Amplificadores de potencia

• Proporciona la ganancia en potencia necesaria manteniendo un bajo nivel de
distorsión y un rendimiento lo más alto posible
• Último dispositivo activo de la cadena de audio, alimenta directamente los altavoces
– Impedancias habituales: 2, 4, 8, 16 ohm
• Acoplo en tensión
– Baja impedancia de salida
– Amplificador como generador de tensión ideal
• Elevada potencia
– 25W a 15000W
• Tensiones y corrientes en la carga (altavoz)
– Hasta 200-300V!
– Hasta 300A!
– Elevada disipación de calor (ventilación)

• Estructura

– Etapa de entrada
– Etapa intermedia excitadora (driver)
– Etapa de salida de potencia
– Red de realimentación negativa

• Etapa de entrada
– Proporciona una elevada impedancia de entrada (decenas de K􀀺) 􀂟 corriente
de entrada pequeña (acoplo en tensión)
– Garantiza la estabilidad y reduce la distorsión del amplificador (realimentación
negativa global)
• No es necesario que la etapa de potencia sea estabilizada
– Entrada balanceada/no balanceada
– Entradas balanceadas electrónicamente mediante un amplificador diferencial

• Etapa excitadora (driver)
– Elevada impedancia de entrada (acoplo en tensión)
– Proporciona la ganancia de voltaje necesaria
• Control de volumen por ajuste manual o electrónico
• Ganancias en voltaje entre 30 y 60dB
– Típicamente configuración en clase A con montaje simétrico para evitar
distorsión de armónicos impares

• Etapa de potencia o de salida
– Elevada impedancia de entrada
– Ataca directamente al sistema de altavoces
• Acoplo en tensión con los altavoces (fuente ideal de voltaje)
• Impedancia de los altavoces del orden de 8 ohm elevada corriente de salida
– Proporciona la ganancia de corriente necesaria (potencia)
– Elevada disipación de calor

Clases de amplificadores de potencia
• Clase A
– Punto de trabajo en el centro de la recta de carga (excursión de salida máxima)
– Transistor siempre en activa menor distorsión
– Máxima pérdida de potencia cuando no hay entrada
– Rendimiento máximo teórico del 50%
• 20-30% en la práctica para tonos puros
• 2-10% en programas reales
– Aplicaciones: amplificadores domésticos, preamplificadores, etapas
intermedias en amplificadores de potencia

• Ventajas de la clase A
– No presentan distorsión de cruce (transistor(es) siempre en conducción)
– Distorsión total armónica (THD) reducida
– Consumo de corriente constante
– Disipación de calor constante
– Mayor estabilidad con la temperatura
– Circuitería más sencilla

• Desventajas
– Reducida eficiencia
– Mayor consumo de corriente
– Fuentes de alimentación más compleja
– Mayor necesidad de disipación
– Equipos más grandes y pesados

• Clase B
– Transistor polarizado en corte
– Entra en activa durante el medio ciclo positivo de la señal
– En ausencia de señal no se consume potencia
– Mayor margen dinámico a la entrada
– Rendimiento máximo del 78.5% (50-65% en la práctica)
– Introduce mucha distorsión armónica no se utiliza en aplicaciones de audio

• Clase B con montaje simétrico complementario (push-pull)
– Utiliza dos transistores complementarios (NPN-PNP) trabajando en oposición
de fase, polarizados en corte
– Cada transistor entra en activa durante medio ciclo de la señal
– Se reduce la distorsión armónica (THD)
– Aparece una nueva distorsión: distorsión de cruce (crossover distortion) debido
al umbral de voltaje necesario para que entre en conducción el transistor
• Muy apreciable en señales de pequeño nivel

• Clase AB con montaje simétrico complementario
– Polarización de los transistores en el límite de la zona activa (menor eficiencia)
– Transistor en activa durante un poco más de un ciclo de la señal de entrada,
evitando la distorsión de cruce
– Disipación (temperatura) dependiente del programa sonoro
– Necesidad de compensación de la polarización por variación del umbral de
conducción con la temperatura (under-bias, over-biased)
La sobrepolarización también da lugar a distorsión de cruce
– La disminución de la distorsión de cruce pone de manifiesto una nueva distorsión
en HF por retardos en la conmutación a región activa (más notable con BJT's)