AMPLIFICADORES CLASE C Amplificadores de CLASE C AMPLIFICADORES CLASE C 16/07/2015

OBJETIVO El objetivo de este informe es brindar un resumen sobre el Amplificador de Potencia de Clase C. Detallar sus características, conocer su cálculo de potencia y eficiencia. 2. INTRODUCCIÓN Este trabajo expondrá el marco teórico de un Amplificador de Potencia de Clase C, el cual comprende una explicación del funcionamiento teórico e ideal del circuito, incluyendo el desarrollo de las formulas para obtener la eficiencia y la potencia. Se realizara una breve comparación respecto a las otras clases de Amplificadores de potencia. Adicionalmente, se presentará ejemplos aplicativos

3. MARCO TEORICO 3.1 AMPLIFICADORES DE FRECUENCIA Los amplificadores de potencia proveen amplificación con alta eficiencia y son utilizados principalmente en aplicaciones de RF, donde se requiere un incremento en el nivel de potencia y no se requiere linealidad entre la tensión de entrada y tensión de salida.   Los amplificadores de potencia se clasifican de acuerdo a: Por clase de funcionamiento(ángulo de conducción) Por tipo de acoplamiento entre etapas Por rango de frecuencias de funcionamiento. Por ancho de banda Por nivel de señal.

3.1.1 Clasificación de los amplificadores de Potencia por clase de funcionamiento. Clase tipo A Clase tipo AB Clase tipo B Clase tipo C

Cuadro comparativo entre los Amplificadores de Potencia por clase de funcionamiento.

Circuito amplificador clase C Circuito tanque

3.2 AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE TIPO C

+ 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

+ 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?

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, vg fC = 2·arcos[(VB + vgBE)/Vg pico] 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

Amplificadores “Clase C” lineales (III) Rg + - vCE iC vg VB vBE iB RB CB 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.

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

4 CALCULO DE POTENCIA La potencia media disipada en el dispositivo de amplificación PL(CA) , es la potencia media de señal en la carga PCC , la potencia media de salida en la fuente de alimentación Potencia total PCE es la disipación media de colector PL = PL(DC)+ PL(CA) PL es la potencia total Potencia Instantánea p es la potencia instantánea, v e i son el voltaje y la corriente instantáneos

PCC es la contribución de la componente continua y PCA es la contribución de la componente alterna a la potencia media. Considerando VCA = Vm cos wt y iCA = Im cos wt; reemplazando en la ecuación (6), Luego la potencia media en un periodo T será

Donde : 5.- EFICIENCIA

Aplicaciones: Multiplicador de Frecuencia Una forma especial del amplificador clase C es el multiplicador de frecuencia. Cualquier amplificador clase C tiene la capacidad de realizar tal multiplicación si el circuito sintonizado en el colector entra en resonancia a un múltiplo entero de la frecuencia de entrada. En muchas aplicaciones se requiere un factor de multiplicación mayor que el que puede conseguirse con una sola etapa de multiplicación. En estos casos,

EJEMPLO 2. Un amplificador de Clase C con modulador en el colector tiene una potencia de salida de portadora Pc de 100 W y una eficiencia de 70%. Calcule la potencia de la fuente de alimentación y la disipación de la potencia en el transistor con una modulación de 100%. Solución.- Supóngase que toda la disipación de la potencia se da en el transistor. Esto da una respuesta moderada que proporciona un cierto margen de seguridad. La potencia de salida con una modulación de 100% es: