El documento describe diferentes tipos de amplificadores de potencia de radiofrecuencia (RF). Estos incluyen amplificadores clase A con diferentes métodos de polarización, como con la carga en el circuito de polarización, fuente de corriente, resistencia de colector o bobina de choque en el colector. El amplificador clase A con polarización por bobina de choque en el colector puede lograr un rendimiento máximo del 50% al permitir que toda la componente de alterna de la corriente circule por la carga sin disipación en el elemento de polar

1. Electrónica de Comunicaciones
CONTENIDO RESUMIDO:
1- Introducción
2- Osciladores
3- Mezcladores.
4- Lazos enganchados en fase (PLL).
5- Amplificadores de pequeña señal para RF.
6- Filtros pasa-banda basados en resonadores piezoeléctricos.
7- Amplificadores de potencia para RF.
8- Demoduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).
9- Demoduladores de ángulo (FM, FSK y PM).
10- Moduladores de amplitud (AM, DSB, SSB y ASK).
11- Moduladores de ángulo (PM, FM, FSK y PSK).
12- Tipos y estructuras de receptores de RF.
13- Tipos y estructuras de transmisores de RF.
14- Transceptores para radiocomunicaciones
ATE-UO EC piezo 00

2. 7- 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
η = PRF/PCC

3. iC
π 2π0
t
iC
π 2π0
t
iC
π 2π0
t
Concepto de “Clase” de un transistor en un amplificador
(I)
Clase A:
conducción durante 2π
Clase B:
conducción durante π
Clase C:
conducción < π
ATE-UO EC amp pot 02
iC
Amplificador de
potencia de RF
RL
Rg
+
Q1

4. 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

5. ATE-UO EC amp pot 04
Tipos de amplificadores de potencia de RF
Rg
Amplificador
de potencia
de RF
+
RL
VCC
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.

6. 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

7. 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 = ic1
2
·RL/2 PCC = ic1·VCC
η = PRF/PCC = ic1·RL/(2·VCC)
Elegimos un
punto de trabajo
Luego η crece con iC1. Pero el crecimiento de iC1 tiene un límite

8. 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
ηmax = ic1·RL/(2·VCC) con iC1 = VCC/2RL
Por tanto: ηmax = 1/4 = 25%
¡El 25% es un rendimiento máximo muy bajo!
iC1 = VCC/2RL
t
vCE1 = VCC/2t

9. ATE-UO EC amp pot 08
Amplificador “Clase A” con polarización
por fuente de corriente (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
+ -

10. ATE-UO EC amp pot 09
Amplificador “Clase A” con polarización
por fuente de corriente (II)
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
iC iL
+ -
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
iC iL
+ -
Realización física de la fuente de corriente
+
-
La tensión en la fuente de corriente debe ser la mostrada
+
-

11. ATE-UO EC amp pot 10
Amplificador “Clase A” con polarización
por fuente de corriente (III)
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
iC iL
+ -
+
-
IB
iC
vCE
VCC/RL
VCC
Recta de
carga en
continua
Recta de carga en alterna
con pendiente 1/RL
Elección del punto de trabajo para un valor de IC
Esta es la recta de carga de alterna con mayores niveles
de tensión y corriente y compatible con tensión positiva
en la fuente de corriente

12. ATE-UO EC amp pot 11
Amplificador “Clase A” con polarización
por fuente de corriente (IV)
t
vCE1
t
IC
VCC/RL
VCC
IB
iC
vCE
Recta de
carga en
continua
Recta de carga en alterna
PRF = Ic
2
·RL/2 PCC = Ic·VCC η = Ic·RL/(2·VCC)
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
iC iL
+ -
+
-
vCE1
Luego η crece con IC y tiene el límite en IC = VCC/2RL.

