Electrónica de Comunicaciones CONTENIDO RESUMIDO: 1- Introducción 2- Osciladores 3- Mezcladores. 4- Lazos enganchados en fase (PLL). 5- Amplificadores de pequeña señal para RF. 6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos. 7- Amplificadores de potencia para RF. 8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK). 9- Demoduladores de ángulo (FM, FSK y PM). 10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK). 11- Moduladores de ángulo (PM, FM, FSK y PSK). 12- Tipos y estructuras de receptores de RF. 13- Tipos y estructuras de transmisores de RF. 14- Transceptores para radiocomunicaciones ATE-UO EC piezo 00

7- Amplificadores de potencia para RF Idea fundamental: Amplificar señales de RF hasta niveles suficientes para su transmisión y hacerlo con buen rendimiento energético. PCC h = PRF/PCC VCC Rg Amplificador de potencia de RF + RL PRF Pe RF Pperd ATE-UO EC amp pot 01

Amplificador de potencia de RF Concepto de “Clase” de un transistor en un amplificador (I) iC Amplificador de potencia de RF RL Rg + Q1 p 2p t iC p 2p t p 2p t iC iC Clase A: conducción durante 2p Clase B: conducción durante p Clase C: conducción < p ATE-UO EC amp pot 02

Amplificador de potencia de RF Concepto de “Clase” de un transistor en un amplificador (II) iC Amplificador de potencia de RF RL Rg + Q1 - vCE iC t vCE Clase D: Q1 trabaja en conmutación Clase E: Q1 trabaja en conmutación a tensión cero Control ATE-UO EC amp pot 03

Tipos de amplificadores de potencia de RF Rg Amplificador de potencia de RF + RL VCC vg - vs Amplificadores lineales: la forma de onda de la tensión de salida vs es proporcional a la de entrada vg. Amplificadores no lineales: la forma de onda de la tensión de salida vs no es proporcional a la de entrada vg. Caso especialmente interesante: tensión de salida vs proporcional a VCC. ATE-UO EC amp pot 04

Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (I) Circuito básico Rg + Polarización Q1 iC RL VCC + - vCE ATE-UO EC amp pot 05

Elegimos un punto de trabajo Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (II) Q1 iC RL VCC + - vCE Elegimos un punto de trabajo IB iC vCE VCC/RL VCC t iC1 t vCE1 PRF = ic12·RL/2 PCC = ic1·VCC h = PRF/PCC = ic1·RL/(2·VCC) Luego h crece con iC1. Pero el crecimiento de iC1 tiene un límite ATE-UO EC amp pot 06

Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (III) Q1 iC RL VCC + - vCE IB iC vCE VCC/RL VCC Máximo valor de iC1 iC1 = VCC/2RL t vCE1 = VCC/2 hmax = ic1·RL/(2·VCC) con iC1 = VCC/2RL Por tanto: hmax = 1/4 = 25% ¡El 25% es un rendimiento máximo muy bajo! ATE-UO EC amp pot 07

Amplificador “Clase A” con polarización por fuente de corriente (I) Circuito básico Rg + Polarización Q1 IC RL VCC + - vCE ATE-UO EC amp pot 08

Amplificador “Clase A” con polarización por fuente de corriente (II) Realización física de la fuente de corriente + - + - Q1 IC RL VCC + - vCE iC iL Q1 IC RL VCC + - vCE iC iL La tensión en la fuente de corriente debe ser la mostrada ATE-UO EC amp pot 09

Amplificador “Clase A” con polarización por fuente de corriente (III) Elección del punto de trabajo para un valor de IC Q1 IC RL VCC + - vCE iC iL IB iC vCE VCC/RL VCC Recta de carga en continua Recta de carga en alterna con pendiente 1/RL Esta es la recta de carga de alterna con mayores niveles de tensión y corriente y compatible con tensión positiva en la fuente de corriente ATE-UO EC amp pot 10

