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Electrónica de Comunicaciones
ATE-UO EC amp pot 00
CONTENIDO RESUMIDO:
1- Introducción.
2- Osciladores.
3- Mezcladores y su uso en modulación y demodulación.
4- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.
5- Amplificadores de pequeña señal para RF.
6- Amplificadores de potencia para RF.
7- Moduladores.
8- Demoduladores.
9- Tipos y estructuras de receptores de RF.
10- Tipos y estructuras de transmisores de RF.
11- Transceptores para radiocomunicaciones.
6- Amplificadores de potencia para RF
ATE-UO EC amp pot 01
Idea fundamental:
Amplificar señales de RF hasta niveles suficientes para su transmisión y hacerlo con buen rendimiento energético.
PRFPe RF
Rg
Amplificador de potencia
de RF
+
RL
PCC
VCC
Pperd
= PRF/PCC
iC
20
t
iC
20
t
iC
20
t
Concepto de “Clase” de un transistor en un amplificador (I)
Clase A:conducción durante 2
Clase B:conducción durante
Clase C:conducción <
ATE-UO EC amp pot 02
iC
Amplificador de potencia de RF
RL
Rg
+
Q1
Concepto de “Clase” de un transistor en un amplificador (II)
• Clase D: Q1 trabaja en conmutación
• Clase E: Q1 trabaja en conmutación a
tensión cero
ATE-UO EC amp pot 03
iC
t
t
vCE
Control
iC
Amplificador de potencia de RF
RL
Rg
+
Q1
+
-vCE
ATE-UO EC amp pot 04
Tipos de amplificadores de potencia de RF
Rg
Amplificador de potencia
de RF
+
RLVCC
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.
Rg
+
Polarización
Q1
iCRL
VCC
+
-vCE
ATE-UO EC amp pot 05
Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (I)
Circuito básico
Q1
iCRL
VCC
+
-vCE
ATE-UO EC amp pot 06
Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (II)
IB
iC
vCE
VCC/RL
VCC
t
vCE1
t
iC1
PRF = iC12·RL/2 PCC = iC1·VCC
= PRF/PCC = iC1·RL/(2·VCC)
Elegimos un punto de trabajo
Luego crece con iC1. Pero el crecimiento de iC1 tiene un límite
Q1
iCRL
VCC
+
-vCE
ATE-UO EC amp pot 07
Amplificador “Clase A” con la carga en el circuito de polarización (III)
IB
iC
vCE
VCC/RL
VCC
Máximo valor de iC1
max= iC1·RL/(2·VCC) con iC1 = VCC/2RL
Por tanto: max= 1/4 = 25%
¡El 25% es un rendimiento máximo muy bajo!
iC1 = VCC/2RL
t
vCE1 = VCC/2t
ATE-UO EC amp pot 08
Otras posibilidades de amplificador “Clase A” con bajo rendimiento (dos de ellas no demostradas aquí)
• Toda la componente de alterna de iC circula por la carga
• Pero en la carga se disipa continua
Q1
RC
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiL
Q1
RC
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiL
Q1
RC
VCC
+
-vCE RL
+ -
RL
+ -iCiL
max= 8,57%Q1
IC
RL
VCC
+
-vCE
iC iL
+ -
+
-
Q1
IC
RL
VCC
+
-vCE
iC iL
+ -
Q1
IC
RL
VCC
+
-vCE
iC iL
Q1
IC
RL
VCC
+
-vCE
+
-
+
-vCE
iC iL
+ -
+
-
+
-
max= 25%
Q1
iCRL
VCC
+
-vCE
Q1
iCRL
VCC
+
-vCE
max= 25%
• Toda la componente de alterna de iC circula por la carga
• Pero en la fuente de corriente se disipa continua
• 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)
¿Podemos conseguir que en elemento de polarización no se disipe ni alterna ni continua?
