Amplificadores Lineales de Potencia



Universidad APEC
Escuela de Ingeniería

Sistemas de Transmisión de Radio Frecuencia
(TEC-634)

Amplificadores de potencia
Natividad Ortiz Pol, 2013-0352

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 susclases de operación; es decir, clases A, B, C, D, E, F, G, H y S. Salvo los 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 diseñador.Los amplificadores de potencia de RF clase A y B se consideran amplificadores lineales de potencia, y tienen una ganancia de potencia apreciable; producen una réplica amplificada del voltaje de señal de entrada o de la onda de corriente y se usan comúnmente en trasmisores SSB (Single Sideband/Banda Lateral Sencilla), donde se requiere la reproducción exacta de la envolvente y de la fase de laseñal. Los circuitos sintonizados o los filtros de paso 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 del amplificador depoder, se pueden dividir en tres categorías.



La figura anterior describe las relaciones de las señales deseadas con las señales no deseadas, 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
Productos de distorsión por intermodulación (IMD): Están identificados en lafigura como ordenes tercero, quinto, séptimo y noveno. Los productos IMD son prominentes cerca de la frecuencia portadora. Causan distorsión en la señal recibida e interferencia de canales adyacentes o ambas.
Otras señales no deseadas incluyen oscilaciones sub armónicas y parasitas y productos de mezclador; se les llama productos espurios o simplemente “spurs”.

En un amplificador de potencia 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.

Antes se utilizaban los transistores de unión bipolares (BJT) en las aplicaciones de potencia de RF. Los dispositivos MOSFET verticales (VMOS) se fueron incorporando en muchos nuevos diseños, en virtud de su facilidad de polarización einmunidad a la ruptura secundaria.

Para asegurar la confiabilidad del AP, el diseñador debe prestar atención cuidadosa a especificaciones del transistor tales como:
Voltajes y corrientes máximos de base (compuerta) y colector (drenaje): aunque el diseñador debe observar con todo cuidador de qué manera la especificación dada se relaciona con otras condiciones de circuito, como polarización de base.Temperatura de unión máxima
Condiciones de operación que conduzcan a ruptura secundaria en los BJTs: 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 interpretar cuidadosamente, pues los datos proporcionados manuales se relacionan a menudo con laaplicación del dispositivo, más que con sus especificaciones máximas.

Dos parámetros que son muy útiles para comparar diferentes configuraciones y clases de operación de los AP:
Eficiencia de salida de potencia (η): se define como la razón entre la potencia de salida RF y la potencia de entrada de c.c. del circuito de colector.
Capacidad de salida de potencia normalizada (Pmáx): se define como máxima...