Amplificador “Clase A” con polarización por fuente de corriente (IV) VCC/RL VCC IB iC vCE Recta de carga en continua Recta de carga en alterna Q1 IC RL VCC + - vCE iC iL vCE1 t IC t vCE1 PRF = Ic2·RL/2 PCC = Ic·VCC h = Ic·RL/(2·VCC) Luego h crece con IC y tiene el límite en IC = VCC/2RL. ATE-UO EC amp pot 11

Amplificador “Clase A” con polarización por fuente de corriente (V) VCC/RL VCC IB iC vCE Recta de carga en continua Recta de carga en alterna t IC t vCE1 PRF = Ic2·RL/2 PCC = Ic·VCC h = Ic·RL/(2·VCC) Con IC = VCC/2RL, hmax = 1/4 = 25%. ¡Sigue siendo muy bajo! ATE-UO EC amp pot 12

Amplificador “Clase A” con polarización por resistencia de colector (I) Circuito básico Rg + Polarización Q1 RC VCC + - vCE RL iC iL ATE-UO EC amp pot 13

Amplificador “Clase A” con polarización por resistencia de colector (II) Q1 RC VCC + - vCE RL iC iL VCC iC IB vCE VCC/RL Recta de carga en continua Recta de carga en alterna con pendiente -(RC+RL)/(RL·RC) iC1 vCE1 Punto de trabajo ¿Cómo debe elegirse RC para obtener rendimiento máximo? ¿Cuál será el rendimiento máximo? No demostrado aquí: Condición de rendimiento máximo es RC = 2·RL y hmax = 1/(6 + 4· 2) = 8,57%. ¡Aún mas bajo! ATE-UO EC amp pot 14

Resumen de los amplificador “Clase A” (hasta ahora) hmax = 25% hmax = 25% hmax = 8,57% La componente de alterna de iC circula por la carga y por la resistencia de polarización. En la resistencia de polarización se disipa continua (además de alterna). Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la carga se disipa continua. Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. Pero en la fuente de corriente se disipa continua. ¿Podemos conseguir que en elemento de polarización no se disipe ni alterna ni continua? ATE-UO EC amp pot 15

Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (I) Circuito básico Rg + Polarización Q1 LCH VCC + - vCE RL iC iRL La bobina LCH debe presentar una impedancia mucho mayor que RL a la frecuencia de trabajo ATE-UO EC amp pot 16

Circuito equivalente al básico Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (II) Circuito equivalente al básico Q1 LCH VCC + - vCE RL iC iRL Q1 LCH VCC + - vCE RL iC iRL En ambos casos: Toda la componente de alterna de iC circula por la carga. En la bobina, obviamente, no se disipa potencia. ATE-UO EC amp pot 17

Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (III) Otra posibilidad de realización física, pero con un grado de libertad más Q1 VCC + - vCE RL iC iRL 1:n Q1 Lm VCC + - vCE RL’ iC iRL’ RL’ = RL/n2 iRL’ = iRL·n Es como el caso anterior: Toda la componente de alterna de iC circula por la carga (modificada por la relación de transformación del transformador). En el transformador, obviamente, no se disipa potencia. ATE-UO EC amp pot 18

Recta de carga en continua Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (IV) Circuito de estudio Q1 LCH VCC + - vCE RL iC iRL Recta de carga en continua VCC iC IB vCE Recta de carga en alterna con pendiente -1/RL Punto de trabajo ¿Cómo debe elegirse el punto de trabajo para obtener el máximo rendimiento posible? ATE-UO EC amp pot 19

Recta de carga en continua Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (V) vCE VCC iC IB Recta de carga en continua La componente de alterna en el transistor es la misma que en la carga iC1 VCC+iC1·RL t PRF = (ic1·RL)2/(2·RL) PCC = ic1·VCC h = PRF/PCC = ic1·RL/(2·VCC) El máximo valor de ic1·RL es ic1·RL = VCC y por tanto hmax = 1/2 = 50%. ¡Ha mejorado, pero sigue siendo bajo! ATE-UO EC amp pot 20