13. ATE-UO EC amp pot 12
Amplificador “Clase A” con polarización
por fuente de corriente (V)
t
vCE1
PRF = Ic
2
·RL/2 PCC = Ic·VCC η = Ic·RL/(2·VCC)
Con IC = VCC/2RL, ηmax = 1/4 = 25%.
¡Sigue siendo muy bajo!
Q1
IC
RL
VCC
+
-
vCE
iC iL
+ -
+
-
vCE1
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
+ -
+
-
+
-
vCE1
t
IC
VCC/RL
VCC
IB
iC
vCE
Recta de carga
en continua
Recta de carga en alterna

14. ATE-UO EC amp pot 13
Amplificador “Clase A” con polarización
por resistencia de colector (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
Q1
RC
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iL

15. ATE-UO EC amp pot 14
Amplificador “Clase A” con polarización
por resistencia de colector (II)
VCC
iC
IB
vCE
VCC/RL
Recta de
carga en
continua
iC1
vCE1
Punto de trabajo
Recta de carga en alterna con
pendiente -(RC+RL)/(RL·RC)
¿Cómo debe elegirse RC para obtener rendimiento máximo?
¿Cuál será el rendimiento máximo?
No demostrado aquí: Condición de rendimiento máximo es
RC = 2·RL y ηmax = 1/(6 + 4· 2) = 8,57%. ¡Aún mas bajo!
Q1
RC
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iL

16. ATE-UO EC amp pot 15
Resumen de los amplificador “Clase A” (hasta ahora)
• Toda la componente
de alterna de iC circula
por la carga.
• Pero en la carga se
disipa continua.
Q1
RC
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iL
Q1
RC
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iL
Q1
RC
VCC
+
-
vCE RL
+ -
RL
+ -iC
iL
ηmax = 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
+ -
+
-
+
-
ηmax = 25%
Q1
iCRL
VCC
+
-
vCE
Q1
iCRL
VCC
+
-
vCE
ηmax = 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?

17. ATE-UO EC amp pot 16
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iRL
La bobina LCH debe presentar una impedancia
mucho mayor que RL a la frecuencia de trabajo

18. ATE-UO EC amp pot 17
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (II)
Circuito equivalente al básico
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE RL
+ -iC
iRL
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.

19. ATE-UO EC amp pot 18
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (III)
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

20. ATE-UO EC amp pot 19
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (IV)
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?

21. ATE-UO EC amp pot 20
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (V)
t
vCE
VCC
iC
IB
Recta de carga
en continua
iC1
VCC+iC1·RL
PRF = (ic1·RL)2
/(2·RL)
PCC = ic1·VCC
η = PRF/PCC = ic1·RL/(2·VCC)
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE
RL
iC
iRL
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE
RL
iC
iRL
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 ηmax = 1/2 = 50%.
¡Ha mejorado, pero sigue siendo bajo!

22. ATE-UO EC amp pot 21
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (VI)
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
iC
iRL
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE
RL
iC
iRL
¿Cuál es el rendimiento cuando la
señal es no es la máxima posible?
ηmax = 50%.

23. ATE-UO EC amp pot 22
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (VII)
Situación con señal menor que la máxima que se puede manejar
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE
RL
iC
iRL
Q1
LCH
VCC
+
-
vCE
RL
iC
iRL
VCC
Recta de carga
en continuaiC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pend. -1/RL
t
∆vCE
t
∆iC
PRF = (∆vCE)2
/(2·RL)
PCC = VCC
2
/RL
η = PRF/PCC = 0,5·(∆vCE/VCC)2

24. t
vCE 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 (VIII)
Con transistores reales
(no idealizados)
PRF = (VCC-vCE sat)2
/(2·RL)
PCC = VCC·(VCC-vCE sat)/RL
η = 0,5·(VCC-vCE sat)/ VCC
ATE-UO EC amp pot 23

25. ATE-UO EC amp pot 24
Amplificador “Clase A” con polarización
por bobina de choque en el colector (IX)
Señal modulada en amplitud
VCC
Recta de carga
en continuaiC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pend. -1/RL
t
vp
vm
vce(ωmt, ωpt)
vce(ωmt, ωpt) = ∆vCE(ωmt)·sen(ωpt)
∆vCE(ωmt) = vp[1 + m·sen(ωmt)]
m = vm/vp
η(ωmt) = 0,5·[∆vCE (ωmt)/VCC]2
⇒
η(ωmt) = 0,5·(vp/VCC)2
·[1 + m·sen(ωmt)]2
ηmed = 0,5·(vp/VCC)2
·[1 + m2
/2]
ηmed max ⇒ vp = VCC/2, m = 1
ηmed max = 0,125·[1 + 1/2] = 18,75%
¡Vuelve a ser muy bajo!

