Amplificador de potencia

Compilado, anexado y redactado por el Ing. Oscar M. Santa Cruz - 2003

Cap. 10,- AMPLIFICADORES LINEALES DE
POTENCIA
Los amplificadores de potencia (AP) se usan cuando la eficiencia y la salida de potencia de un circuito
amplificador son las consideraciones importantes. Los diversos tipos de AP se identifican por sus clases de operación; es decir, clases A, B, C, D, E, F, G, H, y S. Salvolos de clase A, los demás tipos de amplificador se diferencian fácilmente de los de señal débil por sus configuraciones de circuitos, sus métodos de operación o por
ambos. No hay una línea definida de separación entre los amplificadores clase A y los de señal débil; la elección
de términos depende de la intención del estudiante.
Los amplificadores de potencia de RF clase A y B se considerarán eneste resumen. Estos amplificadores
tienen una ganancia de potencia apreciable; producen en una réplica amplificada del voltaje de señal de entrada
o de la onda de corriente y se usan comúnmente en transmisores SSB y multimodo, donde se requiere la reproducción exacta de la envolvente y de la fase de la señal. (La amplificación de RF lineal también se puede realizar con otros tipos deamplificadores de potencia (APs). Los circuitos sintonizados o los filtros pasa bajo no son
componentes integrales de los amplificadores clase A o B; no obstante, se incluyen a menudo para asegurar la
supresión adecuada de armónicas.
Como el ancho de banda de una señal de RF común es una fracción pequeña de la frecuencia de portadora
(y del ancho de banda del AP), las señales no deseadas a la salida delamplificador de poder, se pueden dividir
en tres categorías. La figura 12.1 describe las relaciones de estas señales con la señal deseada, que en este caso
consiste de dos tonos de amplitudes iguales de frecuencias fc ±fm. La no linealidad del amplificador produce dos
tipos de señales no “deseadas”: llamadas armónicas y los productos de distorsión por intermodulación (IMD).
Los productos IMD(identificados como órdenes tercero. quinto, séptimo y noveno en la figura 12.1) son prominentes cerca de la frecuencia de portadora. Causan distorsión en la señal recibida e interferencia de canal adyacentes o ambas. Otras señales no deseadas incluyen oscilaciones subarmónicas y parásitas y productos de mezclador; se les llama productos espurios o simplemente "spurs". En un amplificador depotencia de RF, las armónicas y alguno de los productos espurios se pueden eliminar con filtros; sin embargo, los IMD generados deben
ser de un nivel aceptablemente bajo.

Figura 12.1 Productos de distorsión en un AP de RF
Los transistores de unión bipolares (BJT) se usaron en la mayoría de las aplicaciones de potencia de RF antes de la confección de este texto. Los dispositivos MOSFET verticales(VMOS) desarrollados recientemente se
fueron incorporando en muchos nuevos diseños, en virtud de su facilidad de polarización e inmunidad a la ruptura secundaria. En consecuencia, se usan los dispositivos BJT y VMOS, dando atención a sus características
relevantes y a las diferencias asociadas en diseño. (Se aplican, por lo general, los mismos principios de diseño al
equipo de tubos de vacío dealta potencia).
Para asegurar la confiabilidad del AP, el estudiante debe prestar atención cuidadosa a especificaciones de
transistor tales como voltajes y corrientes máximos de base (compuerta) y colector (drenaje); temperatura de
unión máxima y condiciones de operación que conduzcan a ruptura secundaria en los BJTs. El significado de las
especificaciones de corriente y pico de voltaje esevidente, aunque el estudiante debe observar con todo cuidado
de qué manera la especificación dada se relaciona con otras condiciones de circuito, como polarización de base.
La ruptura secundaria se origina por el valor excesivo del producto instantáneo de voltaje y corriente del colector dando lugar a una mancha caliente dentro del transistor.
Las especificaciones del dispositivo se deben...