Situación con la máxima señal que se puede manejar Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VI) Situación con la máxima señal que se puede manejar VCC Recta de carga en continua iC IB vCE 2VCC iC1=VCC/RL 2iC1 t hmax = 50%. t ¿Cuál es el rendimiento cuando la señal es no es la máxima posible? ATE-UO EC amp pot 21

Situación con señal menor que la máxima que se puede manejar Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VII) Situación con señal menor que la máxima que se puede manejar VCC Recta de carga en continua iC IB vCE 2VCC 2·VCC/RL Pend. -1/RL t DiC t DvCE PRF = (DvCE)2/(2·RL) PCC = VCC2/RL h = PRF/PCC = 0,5·(DvCE/VCC)2 ATE-UO EC amp pot 22

Recta de carga en continua Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VIII) VCC Recta de carga en continua iC IB vCE 2VCC 2·VCC/RL Pend. -1/RL Con transistores reales (no idealizados) t vCE sat VCC-vCE sat (VCC-vCE sat)/RL PRF = (VCC-vCE sat)2/(2·RL) PCC = VCC·(VCC-vCE sat)/RL h = 0,5·(VCC-vCE sat)/ VCC ATE-UO EC amp pot 23

Señal modulada en amplitud Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (IX) Señal modulada en amplitud vp vm vce(wmt, wpt) VCC Recta de carga en continua iC IB vCE 2VCC 2·VCC/RL Pend. -1/RL t vce(wmt, wpt) = DvCE(wmt)·sen(wpt) DvCE(wmt) = vp[1 + m·sen(wmt)] m = vm/vp h(wmt) = 0,5·[DvCE (wmt)/VCC]2 Þ h(wmt) = 0,5·(vp/VCC)2·[1 + m·sen(wmt)]2 hmed = 0,5·(vp/VCC)2·[1 + m2/2] hmed max Þ vp = VCC/2, m = 1 hmed max = 0,125·[1 + 1/2] = 18,75% ¡Vuelve a ser muy bajo! ATE-UO EC amp pot 24

Amplificador “Clase B” con un único transistor (I) Circuito básico Circuito resonante a la frecuencia de la señal de RF Rg + Polarización Q1 L VCC + - vCE RL iC iRL C vRL iC 180º ATE-UO EC amp pot 25

Amplificador “Clase B” con un único transistor (II) 180º Q1 L VCC + - vCE RL iRL C vRL iC 180º Q1 L VCC + - vCE RL iRL C vRL Equivalente Equivalente (salvo para la tensión sobre la fuente) iC 180º L RL C iRL + - vRL ATE-UO EC amp pot 26

Amplificador “Clase B” con un único transistor (III) Circuitos equivalentes (I) iC L RL C 180º iCpico + - vRL 180º iCca iCpico(1-1/p) iC L RL C + - vRL IC iCpico/p No genera tensión en la carga ATE-UO EC amp pot 27

= + Armónicos + C L RL - + RL - Amplificador “Clase B” con un único transistor (IV) Circuitos equivalentes (II) 180º iCca iCpico(1-1/p) iCca1 iCpico/2 = + Armónicos Arm. L RL C + - vRL iCca(wt) iRL(wt) Los armónicos se cortocircuitan por el condensador iCca1 (wt) = (iCpico/2)·sen(wt) vRL(wt) = RL·iRL(wt) = -RL·iCca1(wt) vRL(wt) = -RL·(iCpico/2)·sen(wt) iCca1 iCpico/2 RL + - vRL iRL ATE-UO EC amp pot 28

Amplificador “Clase B” con un único transistor (V) Llamamos vce a la componente de alterna de vCE. Entonces: vce(wt) = vRL(wt) = -RL·(iCpico/2)·sen(wt) Þ vce(wt) = -(RL /2)·iCpico·sen(wt) = -(RL /2)·iC Por tanto: DvCE = iCpico·RL/2 Rectas de carga, punto de trabajo (estático) y excursión del punto de trabajo iC 180º Q1 L VCC + - vCE RL iRL C vRL VCC Recta de carga en continua vCE iC IB Pendiente 0 Pendiente -2/RL 2·VCC/RL 180º t iCpico t DvCE Punto de trabajo ATE-UO EC amp pot 29