ATE-UO EC amp pot 09
Circuito básico de un amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector
Rg
+
Polarización
• La bobina LCH debe presentar una impedancia mucho mayor que RL a la frecuencia de trabajo
• El condensador CAC debe presentar una impedancia mucho menor que RL a la frecuencia de trabajo
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
iRL
CAC
+
-vRL
ATE-UO EC amp pot 10
Consideraciones generales de los circuitos en régimen permanente
• El valor medio de la tensión en una bobina es cero
• El valor medio de la corriente por un condensador es cero
El valor medio de vCE es VCC
(Kirchhoff)
El valor medio de iRL es 0
El valor medio de vRL es 0
El valor medio de vCAC es VCC
(Kirchhoff)
El valor medio de vLCH es 0
Como la impedancia de CAC es muy pequeña, la tensión sobre él es constante e igual a VCC
Q1
LCH
VCC
+
-vCE RL
+ -iC
iRL
CAC
+
-vRL
+
-vLCH
+ -vCAC
ATE-UO EC amp pot 11
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (I)
Circuito equivalente al básico
Q1
LCH
VCC
+
-vCE RL
+ -iC
iRL
VCC
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 12
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (II)
Otra posibilidad de realización física, pero con un grado de libertad más
Q1
Lm
VCC
+
-vCE
RL’
iC
iRL’
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
Q1
VCC+
-vCE
RL
iC iRL
1:n
RL’ = RL/n2
iRL’ = iRL·n
ATE-UO EC amp pot 13
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (III)
Circuito de estudio
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iC
iRL
VCC
iC
IB
vCE
Recta de carga en alterna con pendiente -1/RL
Recta de carga en continua
Punto de trabajo
¿Cómo debe elegirse el punto de trabajo para obtener el máximo rendimiento posible?
ATE-UO EC amp pot 14
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (IV)
t
vCE
VCC
iC
IB
Recta de carga en continua
iC1
VCC+iC1·RLPRF = (iC1·RL)2/(2·RL)
PCC = iC1·VCC
= PRF/PCC = iC1·RL/(2·VCC)
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
La componente de alterna en el transistor es la misma que en la carga
El máximo valor de iC1·RL es iC1·RL = VCC y por tanto max= 1/2 = 50%.
¡Ha mejorado, pero sigue siendo bajo!
ATE-UO EC amp pot 15
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (V)
VCC
Recta de carga en continuaiC
IB
vCE
2VCC
t
Situación con la máxima señal que se puede manejar
iC1=VCC/RL
2iC1
tQ1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
¿Cuál es el rendimiento cuando la señal es no es la máxima posible?
max= 50%.
ATE-UO EC amp pot 16
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VI)
Situación con señal menor que la máxima que se puede manejar
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
Q1
LCH
VCC
+
-vCE
RL
iCiRL
VCC
Recta de carga en continuaiC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pend. -1/RL
tvCE
t
iC
PRF = (vCE)2/(2·RL)
PCC = VCC2/RL
= PRF/PCC = 0,5·(vCE/VCC)2
tvCE sat
VCC-vCE sat
(VCC-vCE sat)/RL
VCC
Recta de carga en continuaiC IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pend. -1/RL
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VII)
Con transistores reales (no idealizados)
PRF = (VCC-vCE sat)2/(2·RL)
PCC = VCC·(VCC-vCE sat)/RL
= 0,5·(VCC-vCE sat)/ VCC
ATE-UO EC amp pot 17
ATE-UO EC amp pot 18
Amplificador “Clase A” con polarización por bobina de choque en el colector (VIII)
Señal modulada en amplitud
VCC
Recta de carga en continuaiC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pend. -1/RL
t
vp
vm
vce(mt, pt)
vce(mt, pt) = vCE(mt)·sen(pt)
vCE(mt) = vp[1 + m·sen(mt)]
m= vm/vp
(mt)= 0,5·[vCE (mt)/VCC]2
(mt)= 0,5·(vp/VCC)2·[1 + m·sen(mt)]2
med= 0,5·(vp/VCC)2·[1 + m2/2]
med maxvp = VCC/2, m = 1
med max= 0,125·[1 + 1/2] = 18,75%¡Vuelve a ser muy bajo!
