Los amplificadores de potencia se clasifican según su funcionamiento, específicamente según el segmento y la duración de conducción del ciclo de entrada. Los amplificadores de potencia se clasifican en Clase A, AB, C, D y E. Este artículo proporcionará un análisis completo de los amplificadores de Clase A.
Amplificador clase A
El amplificador de potencia de clase A conduce corriente continuamente durante todo el ciclo de la señal de entrada. Debido a su baja eficiencia, esta clase de amplificador se utiliza con menos frecuencia en etapas de mayor potencia.
Principio de funcionamiento del amplificador clase A
El objetivo principal de los amplificadores de clase A es minimizar la presencia de ruido asegurando que la forma de onda de la señal permanezca dentro de la región no lineal de la característica de entrada del transistor, es decir, entre 0 V y 0,6 V. La disposición básica del amplificador clase A se detalla a continuación:
En los amplificadores de clase A, una parte importante de la potencia generada por el amplificador se disipa en forma de calor, lo que genera desperdicio. La razón principal de la baja eficiencia de los amplificadores de clase A es la polarización continua de los transistores, lo que da como resultado un pequeño flujo de corriente incluso en ausencia de una señal de entrada.
Los amplificadores de clase A también se pueden acoplar directamente. Un amplificador clase A de acoplamiento directo conecta la carga a la salida del transistor mediante un transformador. Un transformador de acoplamiento facilita la adaptación efectiva de impedancia entre la carga y la salida, lo que contribuye de manera importante a una mayor eficiencia.
El circuito comprende resistencias divisoras de voltaje R1 y R2, así como una resistencia de polarización y un emisor Re, que sirven para estabilizar el circuito. Un condensador de derivación CE y la resistencia Re están conectados en paralelo en el emisor para reducir los efectos transitorios. El condensador de entrada, también conocido como condensador de acoplamiento (Cin), sirve para acoplar el voltaje CA de la señal de entrada a la base del transistor evitando al mismo tiempo que pase la corriente CC de la etapa anterior.
En principio, el flujo de corriente se realiza a través de la carga resistiva del colector, lo que produce una disipación de corriente continua en el mismo. Por lo tanto, la energía de corriente continua (CC) se transforma en energía térmica dentro de la carga sin generar salida de energía de corriente alterna (CA). Sin embargo, no se recomienda transferir directamente la corriente eléctrica a través del dispositivo de salida. Por lo tanto, para lograr este objetivo, se aplica una configuración específica mediante el uso de un transformador adecuado para establecer una conexión entre la carga y el amplificador, como se ve en el diagrama mencionado anteriormente.
Coincidencia de impedancia
El proceso de lograr la adaptación de impedancia implica cambiar la impedancia de salida del amplificador de manera que coincida con su impedancia de entrada.
La adaptación de impedancia se puede lograr seleccionando cuidadosamente el número de vueltas en el devanado principal para garantizar que su impedancia total coincida con la impedancia de salida del transistor. De manera similar, se debe elegir el número de vueltas en el devanado secundario para crear una impedancia neta que también coincida con la impedancia de entrada.
Características de salida
Según el siguiente diagrama, es evidente que el punto Q está ubicado con precisión en el punto medio de la línea de carga de CA y el transistor permanece conductor durante toda la forma de onda de entrada. La eficiencia máxima es del 50% en amplificadores de clase A.
En aplicaciones prácticas, la eficiencia del sistema puede reducirse significativamente, potencialmente hasta un 25 %, debido a factores como el acoplamiento capacitivo y la presencia de cargas inductivas como los altavoces. En otras palabras, casi el 75% de la potencia se desperdicia dentro del amplificador. Una parte importante de la disipación de potencia se produce en forma de calor dentro de los componentes activos, especialmente los transistores.
Conclusión
Los amplificadores de clase A amplifican y conducen toda la señal de entrada a la salida. Funcionan sin interrupciones y tienen una configuración muy sencilla. Sin embargo, debido al funcionamiento continuo, son propensos a sufrir pérdidas de energía y requieren disipadores de calor para mitigar los efectos del calentamiento.