Amplificador “Clase B” con un único transistor (VI) Cálculo del rendimiento máximo posible DvCE = iCpico·RL/2 vCE iC IB VCC Recta de carga en continua Pendiente 0 Pendiente -2/RL 2·VCC/RL t DvCE 180º iCpico Punto de trabajo iCpico/p PRF = (DvCE)2/(2·RL) = (iCpico·RL)2/(8·RL) PCC = VCC·iCpico/p h = PRF/PCC = iCpico·RL·p/(8·VCC) El máximo valor de iCpico es iCpico max = 2·VCC/RL y por tanto: hmax = p/4 = 78,5% ¡Ha mejorado notablemente! ATE-UO EC amp pot 30

Amplificador “Clase B” con un único transistor (VII) Situación con la máxima señal que se puede manejar hmax = p/4 = 78,5% 2·VCC/RL vCE iC IB VCC Recta de carga en continua 2·VCC 180º t t ATE-UO EC amp pot 31

Amplificador “Clase B” con un único transistor (VIII) Cálculo de la potencia máxima disipada en el transistor, PTr iCpico/p vCE iC IB VCC Recta de carga en continua 2·VCC/RL t DvCE 180º iCpico PRF = (iCpico·RL)2/(8·RL) PCC = VCC·iCpico/p PTr = PCC - PRF Þ PTr = VCC·iCpico/p - (iCpico·RL)2/(8·RL) PTr tiene un máximo en: iCpico PTmax = 4·VCC/(p·RL) Nótese que: iCpico PTmax < iCpico max = 2·VCC/RL PTrmax = 2·VCC2/(p2·RL) La potencia máxima de RF es: PRF max = (iCpico max·RL)2/(8·RL) Þ PRF max = VCC2/(2·RL) Por tanto: PTrmax = 4·PRF max/p2 = 0,405·PRF max ATE-UO EC amp pot 32

Amplificador “Clase B” con un único transistor (IX) Con transistores reales (no idealizados) VCC Recta de carga en continua iC IB vCE 2VCC 2·VCC/RL Pendiente -2/RL t vCE sat VCC-vCE sat 2·(VCC-vCE sat)/RL 180º t PRF = (VCC-vCE sat)2/(2·RL) PCC = VCC·2·(VCC-vCE sat)/(p·RL) h = p·(VCC-vCE sat)/(4·VCC) Þ h = 0,785·(VCC-vCE sat)/VCC ATE-UO EC amp pot 33

Amplificador “Clase B” con un único transistor (X) vp vm Señal modulada en amplitud vCE iC IB VCC Recta de carga en continua Pendiente 0 Pendiente -2/RL 2·VCC/RL Punto de trabajo DvCE(wmt) = vp[1 + m·sen(wmt)] m = vm/vp PRF = [DvCE(wmt)]2/(2·RL) PCC = VCC·iCpico(wmt)/p DvCE(wmt) = iCpico(wmt)·RL/2 Þ PCC = VCC·2·DvCE(wmt)/(p·RL) h = PRF/PCC = p·DvCE(wmt)/(4·VCC) h = 0,785·vp[1 + m·sen(wmt)]/VCC hmed = 0,785·vp/VCC hmed max Þ vp = VCC/2 Þ hmed max = 39,26% t DvCE(wmt) iCpico(wmt) ATE-UO EC amp pot 34

+ Q1 + RL - Q2 Amplificador “Clase B” con dos transistores (I) iC1 iRL Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (I) Polarización RL’ = RL/n2 Q1 VCC + - vRL RL iC1 iRL 1:1:n iC2 vCE1 vCE2 Q2 Rg + ATE-UO EC amp pot 35