vce es la componente de alterna de vCE
Circuito resonante a la frecuencia de la señal de RF
ATE-UO EC amp pot 19
Circuito básico
Rg
+
Polarización
Q1
L
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
Amplificador “Clase A” con polarización por circuito resonante paralelo en el colector
360º
iC
t• El circuito resonante presenta una impedancia infinita a la frecuencia de la señal de RF
Circuito resonante a la frecuencia de la señal de RF
ATE-UO EC amp pot 20
Amplificador “Clase B” con un único transistor (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
iC
180º
Q1
L
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
• El circuito resonante presenta una impedancia infinita a la frecuencia de la señal de RF
ATE-UO EC amp pot 21
Amplificador “Clase B” con un único transistor (II)
Equivalente
Equivalente (salvo cálculos que
impliquen a VCC)
iC
180ºQ1
L
VCC+
-vCE
RLiC
iRL
C
+
-
vRL
iC
180º
iC L
RLC
iRL
+
-
vRL
iC
180º
Q1
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
iCL RL
C +
-vRL
ATE-UO EC amp pot 22
Amplificador “Clase B” con un único transistor (III)
IC iCpico/IC
180º
iCcaiCpico(1-1/)
iCca
Circuitos equivalentes (I)
No genera tensión en la carga(debido a la presencia de L)
iC
L RL
CiC
180º
iCpico
+
-vRL
ATE-UO EC amp pot 23
Amplificador “Clase B” con un único transistor (IV)
LRL
C +
-vRL
iCca(t) iRL(t)
Circuitos equivalentes (II)
180º
iCcaiCpico(1-1/)
iCca1
iCpico/2=iCca1
+ Armónicos
Arm.
Los armónicos se cortocircuitan por el condensador
iCca1 (t) = (iCpico/2)·sen(t)
vRL(t) = RL·iRL(t) = -RL·iCca1(t)
vRL(t) = -RL·(iCpico/2)·sen(t)
iCca1
iCpico/2
iCca1
RL
+
-vRL
iRL
LRL
C+
-vRL
iCca(t) iRL(t)
ATE-UO EC amp pot 24
Amplificador “Clase B” con un único transistor (V)
Calculamos las magnitudes eléctricas en el transistor
Q1
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
vce(t) = vRL(t) = -RL·(iCpico/2)·sen(t)
vce(t) = -(RL /2)·iCpico·sen(t)
La corriente por el colector del transistor vale:
-Entre 0º y 180º:
iC = iCpico·sen(t)
-Entre 180º y 360º:
iC = 0
Por tanto, entre 0º y 180º, se cumple:
vce(t) = -(RL /2)·iC
iC
180º
iCpico
Como vce a la componente de alterna de vCE. Entonces:
vCE
iC
IB
ATE-UO EC amp pot 25
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VI)
Rectas de carga, punto de trabajo (estático) y excursión
del punto de trabajo
Q1
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
VCC
Recta de carga en continua
Pendiente 0
Pendiente -2/RL
2·VCC/RL
tvCE
180ºt
iCpico
Punto de trabajo
Entre 0º y 180º, se cumple:
vce(t) = -(RL /2)·iC
Por tanto, entre 0º y 180º, se cumple:
vCE = iCpico·RL/2
iC
180º
iCpico
ATE-UO EC amp pot 26
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VII)
Cálculo del rendimiento máximo posible
vCE =
iCpico·RL/2
vCE
iC
IB
VCC
Recta de carga en continua
Pendiente 0
Pendiente -2/RL
2·VCC/RL
tvCE
180ºt
iCpico
Punto de trabajo
Q1
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-vRL
Q1
L
VCC
+
-
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-
+
-vRL
PRF = (vCE)2/(2·RL) = (iCpico·RL)2/(8·RL)
PCC = VCC·iCpico/
= PRF/PCC = iCpico·RL·/(8·VCC)
El máximo valor de iCpico es iCpico max = 2·VCC/RL y por tanto:
max= /4 = 78,5% ¡Ha mejorado notablemente!