26. Circuito resonante a la
frecuencia de la señal de RF
ATE-UO EC amp pot 25
Amplificador “Clase B” con un único transistor (I)
Circuito básico
Rg
+
Polarización
iC
180º
Q1
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL

27. ATE-UO EC amp pot 26
Amplificador “Clase B” con un único transistor (II)
Equivalente
Equivalente (salvo
para la tensión
sobre la fuente)
iC
180º
Q1
L
VCC+
-
vCE
RL
iC
iRL
C
+
-
vRL
iC
180º
iC L
RLC
iRL
+
-
vRL
iC
180º
Q1
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL

28. iC
L RL
C +
-
vRL
ATE-UO EC amp pot 27
Amplificador “Clase B” con un único transistor (III)
IC iCpico/π
IC
180º
iCca
iCpico(1-1/π)
iCca
Circuitos equivalentes (I)
No genera tensión en la carga
iC
L RL
CiC
180º
iCpico
+
-
vRL

29. ATE-UO EC amp pot 28
Amplificador “Clase B” con un único transistor (IV)
L RL
C +
-
vRL
iCca(ωt) iRL(ωt)
Circuitos equivalentes (II)
180º
iCca
iCpico(1-1/π)
iCca1
iCpico/2
=
iCca1
+ Armónicos
Arm.
Los armónicos se
cortocircuitan por el
condensador
iCca1 (ωt) = (iCpico/2)·sen(ωt)
vRL(ωt) = RL·iRL(ωt) = -RL·iCca1(ωt)
vRL(ωt) = -RL·(iCpico/2)·sen(ωt)
iCca1
iCpico/2
iCca1
RL
+
-
vRL
iRL

30. vCE
iC
IB
ATE-UO EC amp pot 29
Amplificador “Clase B” con un único transistor (V)
Rectas de carga, punto de
trabajo (estático) y excursión
del punto de trabajo
iC
180º
Q1
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL
VCC
Recta de carga
en continua
Pendiente 0
Pendiente
-2/RL
2·VCC/RL
t
∆vCE
180º
t
iCpico
Punto de trabajo
Llamamos vce a la componente de alterna
de vCE. Entonces:
vce(ωt) = vRL(ωt) = -RL·(iCpico/2)·sen(ωt) ⇒
vce(ωt) = -(RL /2)·iCpico·sen(ωt) = -(RL /2)·iC
Por tanto:
∆vCE = iCpico·RL/2

31. ATE-UO EC amp pot 30
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VI)
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
t
∆vCE
180º
t
iCpico
Punto de trabajo
Q1
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL
Q1
L
VCC
+
-
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
+
-
vRL
PRF = (∆vCE)2
/(2·RL) = (iCpico·RL)2
/(8·RL)
PCC = VCC·iCpico/π
η = PRF/PCC = iCpico·RL·π/(8·VCC)
El máximo valor de iCpico es iCpico max = 2·VCC/RL y por tanto:
ηmax = π/4 = 78,5% ¡Ha mejorado notablemente!
iCpico/π

32. ATE-UO EC amp pot 31
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VII)
180º
t
Q1
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL
Q1
L
VCC
+
-
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
+
-
vRL
ηmax = π/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

33. ATE-UO EC amp pot 32
Amplificador “Clase B” con un único transistor (VIII)
Cálculo de la potencia máxima disipada en el transistor, PTr
PRF = (iCpico·RL)2
/(8·RL)
PCC = VCC·iCpico/π
PTr = PCC - PRF ⇒
PTr = VCC·iCpico/π - (iCpico·RL)2
/(8·RL)
PTr tiene un máximo en:
iCpico PTmax = 4·VCC/(π·RL)
Nótese que:
iCpico PTmax < iCpico max = 2·VCC/RL
PTrmax = 2·VCC
2
/(π2
·RL)
La potencia máxima de RF es:
PRF max = (iCpico max·RL)2
/(8·RL) ⇒
PRF max = VCC
2
/(2·RL)
Por tanto:
iCpico/π
vCE
iC
IB
VCC
Recta de carga en
continua
2·VCC/RL
t ∆vCE
180º
t
iCpico