Q1 + - RL Q2 Amplificador “Clase B” con dos transistores (II) iB1 iRL Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (II) iRL iB1 180º Q1 VCC iC1 iC2 + - vCE1 vCE2 Q2 vRL RL iRL 1:1:n iB1 iB2 iC1 180º iC2 180º iB2 180º ATE-UO EC amp pot 36

Amplificador “Clase B” con dos transistores (III) Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (III) VCC vCE1 iC1 IB1 VCC/RL’ Recta de carga en continua Pendiente -1/RL’ t iCpico Punto de trabajo IB1 iC2 vCE2 VCC/RL’ t iCpico ATE-UO EC amp pot 37

Amplificador “Clase B” con dos transistores (IV) Cálculo del rendimiento máximo posible PRF = iCpico2·RL’/2 PCC = 2·VCC·iCpico/p h = iCpico·RL’·p/(4·VCC) Þ h = 0,785·iCpico·RL’/VCC Como: iCpico max = VCC/RL’, entonces: hmax = p/4 = 78,5% Como en el caso de un transistor ATE-UO EC amp pot 38

Amplificador “Clase B” con dos transistores (V) Situación con la máxima señal que se puede manejar VCC vCE1 iC1 IB1 Recta de carga en continua iC2 vCE2 Punto de trabajo VCC/RL’ t hmax = 78,5% VCC/RL’ t ATE-UO EC amp pot 39

Por comodidad, calculamos la “Transresistencia” DvRL/DiB Ganancia de los amplificadores “Clase A” con bobina, “Clase B” con un transistor y “Clase B” con dos transistores Clase A Por comodidad, calculamos la “Transresistencia” DvRL/DiB En todos los casos: DvRL= VCC, DiB = DiC/b Clase B, 2 Trans. DvRL/DiB = RL·b Clase B, 1 Trans. DvRL/DiB = RL·b/2 DvRL/DiB = RL’·n·b ATE-UO EC amp pot 40

Comparación entre amplificadores “Clase A”, “Clase B” con un transistor y “Clase B” con dos transistores Amplificador Rendimiento máximo Ganancia de tensión Impedancia de entrada iCmax Banda Clase A 50% RL·b/rBE Lineal 2·VCC/RL Ancha Clase B, 1 transistor 78,5% RL·b/(2·rBE) No lineal Estrecha 2 transistores RL’·n·b/rBE VCC/RL’ rBE = resistencia dinámica de la unión base-emisor RL’ = RL/n2 ATE-UO EC amp pot 41

Circuitos de polarización en clases A y B LCH C P A la base del transistor +VCC A la base del transistor +VCC Polarización Sobra en el caso del Push-Pull iB VBE Clase A Clase B ATE-UO EC amp pot 42

+ C L + RL - Q1 Amplificadores “Clase C” VCC iC iRL vRL vCE iC ¿Se puede el rendimiento máximo teórico mayor que el 78,5%? ¿Qué hay que sacrificar? Circuito básico Circuito resonante Rg + Polarización Q1 L VCC + - vCE RL iC iRL C vRL iC < 180º ATE-UO EC amp pot 43

+ vg Rg VB - vg fC Amplificadores “Clase C” lineales (I) iC iB VB+vgBE ¿Cómo conseguir un ángulo de conducción menor de 180º ? Rg + - vCE iC vg VB vBE iB t vg fC VB+vgBE vgBE rBE iB ¿Cómo conseguir proporcionalidad entre iB y vg? ATE-UO EC amp pot 44

Amplificadores “Clase C” lineales (II) Relaciones entre variables: vg = Vg pico·sen(wt) iB = Rg+rBE Vg pico·sen(wt) – (VB + vgBE) Si (p-fC)/2 < wt < (p+fC)/2, iB = 0 Si wt < (p-fC)/2 o wt > (p+fC)/2, fC = 2·arcos[(VB + vgBE)/Vg pico] vg t fC Para conseguir proporcionalidad entre iB y vg debe cumplirse: - Que VB+vgBE varíe proporcionalmente a Vg pico. - Que fC no varíe. VB+vgBE iB ATE-UO EC amp pot 45