iCpico/
ATE-UO EC amp pot 27
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VIII)
180ºt
Q1
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-vRL
Q1
L
VCC
+
-
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-
+
-vRL
max= /4 = 78,5%
Situación con la máxima señal que se puede manejar
2·VCC/RL
vCE
iC
IB
VCC
Recta de carga en continua
2·VCC
t
ATE-UO EC amp pot 28
Amplificador “Clase B” con un único transistor (IX)
Cálculo de la potencia máxima disipada en el transistor, PTr
PRF = (iCpico·RL)2/(8·RL)
PCC = VCC·iCpico/
PTr = PCC - PRF
PTr = VCC·iCpico/ - (iCpico·RL)2/(8·RL)
PTr tiene un máximo en:
iCpico PTmax = 4·VCC/(·RL)
Nótese que:
iCpico PTmax < iCpico max = 2·VCC/RL
(el máximo está dentro del intervalo
de valores posibles de iCpico)
Por tanto, la potencia máxima disipada en el transistor es:
PTrmax = 2·VCC2/(2·RL)
iCpico/
vCE
iC
IB
VCC
Recta de carga en continua
2·VCC/RL
180ºt
iCpico
Como la potencia máxima de RF es:
PRF max = (iCpico max·RL)2/(8·RL)
PRF max = VCC2/(2·RL)
Entonces:
PTrmax = 4·PRF max/2 = 0,405·PRF max
Con transistores reales (no idealizados)
PRF = (VCC-vCE sat)2/(2·RL)
PCC = VCC·2·(VCC-vCE sat)/(·RL)
= ·(VCC-vCE sat)/(4·VCC)
= 0,785·(VCC-vCE sat)/VCC ATE-UO EC amp pot 29
Amplificador “Clase B” con un único transistor (X)
VCC
Recta de carga en continuaiC IB
vCE
2VCC
2·VCC/RLPendiente-2/RL
tvCE sat
VCC-vCE sat
2·(VCC-vCE sat)/RL
180ºt
ATE-UO EC amp pot 30
Amplificador “Clase B” con un único transistor (XI)
Señal modulada en amplitud
vCE
iC
IB
VCC
Recta de carga en continua
Pendiente 0
Pendiente -2/RL
2·VCC/RL
Punto de trabajo
vCE(mt) = vp[1 + m·sen(mt)]
m= vm/vp
PRF = [vCE(mt)]2/(2·RL)
PCC = VCC·iCpico(mt)/
vCE(mt)= iCpico(mt)·RL/2
PCC = VCC·2·vCE(mt)/(·RL)
= PRF/PCC = ·vCE(mt4·VCC)
= 0,785·vp[1 + m·sen(mt)]/VCC
med = 0,785·vp/VCC
med maxvp = VCC/2 med max= 39,26%
t
vCEmax(mt)
iCpico(mt)
vp
vm
vce(mt, pt) vCE(mt)(envolvente)
ATE-UO EC amp pot 31
Amplificador “Clase B” con dos transistores (I)
Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (I)
RL’ = RL/n2
Rg
+
Q1
VCC
+
-vRL
RL
iC1
iRL
1:1:niC2
+
-vCE1
+
-
vCE2
+ -
Q2
Polarización
ATE-UO EC amp pot 32
Amplificador “Clase B” con dos transistores (II)
Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (II)
iB1
180ºQ1
VCC
iC1
iC2
+
-vCE1
+
-
vCE2
Q2
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
iB1
iB2
iB2
180º
iC1
180º
iC2
180º
iRL
IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
VCC/RL’
ATE-UO EC amp pot 33
Amplificador “Clase B” con dos transistores (III)
Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (III)
iC1
180º
iC2
180º
+VCC
iC1
iC2
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
iRL
RL’ = RL/n2
iC1
180º
iC1
180º
iC2
180º
iC2
180º
+VCC
iC1
iC2
+
-vRL
+
-
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
iRLiRL
RL’ = RL/n2
Recta de carga en continua
Pendiente -1/RL’
t
iCpico
t
iCpico
Punto de trabajo
ATE-UO EC amp pot 34
Amplificador “Clase B” con dos transistores (IV)
Cálculo del rendimiento máximo posible