34. Con transistores reales (no idealizados)
PRF = (VCC-vCE sat)2
/(2·RL)
PCC = VCC·2·(VCC-vCE sat)/(π·RL)
η = π·(VCC-vCE sat)/(4·VCC) ⇒
η = 0,785·(VCC-vCE sat)/VCC ATE-UO EC amp pot 33
Amplificador “Clase B” con un único transistor (IX)
VCC
Recta de carga
en continuaiC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
Pendiente
-2/RL
t
vCE sat
VCC-vCE sat
2·(VCC-vCE sat)/RL
180ºt

35. ATE-UO EC amp pot 34
Amplificador “Clase B” con un único transistor (X)
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(ωmt) = vp[1 + m·sen(ωmt)]
m = vm/vp
PRF = [∆vCE(ωmt)]2
/(2·RL)
PCC = VCC·iCpico(ωmt)/π
∆vCE(ωmt) = iCpico(ωmt)·RL/2 ⇒
PCC = VCC·2·∆vCE(ωmt)/(π·RL)
η = PRF/PCC = π·∆vCE(ωmt)/(4·VCC)
η = 0,785·vp[1 + m·sen(ωmt)]/VCC
ηmed = 0,785·vp/VCC
t
∆vCE(ωmt)
iCpico(ωmt)
vp
vm

36. ATE-UO EC amp pot 35
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

37. ATE-UO EC amp pot 36
Amplificador “Clase B” con dos transistores (II)
Circuito básico: Montaje en contrafase o Push-Pull (II)
iB1
180º
Q1
VCC
iC1
iC2
+
-
vCE1
+
-
vCE2
Q2
+
-
vRL
RL
iRL
1:1:n
iB1
iB2
iB2
180º
iC1
180º
iC2
180º
iRL

38. IB1
iC2
vCE2
VCC/RL’
VCC
vCE1
iC1
IB1
VCC/RL’
ATE-UO EC amp pot 37
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

39. ATE-UO EC amp pot 38
Amplificador “Clase B” con dos transistores (IV)
Cálculo del rendimiento máximo posible
PRF = iCpico
2
·RL’/2
PCC = 2·VCC·iCpico/π
η = iCpico·RL’·π/(4·VCC) ⇒
η = 0,785·iCpico·RL’/VCC
Como:
iCpico max = VCC/RL’, entonces:
ηmax = π/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

40. ATE-UO EC amp pot 39
ηmax = 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

41. ATE-UO EC amp pot 40
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/β
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·β
∆vRL/∆iB = RL·β/2 ∆vRL/∆iB = RL’·n·β
Clase A
VCC
iC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
1/RL
∆iC
VCC
iC
IB
vCE
2VCC
2·VCC/RL
1/RL
∆iC

42. ATE-UO EC amp pot 41
Comparación entre amplificadores “Clase A”, “Clase B”
con un transistor y “Clase B” con dos transistores
Amplificador
Rendimiento
máximo
Ganancia de
tensión
Impedancia de
entrada
iCmax Banda
Clase A 50% RL·β/rBE Lineal 2·VCC/RL Ancha
Clase B,
1 transistor
78,5% RL·β/(2·rBE) No lineal 2·VCC/RL Estrecha
Clase B,
2 transistores
78,5% RL’·n·β/rBE
Lineal
VCC/RL’ Ancha
rBE = resistencia dinámica de la unión base-emisor
RL’ = RL/n2

43. 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 42
0
iB
VBE
Clase B
Clase A
Sobra en el caso
del Push-Pull

44. Circuito
resonante
ATE-UO EC amp pot 43
Amplificadores “Clase C”
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

45. ATE-UO EC amp pot 44
Amplificadores “Clase C” lineales (I)
¿Cómo conseguir un ángulo de conducción menor de 180º ?
VB+vγBE
t
t
φC
Rg
+
+
-
vCE
iC
vg
VB
+
-
vBE
iB
iB
vg
¿Cómo conseguir proporcionalidad entre iB y vg?
vγBE
rBE

