Amplificador electrónico

Amplificador electrónico puede significar tanto un tipo de circuito electrónico o etapa de este, como un equipo modular que realiza la misma función; y que normalmente forma parte de los equipos HIFI. Su función es incrementar la intensidad de corriente, la tensión o la potencia de la señal que se le aplica a su entrada; obteniéndose la señal aumentada a la salida. Para amplificar la potencia es necesario obtener la energía de una fuente de alimentación externa. En este sentido, se puede considerar al amplificador como un modulador de la salida de la fuente de alimentación

Circuito amplificador HIFI Clase D, de 200W RMS sobre altavoz de 4 Ohm.

CARACTERÍSTICAS

El amplificador puede realizar su función de manera pasiva, variando la relación entre la corriente y el voltaje manteniendo constante la potencia (de manera similar a un transformador), o de forma activa, tomando potencia de una fuente de alimentación y aumentando la potencia de la señal a su salida del amplificador, habitualmente manteniendo la forma de la señal, pero dotándola de mayor amplitud.

La relación entre la entrada y la salida del amplificador puede expresarse en función de la frecuencia de la señal de entrada, lo cual se denomina función de transferencia, que indica la ganancia del mismo para cada frecuencia. Es habitual mantener a un amplificador trabajando dentro de un determinado rango de frecuencias en el que se comporta de forma lineal, lo cual implica que su ganancia es constante para cualquier amplitud a su entrada.

El componente principal de estos amplificadores, denominado elemento activo, puede ser un tubo de vacío o un transistor. Las válvulas de vacio suelen usarse aún en algunos amplificadores diseñados específicamente para audio por la respuesta en frecuencia de estos, preferida en algunos estilos musicales. Los transistores suponen la base de la electrónica moderna. Con ellos se diseñan circuitos más complejos, como los amplificadores operacionales, que a su vez se usan en otros como los amplificadores de instrumentación.

Clases de amplificador

Clase A

Son amplificadores que consumen corrientes contínuas altas de su fuente de alimentación, independientemente de la existencia de señal en la entrada. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse una parte importante de la energía que entra en él. Es frecuente en circuitos de audio y en equipos domésticos de gama alta, ya que proporcionan gran calidad de sonido, al ser muy lineal, con poca distorsión.

Tiene una corriente de polarización mayor que la máxima corriente de salida que pueden entregar. Los amplificadores de clase A a menudo consisten en un transistor de salida conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación y un transistor de corriente constante conectado de la salida al negativo de la fuente de alimentación. Cuando no hay señal de entrada la corriente de polarización constante fluye directamente del positivo al negativo de la fuente de alimentación al negativo, consumiéndose potencia sin resultar útil.

Clase B

Clase B.

Los amplificadores de clase B se caracterizan por tener intensidad casi nula a través de sus transistores cuando no hay señal en la entrada del circuito. Ésta es la que polariza los transistores para que entren en zona de conducción, por lo que el consumo es menor que en la clase A, aunque la calidad es algo menor debido a la forma en que se transmite la onda. Se usa en sistemas telefónicos, transmisores de seguridad portátiles, y sistemas de aviso, aunque no en audio.

Los amplificadores de clase B tienen etapas de salida con corriente de polarización nula. Tienen una distorsión notable con señales pequeñas, denominada distorsión de filtro, porque sucede en el punto que la etapa de salida se cruza entre la fuente y la corriente de amortiguación.

Clase C

Los amplificadores de clase C son similares a los de clase B en que la etapa de salida tiene corriente de polarización cero. Sin embargo, tienen una región de corriente libre cero que es más del 50% del suministro total de voltaje. Las desventajas de los amplificadores de clase B son más evidentes en los amplificadores de clase C. Este tipo de amplificador no se usa en audio.

Clase AB

Los amplificadores de clase AB reciben una pequeña alimentación constante en su entrada, independiente de la existencia de señal. Es la clase más común en audio, al tener alto rendimiento y calidad. Estos amplificadores reciben su nombre porque con señales grandes se comportan como un clase B, pero con señales pequeñas se comportan como un clase A.

Tienen dos transistores de salida, como los de clase B, pero a diferencia de estos, tienen una pequeña corriente libre fluyendo entre los terminales de la fuente de alimentación, que sin embargo no es tan elevada como en los de clase A. Esta corriente libre corrige casi todas las no linealidades asociadas con la distorsión de los filtros.

Clase D

Los amplificadores de clase D tienen un elevado rendimiento energético, superior en algunos casos al 95%, lo que reduce el tamaño de los disipadores de calor necesarios, y por tanto el tamaño y peso general del circuito.

Aunque con anterioridad se limitaban a dispositivos portátiles o subwoofers, en los que la distorsión o el ancho de banda no son factores determinantes, con tecnología más moderna existen amplificadores de clase D para toda la banda de frecuencias, con niveles de distorsión similares a los de clase AB.

Los amplificadores de clase D se basan en la conmutación entre dos estados, con lo que los dispositivos de salida siempre se encuentran en zonas de corte o de saturación, casos en los que la potencia disipada en los mismos es prácticamente nula, salvo en los estados de transición, cuya duración debe ser minimizada a fin de maximizar el rendimiento.

Esta señal conmutada puede ser generada de diversas formas, aunque la más común es la modulación por ancho de pulso. Ésta debe ser filtrada posteriormente para recuperar la información de la señal, para lo que la frecuencia de conmutación debe ser superior al ancho de banda de la señal al menos 10 veces.

Los amplificadores de clase D requieren un minucioso diseño para minimizar la radiación electromagnética que emiten, y evitar así que interfieran en equipos cercanos, típicamente en la banda de FM.

Otras clases

Las clases E, G y H no están estandarizadas como las A y B. Se trata de variaciones de los circuitos clásicos, que dependen de la variación de la tensión de alimentación para minimizar la disipación de energía en los transistores de potencia en cada momento, dependiendo de la señal de entrada.

Mario Dominguez Zambrano

EES

Sección: 02