PRF = iCpico2·RL’/2
PCC = 2·VCC·iCpico/
= iCpico·RL’·/(4·VCC)
= 0,785·iCpico·RL’/VCC
Como:
iCpico max = VCC/RL’, entonces:
max= /4 = 78,5%
Como en el caso de un transistor
IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
VCC/RL’
Recta de carga en continua
Pendiente 1/RL’
t
iCpico
t
iCpico
Punto de trabajo
IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
IB1
iC2
vCE2
IB1
iC2
IB1IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
VCC/RL’
vCE1
iC1
IB1
vCE1
iC1
IB1
iC1
IB1IB1
VCC/RL’
Recta de carga en continua
Recta de carga en continua
Pendiente 1/RL’
Pendiente 1/RL’
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
t
iCpico
Punto de trabajoPunto de trabajoPunto de trabajo
ATE-UO EC amp pot 35
max= 78,5%
Situación con la máxima señal que se puede manejar
Amplificador “Clase B” con dos transistores (V)
Q1
VCC
iC1
iC2
+
-vCE1
+
-
vCE2
Q2
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
Q1
VCC
iC1
iC2
+
-vCE1
+
-
+
-vCE1
+
-
vCE2
+
-
+
-
vCE2
Q2
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
+
-vRL
+
-
+
-vRL
RL
iRL
1:1:n
VCC
vCE1
iC1
IB1
Recta de carga en continua
IB1
iC2
vCE2
Punto de trabajo
VCC/RL’
t
VCC/RL’
t
ATE-UO EC amp pot 36
Ganancia de los amplificadores “Clase A” con bobina, “Clase B” con un transistor y “Clase B” con dos transistores
Por comodidad, calculamos la “Transresistencia” vRL/iB
En todos los casos: vRL= VCC, iB = iC/
2·VCC/RL
vCE
iC
IB
VCC 2·VCC
iC
2·VCC/RL
vCE
iC
IB
vCE
iC
IB
vCE
iC
IB
vCE
iC
IB
vCE
iC
IB
iC
IBIB
VCC 2·VCC
iC
Clase B,
1 Trans.
VCC
vCE1
iC1
IB1
IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC/RL’
iC
iC
VCC
vCE1
iC1
IB1
IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
vCE1
iC1
IB1
iC1
IB1IB1
IB1
iC2
vCE2
IB1
iC2
IB1IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC/RL’
iC
iC
Clase B,
2 Trans.
vRL/iB = RL·
vRL/iB = RL·/2 vRL/iB = RL’·n·
Clase AVCC
iC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
1/RLiC
VCC
iC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
1/RLiC
ATE-UO EC amp pot 37
Comparación entre amplificadores “Clase A”, “Clase B” con un transistor y “Clase B” con dos transistores
AmplificadorRendimiento
máximoGanancia de
tensiónImpedancia de
entrada iCmax Banda
Clase A 50% RL·/rBE Lineal 2·VCC/RL Ancha
Clase B,
1 transistor78,5% RL·/(2·rBE) No lineal 2·VCC/RL Estrecha
Clase B,
2 transistores78,5% RL’·n·/rBE
LinealVCC/RL’ Ancha
rBE = resistencia dinámica de la unión base-emisor
RL’ = RL/n2
Circuitos de polarización en clases A y B
A la base del transistor
+VCC
Polarización
D
R
LCH
C
P
A la base del transistor
+VCC
ATE-UO EC amp pot 38
0
iB
VBE
Clase B
Clase ASobra en el caso del Push-Pull
Circuito resonante
ATE-UO EC amp pot 39
Amplificadores Clase C (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
Q1
L
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
¿Se puede el rendimiento máximo teórico mayor que el 78,5%?
¿Qué hay que sacrificar?
iC
< 180º
ATE-UO EC amp pot 40
¿Cómo conseguir un ángulo de conducción menor de 180º ?