46. Amplificadores “Clase C” lineales (II)
iB = 0• Si ωt < (π-φC)/2 o ωt > (π+φC)/2,
iB =
Rg+rBE
Vg pico·sen(ωt) – (VB + vγBE)
• Si (π-φC)/2 < ωt < (π+φC)/2,
Para conseguir proporcionalidad
entre iB y vg debe cumplirse:
- Que VB+vγBE varíe
proporcionalmente a Vg pico.
- Que φC no varíe.
Relaciones entre variables:
• vg = Vg pico·sen(ωt)
• φC = 2·arcos[(VB + vγBE)/Vg pico]
ATE-UO EC amp pot 45
VB+vγBE
t
t
vg
φC
iB

47. ATE-UO EC amp pot 46
Amplificadores “Clase C”
lineales (III)
Rg
+
+
-
vCE
iC
vg
VB
+
-
vBE
iB
+ -
RB
CB
VB = (Vg pico – vγBE)·RB/(RB + Rg + rBE)
VB + vγBE = Vg pico·RB/(RB + Rg + rBE) + vγBE·(Rg + rBE)/(RB + Rg + rBE)
Si Vg pico·RB >> vγBE·(Rg + rBE), entonces:
VB + vγBE ≈ Vg pico·RB/(RB + Rg + rBE) es decir, proporcionalidad.
¡Ojo! como: vg = VB + vγBE + (Rg + rBE)·iB si vg >> vBE ⇒
Pequeña ganancia.
Realización física
vBE = vγBE + iB·rBE
vγBE
rBE

48. ATE-UO EC amp pot 47
Amplificadores “Clase C” lineales (IV)
φC = 2·arcos[(VB + vγBE)/Vg pico]
Entonces:
iB = [sen(ωt) – cos(φC/2)]· Vg pico/(Rg+rBE)
y, por tanto:
iC = [sen(ωt) – cos(φC/2)]·β·Vg pico/(Rg+rBE)
El valor de pico vale:
iCpico = [1 – cos(φC/2)]·β·Vg pico/(Rg+rBE)
Es decir:
iB =
Rg+rBE
Vg pico·sen(ωt) – (VB + vγBE)
Como:
iC = iCpico·
1 – cos(φC/2)
sen(ωt) – cos(φC/2)
β
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL
β
L
VCC
+
-
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
+
-
vRL
iC
φc
ICpico

49. ATE-UO EC amp pot 48
Amplificadores “Clase C” lineales (V)
IC
iCca1
iC
L RL
C +
-
vRL
Arm.
iC = iCpico·
1 – cos(φC/2)
sen(ωt) – cos(φC/2)
IC = ·
1 – cos(φC/2)
sen(φC/2) – (φC/2)·cos(φC/2)iCpico
π
• Componente de continua:
φC– senφC
iCpico
iCca1(ωt) = · ·sen(ωt)
1 – cos(φC/2)2π
• Primer armónico:
• Resto de armónicos
El resto de
armónicos se
cortocircuitan por el
condensador

50. ATE-UO EC amp pot 49
Circuito equivalente de alterna
Por tanto:
vRL(ωt) = -RL·iCca1(ωt)
vce(ωt) = vRL(ωt) = -RL·iCca1(ωt)
iCca1(ωt)
RL
+
-
vRL
Amplificadores “Clase C” lineales (VI)
iCca1(ωt)
t
vce = -RL· sen(ωt)·
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
iCpico
2π
Es decir:
β
L
VCC
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
vRL
β
L
VCC
+
-
+
-
vCE
RL
+ -iC
iRL
C
VCC
+
-
+
-
vRL
φC– senφC
iCpico
iCca1(ωt) = · ·sen(ωt)
1 – cos(φC/2)2π
vce = - · iCpico·sen(ωt)
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
RL
2π

51. Pend.
-1/RL’
vCE
iC
IB
ATE-UO EC amp pot 50
Rectas de carga, punto de
trabajo (estático) y excursión
del punto de trabajo
Recta de
carga
t
∆vCE
VCC
Recta de carga
en continua
Amplificadores “Clase C” lineales (VII)
Como:
vce = - · iCpico·sen(ωt)
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
RL
2π
Entonces:
∆vCE = · iCpico
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
RL
2π
Es decir:
∆vCE = RL’·iCpico
RL’ = ·
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
RL
2π
siendo:
φC
t
iCpico
π-φC
2
vCE0
Cálculo de vCE0:
vCE0 = VCC – ∆vCE·cos(φC/2)
Valor de la pendiente de la
“recta de carga”:
-1/[RL’·(1 – cos(φC/2)]

