Amplificador Pwm

Perspectiva

Amplificador en clase D para audio
ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Finalmente los amplificadores de señal basados en conmutación están haciendo su aparición de una forma sólida en el mercado del audio profesional. En el presente artículo se expone a grandes rasgos las características del amplificador en clase D para señales de audio.
FRANCISCO JOSÉ GONZÁLEZ ESPÍN (1), EMILIO FIGUERESAMORÓS(2), GABRIEL GARCERÁ SAN FELIÚ (2) Y JESÚS SANDIA PAREDES (2) (1) VMB ESPAÑOLA S.A. DPTO. I+D+I (2) GRUPO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS INDUSTRIALES (GSEI) (UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA (UPV))

Figura 1. Amplificador en clase A emisor común simplificado.

l amplificador en un sistema de audio será el encargado de amplificar la entrada hasta un cierto nivel capaz de manejar el altavoz demanera que el sonido pueda ser escuchado con una presión sonora adecuada al espacio a sonorizar. Cuando estos espacios son grandes, la cantidad de presión necesaria necesita de grandes cantidades de potencia eléctrica que debe suministrarse a los altavoces siguiendo la referencia de la señal de audio original. En estos casos se precisa de amplificadores capaces de controlar el altavoz de la maneramás precisa posible, a la par de suministrar la potencia requerida, respetando en todo

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momento la dinámica propia del programa musical. Tradicionalmente se han empleado amplificadores donde el transistor de potencia opera en su zona lineal. Éstas son algunas de las topologías más utilizadas: - Amplificador en clase A. En esta modalidad todos los elementos activos de la etapa de salida seencuentran conduciendo en su zona lineal durante la amplificación. Se emplean en equipos hi-fi donde el rendimiento no es importante, dado que presentan una distorsión armónica muy reducida. - Amplificador en clase B. En el amplificador en clase B se emplean dos elementos activos en la etapa de salida, de manera que cada uno de ellos conduce tan sólo en el semiciclo positivo o negativo de la señalde entrada. De esta manera se consigue un mejor rendimiento debido a que el transistor tan sólo conduce durante el 50% del ciclo completo, pero con mayor distorsión originada por la zona de transición o “crossover”. - Amplificador en clase AB. En esta configuración se permite que los dos transistores de la etapa de salida conduzcan al mismo tiempo durante un breve instante de tiempo para evitarla distorsión en los cruces por cero. Dado que puede alcanzarse un rendimiento mayor que en clase A con menor distorsión que en clase B es el más comúnmente usado. - Amplificador en clase H. En estos dos tipos de amplificadores se dispone de dos niveles de alimentación distintos que permiten evitar las pérdidas en los elementos activos cuando el amplificador no trabaja a plena potencia. Estosamplificadores presentan las ventajas de los amplificadores en clase AB respecto a distor-

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Mundo Electrónico Octubre 2006 /379

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AMPLIFICADOR CLASE D

Figura 2. Amplificador en clase B simplificado.

as expuestas hasta ahora aumenta hasta valores superiores al 90%. Esto permite diseños más compactos y menos pesados. El empleo de un bucle de control en lazo cerrado es muyimportante para conseguir niveles de distorsión armónica similares a los diseños tradicionales. En este tipo de amplificador, la señal de audio es codificada mediante PWM o modulación de ancho de pulso, de manera que la información de amplitud y frecuencia está contenida en el ciclo de trabajo de la conmutación de los transistores de la etapa de potencia. Los bloques que forman el amplificador sonlos siguientes: - Etapa de entrada. En esta etapa se encuentra el control de ganancia, filtrado paso bajo para evitar inestabilidad del lazo de control y el desbalanceador. - Control. Para mejorar la THD (distorsión armónica total) del sistema puede emplearse un control de tensión en lazo cerrado. Se realimenta la tensión de salida filtrada para compensar el desfase introducido por el filtro y...