Amplificadores “Clase C” lineales (III) Rg + - vCE iC vg VB vBE iB RB CB Amplificadores “Clase C” lineales (III) Realización física vgBE rBE vBE = vgBE + iB·rBE VB = (Vg pico – vgBE)·RB/(RB + Rg + rBE) VB + vgBE = Vg pico·RB/(RB + Rg + rBE) + vgBE·(Rg + rBE)/(RB + Rg + rBE) Si Vg pico·RB >> vgBE·(Rg + rBE), entonces: VB + vgBE  Vg pico·RB/(RB + Rg + rBE) es decir, proporcionalidad. ¡Ojo! como: vg = VB + vgBE + (Rg + rBE)·iB si vg >> vBE Þ Pequeña ganancia. ATE-UO EC amp pot 46

Amplificadores “Clase C” lineales (IV) iB = Rg+rBE Vg pico·sen(wt) – (VB + vgBE) Como: fC = 2·arcos[(VB + vgBE)/Vg pico] Entonces: iB = [sen(wt) – cos(fC/2)]· Vg pico/(Rg+rBE) y, por tanto: iC = [sen(wt) – cos(fC/2)]·b·Vg pico/(Rg+rBE) El valor de pico vale: iCpico = [1 – cos(fC/2)]·b·Vg pico/(Rg+rBE) Es decir: iC fc ICpico iC = iCpico· 1 – cos(fC/2) sen(wt) – cos(fC/2) ATE-UO EC amp pot 47

Amplificadores “Clase C” lineales (V) iC = iCpico· 1 – cos(fC/2) sen(wt) – cos(fC/2) IC = · 1 – cos(fC/2) sen(fC/2) – (fC/2)·cos(fC/2) iCpico p Componente de continua: fC– senfC iCpico iCca1(wt) = · ·sen(wt) 1 – cos(fC/2) 2p Primer armónico: Resto de armónicos IC iCca1 iC L RL C + - vRL Arm. El resto de armónicos se cortocircuitan por el condensador ATE-UO EC amp pot 48

Amplificadores “Clase C” lineales (VI) Circuito equivalente de alterna fC– senfC iCpico iCca1(wt) = · ·sen(wt) 1 – cos(fC/2) 2p iCca1(wt) t iCca1(wt) RL + - vRL Por tanto: vRL(wt) = -RL·iCca1(wt) vce(wt) = vRL(wt) = -RL·iCca1(wt) vce = -RL· sen(wt) · 1 – cos(fC/2) fC– senfC iCpico 2p Es decir: vce = - · iCpico·sen(wt) 1 – cos(fC/2) fC– senfC RL 2p ATE-UO EC amp pot 49

Amplificadores “Clase C” lineales (VII) Como: vce = - · iCpico·sen(wt) 1 – cos(fC/2) fC– senfC RL 2p Rectas de carga, punto de trabajo (estático) y excursión del punto de trabajo Entonces: DvCE = · iCpico 1 – cos(fC/2) fC– senfC RL 2p vCE iC IB VCC Recta de carga en continua Es decir: DvCE = RL’·iCpico Recta de carga RL’ = · 1 – cos(fC/2) fC– senfC RL 2p siendo: fC t iCpico Pend. -1/RL’ t DvCE Cálculo de vCE0: vCE0 = VCC – DvCE·cos(fC/2) p-fC 2 vCE0 Valor de la pendiente de la “recta de carga”: -1/[RL’·(1 – cos(fC/2)] ATE-UO EC amp pot 50