52. ATE-UO EC amp pot 51
Cálculo del rendimiento máximo posible (I)
PRF = (∆vCE)2
/(2·RL) = (iCpico·RL’)2
/(2·RL)
iCpico max = vCE0 min/[RL’·(1 – cos(φC/2)] = [VCC(1 – cos(φC/2))]/[RL’·(1 – cos(φC/2)] ⇒
iCpico max = VCC/RL’
IC
Amplificadores “Clase C” lineales (VIII)
iC
vCE
IB
Pendiente
-1/[RL’·(1 – cos(φC/2)]
t
∆vCE
VCC
φC
t
iCpico
π-φC
2
vCE0
PCC = VCC·IC
RL’ = ·
1 – cos(φC/2)
φC– senφC
RL
2π
η = PRF/PCC ⇒
IC =
π·[1 – cos(φC/2)]
sen(φC/2) – (φC/2)·cos(φC/2)
·iCpico
4·VCC·[sen(φC/2) – (φC/2)·cos(φC/2)]
iCpico·RL’·[φC– senφC]
η = PRF/PCC =
Luego η crece con iCpico. Calculamos el valor máximo:

53. ATE-UO EC amp pot 52
Cálculo del rendimiento máximo posible (II)
Amplificadores “Clase C” lineales (IX)
4·[sen(φC/2) – (φC/2)·cos(φC/2)]
[φC– senφC]
ηmax =
Sustituyendo iCpico por iCpico max:
100
90
80
70
60
50
0 90 180 270 360
ηmax [%]
φC [º]
100
90
80
70
60
50
0 90 180 270 360
100
90
80
70
60
50
0 90 180 270 360
ηmax [%]
φC [º]
IC
iC
vCE
IB
Pendiente
-1/[RL’·(1 – cos(φC/2)]
t
∆vCE
VCC
φC
t
iCpico max
π-φC
2
vCE0
Pend.
-1/RL’
2·VCC
Situación con la máxima señal
que se puede manejar
Clase A
Clase B
Clase C
(ejempl.)
4·VCC·[sen(φC/2) – (φC/2)·cos(φC/2)]
(VCC - vCE sat)·[φC– senφC]
ηmax real =
Rendimiento máximo real:

54. ATE-UO EC amp pot 53
Linealidad: Difícil, sacrificando ganancia.
Rendimiento máximo: Alto, 80-90 %.
Ganancia: Baja.
Impedancia de entrada: Muy no lineal.
Corriente de colector: Picos altos y estrechos.
Ancho de banda: Pequeño.
Amplificadores “Clase C” lineales (X)
Resumen de características:

55. Amplificadores “Clase C” “muy no lineales” (I)
Circuito
resonante
ATE-UO EC amp pot 54
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(ωt)
• El rendimiento es bastante alto.
iC
L RL
C +
-
vRL
VCC

56. Amplificadores “Clase C” “muy no lineales” (II)
ATE-UO EC amp pot 55
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

57. 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 56
Circuito básico
vA
VCC/2
-VCC/2

58. 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 57
vA
VCC/2
-VCC/2
= + Armónicos
vRL
∆vRL
∆vRL = (VCC/2)·4/π = 2·VCC/π
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.

59. L +
-
vRL
D1
RL
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-
vA
iL
+ -
VCC/2
L +
-
vRL
D1
RL
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-
vA
iL
+ -
VCC/2
+
-
vRL
+
-
+
-
vRL
D1
RL
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-
vA
iL
+ -
VCC/2
D1
RL
C
+VCC
iC2
D2
Q1
Q2
iC1
iD2
iD1
A
+
-
vA
+
-
+
-
vA
iL
+ -
VCC/2
Amplificadores “Clase D” y amplificadores “Clase E” (I)
ATE-UO EC amp pot 58
iC1
iC2
vA
iL
Clase D Clase E
vAiL
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.

60. 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 59
Polarización
Push-Pull
Filtro pasa-
bajos