VB+vBE
t
tC
Rg
+
+
-vCE
iC
vg
VB
+
-vBE
iB
iB
vg
vBE
rBE
Amplificadores Clase C (II)
iB = 0• Si t < (-C)/2 o t > (+C)/2,
iB =Rg+rBE
Vg pico·sen(t) – (VB + vBE)• Si (-C)/2 < t < (+C)/2,
Relaciones entre variables:
• vg = Vg pico·sen(t)
ATE-UO EC amp pot 41
Rg
+
+
-vCE
iC
vg
VB
+
-vBE
iB
+ -
RB
CB
Como vg = Rg·iB + VB + vBE + rBE·iB Pequeña
ganancia, ya que parte de vg se pierde para generar VB
Realización física
vBE
rBE
Amplificadores Clase C (III)
ATE-UO EC amp pot 42
Haciendo iB = 0, se obtiene:
C = 2·arcos[(VB + vBE)/Vg pico]
Y por consiguiente:
iB = [sen(t) – cos(C/2)]· Vg pico/(Rg+rBE)
Por tanto, en (-C)/2 < t < (+C)/2, ic vale:
iC = [sen(t) – cos(C/2)]··Vg pico/(Rg+rBE)
El valor de pico de ic vale:
iCpico = [1 – cos(C/2)]··Vg pico/(Rg+rBE)
Es decir:
iB =Rg+rBE
Vg pico·sen(t) – (VB + vBE)
Si (-C)/2 < t < (+C)/2, entonces:
iC = iCpico· 1 – cos(C/2)
sen(t) – cos(C/2)
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-vRL
L
VCC
+
-
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-
+
-vRL
iC
c
iCpico
Amplificadores Clase C (IV) Cálculos (I)
ATE-UO EC amp pot 43
ICiCca1
iCL RL
C +
-vRL
Arm.
iC = iCpico· 1 – cos(C/2)
sen(t) – cos(C/2)
IC = ·1 – cos(C/2)
sen(C/2) – (C/2)·cos(C/2)iCpico
• Componente de continua:
C– senC iCpicoiCca1(t) = · ·sen(t)
1 – cos(C/2)2• Primer armónico:
• Resto de armónicos
El resto de armónicos se cortocircuitan por el condensador
Amplificadores Clase C (V) Cálculos (II)
ATE-UO EC amp pot 44
Circuito equivalente de alterna
Por tanto:
vRL(t) = -RL·iCca1(t)
vce(t) = vRL(t) = -RL·iCca1(t)
iCca1(t)
RL
+
-vRL
iCca1(t)
t
vce = -RL· sen(t)·1 – cos(C/2)
C– senC iCpico
2Es decir:
L
VCC
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-vRL
L
VCC
+
-
+
-vCE RL
+ -iCiRL
C
VCC
+
-
+
-vRL
C– senC iCpicoiCca1(t) = · ·sen(t)
1 – cos(C/2)2
vce = - · iCpico·sen(t)1 – cos(C/2)
C– senC RL
2
RL’ = ·1 – cos(C/2)
C– senC RL
2siendo:
RL’
vce = - RL’·iCpico·sen(t) = - vCE·sen(t)
Amplificadores Clase C (VI) Cálculos (III)
vCE
ATE-UO EC amp pot 45
PRF = (vCE)2/(2·RL) = (iCpico·RL’)2/(2·RL)
iCpico max = vCE_max/RL’ = VCC/RL’
PCC = VCC·IC
= PRF/PCC 4·VCC·[sen(C/2) – (C/2)·cos(C/2)]
iCpico·RL’·[C– senC]= PRF/PCC =
Luego crece con iCpico. Calculamos el valor máximo:
Amplificadores Clase C (VII) Cálculos (IV)
Cálculo del rendimiento
RL’ = ·1 – cos(C/2)
C– senC RL
2siendo:
IC =·[1 – cos(C/2)]
sen(C/2) – (C/2)·cos(C/2)·iCpico
siendo:
4·[sen(C/2) – (C/2)·cos(C/2)]
[C– senC]max=
ATE-UO EC amp pot 46
Representación gráfica de max
100
90
80
70
60
500 90 180 270 360
max [%]
C [º]
100
90
80
70
60
500 90 180 270 360
100
90
80
70
60
500 90 180 270 360
max [%]
C [º] IC
iC
vCE
IB
tvCE
VCC
Ct
iCpico max
-C
2
vCE0
Pend. -1/RL’
2·VCC
Rectas de carga y magnitudes eléctricas con la máxima señal
que se puede manejar
Clase A
Clase B
Clase C (ejempl.)