Amplificadores “Clase C” lineales (VIII) Cálculo del rendimiento máximo posible (I) iC vCE IB Pendiente -1/[RL’·(1 – cos(fC/2)] t DvCE VCC fC iCpico p-fC 2 vCE0 PRF = (DvCE)2/(2·RL) = (iCpico·RL’)2/(2·RL) RL’ = · 1 – cos(fC/2) fC– senfC RL 2p PCC = VCC·IC IC = p·[1 – cos(fC/2)] sen(fC/2) – (fC/2)·cos(fC/2) ·iCpico IC h = PRF/PCC Þ 4·VCC·[sen(fC/2) – (fC/2)·cos(fC/2)] iCpico·RL’·[fC– senfC] h = PRF/PCC = Luego h crece con iCpico. Calculamos el valor máximo: iCpico max = vCE0 min/[RL’·(1 – cos(fC/2)] = [VCC(1 – cos(fC/2))]/[RL’·(1 – cos(fC/2)] Þ iCpico max = VCC/RL’ ATE-UO EC amp pot 51

Amplificadores “Clase C” lineales (IX) Cálculo del rendimiento máximo posible (II) Sustituyendo iCpico por iCpico max: IC iC vCE IB Pendiente -1/[RL’·(1 – cos(fC/2)] t DvCE VCC fC iCpico max p-fC 2 vCE0 Pend. -1/RL’ 2·VCC Situación con la máxima señal que se puede manejar 4·[sen(fC/2) – (fC/2)·cos(fC/2)] [fC– senfC] hmax = Clase C (ejempl.) Clase B Clase A 4·VCC·[sen(fC/2) – (fC/2)·cos(fC/2)] (VCC - vCE sat)·[fC– senfC] hmax real = Rendimiento máximo real: ATE-UO EC amp pot 52

Amplificadores “Clase C” lineales (X) Resumen de características: Linealidad: Difícil, sacrificando ganancia. Rendimiento máximo: Alto, 80-90 %. Ganancia: Baja. Impedancia de entrada: Muy no lineal. Corriente de colector: Picos altos y estrechos. Ancho de banda: Pequeño. ATE-UO EC amp pot 53

C L + C L RL - + RL - Amplificadores “Clase C” “muy no lineales” (I) El transistor trabaja “casi” en conmutación Circuito resonante L VCC + - vCE RL iC iRL C vRL iC L RL C + - vRL VCC El circuito resonante resuena libremente y repone la energía que transfiere a la carga en los periodos de conducción del transistor. El valor de pico de la tensión de salida es aproximadamente el valor de la tensión de alimentación: vRL = VCC·sen(wt) El rendimiento es bastante alto. iC ATE-UO EC amp pot 54

Amplificadores “Clase C” “muy no lineales” (II) Modulador de amplitud VCC’ = VCC+vtr Q1 L VCC + - vCE RL iC C VCC’ vRL Amplificador de potencia de BF vtr vtr vCC’ vCC iC vRL ATE-UO EC amp pot 55

Amplificadores “Clase D” (I) Circuito básico + - vRL D1 RL L C +VCC iC2 D2 Q1 Q2 iC1 iD2 iD1 A vA iL VCC/2 iL vRL vA VCC/2 -VCC/2 ATE-UO EC amp pot 56

Amplificadores “Clase D” (II) Análisis vRL DvRL vA VCC/2 -VCC/2 = + Armónicos L + - vRL D1 RL C +VCC iC2 D2 Q1 Q2 iC1 iD2 iD1 A vA iL VCC/2 DvRL = (VCC/2)·4/p = 2·VCC/p Luego la tensión de salida es proporcional a la alimentación Þ Puede usarse como modulador de amplitud. Menor frecuencia de operación debido a que los transistores trabajan en conmutación. ATE-UO EC amp pot 57

Amplificadores “Clase D” y amplificadores “Clase E” (I) vA iL vA iL Clase D Clase E vA iL Conmutación forzada en los diodos: salen de conducción cuando entran los transistores en conducción. iC1 iC1 iD1 iC2 iC2 iD2 Conmutación natural en los diodos: salen de conducción cuando se invierte la corriente por resonancia. ATE-UO EC amp pot 58

Ejemplo de esquema real de amplificador de potencia (obtenidos del ARRL Handbook 2001) Amplificador lineal Clase B en Push-Pull Push-Pull Filtro pasa-bajos Polarización ATE-UO EC amp pot 59