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Amplificadores de audio Clase D
Ejemplo de amplificador de audio de 400W clase D
Comparación Eficiencia clase D y B
Disipación de potencia en la carga %
Efic
ienc
ia
%
Típica en clase B
Típica en clase D
Señal de audio
VO
Generador de señaltriangular de precisión
Lógica de control(triple estado)
Q
Q
Diagrama en bloques de un amplificador clase D
COMPARADOR
Disparo de los transistores de salida
Enclavador BAKER
Es mas crítico reducir el tiempo de apagado que el de encendido
Disparo de los transistores de salida
Disparo de los transistores de salida
Vs + 12V
Inversor y desplazador de nivel
Vss + 12V
Vss
VDD
Vs
12V
Q = 1 (Vss + 12V)Q = 0 (Vss)
Disparo de los transistores de salida
Vs + 12V
Vss + 12V
Vss
Vs = Vss
12V
Q = 1
Disparo de los transistores de salida
Vs + 12V
Vss + 12V
Vss
VDD
Vs = VDD
12V
Q = 0
Etapa de salida puente
Señal de audio
Comparador
Generador de señaltriangular de precisión
Lógica de control(triple estado)
Q
Q
Disparo de los transistores de salida
Tiempo muerto = Dead time
Habrá un compromiso entre el beneficio de aumentar el tiempo muerto y su efecto en la distorsión.
La realimentación no es tan sencilla como en otras topologías.
Un esquema básico sería:
Filtro (lazo)
Retardos
Realimentación en clase DNotar que en los amplificadores clase D la ganancia global depende de VDD y VSS. Para mitigar esto se requiere fuentes de alimentación muy estables y algo de realimentación.
Aprovechando los retardos y el cambio de fase introducido por elfiltro de salida, se puede generar una oscilación a la frecuenciade muestreo.Proveen una THD considerablemente menor a los clase Dcomunes, por la inherente realimentación, y tienen un costomenor.
Topologías auto-oscilantes
Señal de audio
Tiempo muerto
Application Note AN-1071 Class D Audio Amplifier Basics
Perturbación por efecto bombeado de fuente debido a Zo
Causas mas importantes de imperfección
Error en el ancho del pulsoError de cuantización
Inductancia no linealCapacitancia no linealResistencia en R y en C
RONVTH y QGDiodo parásito
Linealidad de la señal triangular
Señal triangular
Recta de referencia
Señal triangular
Recta de referencia
Δ
Δ = máximo apartamiento
Δ
Δ
Prototipo ensamblado de 40W - 2013/2
Especificaciones del Amplificador del Proyecto de Diseño• Tensión de alimentación: 40 VDC ± 10%• Potencia de salida nominal: 100 W RMS sobre carga de 8Ω• Eficiencia: > 85% @ 100W/8Ω• Protección por cortocircuito y sobrecarga a la salida• Protección por transitorio de encendido y apagado• Protección por tensión continua a la salida• Distorsión armónica entre 20Hz y 20KHz: <10% a 100W @ 8Ω• Distorsión armónica a 1KHz:
<1% @ 50W/8Ω <0,1% @ 1W/8Ω
• Distorsión por intermodulación (medición con dos tonos puros de 100Hz y 5000Hz en relación 4:1): <1% @ 50W/8Ω <0,1% @ 1W/8Ω
• Respuesta en frecuencia (±0,5 dB): 20 Hz a 20 kHz @ 1W/8Ω• Ancho de banda (3dB): > 50KHz @ 1W/8Ω• Giro de fase de la tensión de salida respecto a la de entrada: <5° de 20 a 20KHz @ 1W/8Ω• Factor de amortiguamiento: >100 • Ruido residual a la salida: <10mVrms de 20Hz a 20KHz• Corrimiento de la tensión de salida (Offset DC): < ±100 mV• Entrada balanceada y no balanceada• Impedancia de entrada: 50 Kohm @ 20-20KHz• Sensibilidad: 1Vrms (tanto en entrada balanceada como en entrada no balanceada)• Temperatura ambiente de operación: 10 ºC a 40 ºC• Emisiones Electromagnéticas: <100dBuV/m
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