la eficiencia del amplificador “push pull” clase AB de la figura: a.) No tenga en cuenta las perdidas por polarización del amplificador. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Diodos para la compensación de la temperatura Características: Amplificador Clase AB Pequeñas resistencias de emisor (Mejora la estabilidad del punto de operación) Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Realimentación (todas las ventajas de la realimentación negativa) CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Análisis en DC: Amplificador Clase AB I1 I Voltaje de salida del amplificador operacional igual a 0V Circuitos Prácticos Caída de voltaje en los diodos de 0.7V Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Análisis en DC: Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Para disminuir el consumo de potencia del Ampl. Cuando esta en reposo es: - Disminuir la corriente de polarización de los diodos. - Disminuir la corriente del operacional reemplazándolo por uno de menor consumo (ej LM324). CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Ganancia del amplificador Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Amplificador Clase AB La corriente que circula por cada transistor es: Circuitos Prácticos La corriente promedio: Par Darlington MOSFET de potencia La corriente total que entrega las fuente: CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Amplificador Clase AB La potencia de entrada de DC es: Circuitos Prácticos Par Darlington Y la eficiencia: MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 2.25Vp Amplificador Clase AB ON Circuitos Prácticos Par Darlington 125mA MOSFET de potencia OFF 1Vp CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen -1Vp Amplificador Clase AB OFF Circuitos Prácticos Par Darlington 125mA MOSFET de potencia ON -1Vp CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 2.95v -1.55v 2.25v -1v Amplificador Clase AB 2.25v -2.25v Circuitos Prácticos Par Darlington 1v -1v MOSFET de potencia 1.55v -2.25v 1v -2.25 CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen Amplificador Clase AB Cuál es la máxima excursión de señal en la salida? Circuitos Prácticos Existen tres posibles causas: La saturación de los transistores de potencia. La polarización de los diodos. La salida del amplificador operacional Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen La saturación de los transistores de potencia. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Cuando se supone el caso extremo en que Q1 esta saturado y Q2 esta en corte. Par Darlington ON MOSFET de potencia Ic(SAT) OFF CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 2. La polarización de los diodos. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos iC≈iE La máxima corriente de base ocurre cuando hFE es mínima: Par Darlington B1 ib Durante el semiciclo positivo de la señal, la salida del amplificador operacional es positiva, lo que causa: a.) Disminución de la corriente a través de D1 (ID). b.)Elevación del voltaje en el nodo B1 MOSFET de potencia iE=iOUT Para el transistor TIP41C el hFE mínima es de 30 ID La corriente de base es suministrada a través de la R3. CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 2. La polarización de los diodos. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 3. La salida del amplificador operacional Amplificador Clase AB Para determinar la corriente pico demandada por el amplificador operacional hay que realizar un análisis de AC Circuitos Prácticos Par Darlington rIN(base) MOSFET de potencia rIN(base) =vB/iB CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 3. La salida del amplificador operacional Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia El amplificador 741 puede suministrar una corriente de salida entre 10mA y 30mA. Esta corriente es suministrada por la hoja característica del dispositivo como “Corriente de salida de corto circuito” ISC CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 2.57v -1.17v 1.87v -0.83v Amplificador Clase AB 1.87v -1.87v Circuitos Prácticos Par Darlington 0.83v -0.83v MOSFET de potencia 1.17v -2.57v 0.83v -1.87V CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen 3. La salida del amplificador de potencia: Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen OBSERVACIONES Amplificador Clase AB La mayores limitaciones son debido a: La polarización de los diodos. La corriente de salida máxima del amplificador operacional. Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Ambas limitaciones estas directamente relacionadas con la hFE del los transistores de potencia. Para hFE bajos se necesita mayor corriente de base en los transistores y se disminuye la máxima señal de excursión de salida del amplificador de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

CIRCUITOS PRÁCTICOS Resumen EJERCICIO 2: Para el amplificador clase AB de la figura, asuma que la Rl = 16, la fuentes de voltaje ±12v, Ic = 10mA y la caida de voltaje Vbe=0.7v. (hFEmin=30) a.) Encuentre la máxima potencia de salida que puede suministrar el circuito sin distorsión y la eficiencia bajo esta condición.(solo tenga en cuenta la máxima distorsión debida a los transistores) b.) Cual es el voltaje pico de entrada bajo esta condiciones? c.) Repita el apartado a.) pero tenga en cuenta la máxima distorsión debida a los diodos. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

PAR DARLINGTON Resumen Amplificador Clase AB Dos posible soluciones para cumplir con los requerimientos de minimizar las exigencias de excitación de Q1 y Q2: a.) Incluir una etapa de excitación (driver) entre la salida del amplificador operacional y los transistores de potencia. b.) Utilizar transistores de potencia que requieran menos excitación de entrada Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia La configuración de transistores Darlington representa una alternativa de primera mano. CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

PAR DARLINGTON Resumen Amplificador Clase AB IC2 IC1 IB1 IE1=1B2 IE2 Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

PAR DARLINGTON Resumen Limitaciones por los transistores de potencia: Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Limitaciones por los diodos Par Darlington MOSFET de potencia Limitación por la ISC del operacional: La Req vista por el AO: Donde: Asi: Este resultado es teórico pues el amplificador operacional esta alimentado con ±6v, Vsat= 4.5v CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

PAR DARLINGTON Resumen Ejemplo: El amplificador clase AB con configuración par Darlington tiene un VOUT = 3.2Vpico. Determine la potencia de salida de AC. El pico de corriente de salida, la potencia de entrada (sin tener en cuenta la corriente de polarización) y la eficiencia. Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia Tarea: Encuentre la eficiencia teniendo en cuenta la corriente de polarización. (Res: n =37.4%) CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

PAR DARLINGTON Resumen EJERCICIO: Determine el máximo voltaje pico de salida que puede entregar el amplificador de poder de la figura, si el hFEtotal min =5000, las fuentes de voltaje Vcc= ±12v, R3 y R4 son incrementados a 3.3k y R5 y R6 se reduce a 1 Amplificador Clase AB Circuitos Prácticos Par Darlington MOSFET de potencia CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R

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