4·VCC·[sen(C/2) – (C/2)·cos(C/2)]
(VCC - vCE sat)·[C– senC]max real=
Rendimiento máximo real:
Amplificadores Clase C (VIII) Cálculos (V)
ATE-UO EC amp pot 47
Linealidad: Baja
Rendimiento máximo: Alto, 80-90 % (ideal)
Ganancia: Baja
Impedancia de entrada: Muy no lineal
Corriente de colector: Picos altos y estrechos
Ancho de banda: Pequeño
Resumen de características:
Amplificadores Clase C (IX)
Amplificadores Clase C con pulsos de conducción muy estrechos (I)
Circuito resonante
ATE-UO EC amp pot 48
L
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-vRL
El transistor trabaja “casi” en conmutación
iC
• 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(t)
• El rendimiento es bastante alto
iC
L RL
C +
-vRLVCC
ATE-UO EC amp pot 49
Modulador de amplitud
Q1
L
VCC
+
-vCE
RL
+ -iC
C
VCC’
+
-vRL
+-
Amplificador de potencia
de BF
VCC’
+
-
vtr
iC
vRL
vtr
VCC’ = VCC+vtr
vCC’
vCC
Amplificadores Clase C con pulsos de conducción muy estrechos (II)
Amplificadores Clase D (I)
+
-vRL
D1
RL
L
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-vA
iL
+ -
VCC/2
iL
vRL
ATE-UO EC amp pot 50
Circuito básico
vAVCC/2
-VCC/2
Son amplificadores conmutados
Amplificadores Clase D (II)
L +
-vRL
D1
RL
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-vA
iL
+ -
VCC/2
ATE-UO EC amp pot 51
vAVCC/2
-VCC/2= + Armónicos
vRL
vRL
vRL = (VCC/2)·4/= 2·VCC/
Luego la tensión de salida es proporcional
a la alimentación Puede usarse como
modulador de amplitud
Análisis
• Menor frecuencia de operación debido a que los transistores trabajan en conmutación
Amplificadores Clase D y amplificadores Clase E (I)
ATE-UO EC amp pot 52
iC1
iC2
vA
iL
Clase D Clase EvAiL
iC1
iC2
iD2
iD1
vA
iL
Conmutación forzada en los diodos: salen de conducción cuando entran los transistores en conducción
Conmutación natural en los diodos: salen de conducción cuando se invierte la corriente por resonancia
C1
C2
Ejemplo de esquema real de amplificador de potencia (obtenidos del ARRL Handbook 2001)
Amplificador lineal Clase B en Push-Pull
ATE-UO EC amp pot 53
Polarización
Push-Pull
Filtro pasa-bajos
El amplificador de potencia de RF del Iler 40 (I)
Esta formado por 3 etapasATE-UO EC amp pot 54
Amplificador de potencia de RF
Entrada
El amplificador de potencia de RF del Iler 40 (II)
Filtro pasabajos de 7 MHz
Etapa en Clase A(polarización automática)
Circuito doblemente sintonizado a 7 MHz
Etapa en Clase A
(polarización automática)
Etapa en Clase B
Polarización en Clase B
TrafoAutotrafo
Realimentación
Realimentación
Realimentación
Realimentación
Realimentación
ATE-UO EC amp pot 55
![Impacto geométrico en el desempeño de osciladores ... · estructuras de osciladores resonantes de alta velocidad tales como: osciladores diferenciales distribuidos [4], osciladores](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/5e9f60eb60245a139004cc4e/impacto-geomtrico-en-el-desempeo-de-osciladores-estructuras-de-osciladores.jpg)
![05-OSCILADORES SENOIDALES [Modo de compatibilidad]...Tipos de Osciladores OSCILADORES No sintonizados -RC Oscilador por desplazamiento de Fase. Oscilador en puente de Wien. OSCILADORES](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/5ed35d4b30360520fb23a99f/05-osciladores-senoidales-modo-de-compatibilidad-tipos-de-osciladores-osciladores.jpg)
