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ELECTRONICA IIELECTRONICA II

AMPLIFICADOR CLASE D

Integrantes:

* Mauricio Huacho

* Jorge Suasnavas* Yessenia Sanchez* Daniel Tern

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Objetivos:Objetivos:

y Definir al amplificador tipo D.

y Conocer las funciones y caractersticasdel amplificador tipo D.

y Conocer el circuito bsico.y Mostrar las principales aplicaciones del

amplificador tipo D.

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GENERALIDADES

y Los requerimientos funcionales de nuevosamplificadores de audio en telfonos celulares ymuchos otros equipos porttiles, no solo incluyenlas especificaciones de frecuencia, reaccin seal-ruido y otros parmetros de audio, sino tambin enforma creciente la eficiencia elctrica y trmica.

y

Los amplificadores tradicionales de clase A, B, AB ytodas sus variantes ya no conforman los requisitosactuales y la incorporacin de nuevos mtodos fueinevitable.

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GENERALIDADESy Una de estas nuevas posibilidades de

amplificadores de audio fue el amplificador declase D, En condiciones ideales el rendimientoes del 90%, por lo cual los hace adecuados

para ser utilizados en aplicaciones donde elahorro de consumo de energa es importante.

y Debido a la baja disipacin de potencia y elincremento de las corrientes que puedenconducir los transistores, aumenta la potenciaque proveen.

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Principios de funcionamiento

y Es un amplificador electrnico que usa el modo conmutado de lostransistores para regular la entrega de potencia.

y Se caracteriza por una gran eficiencia (pequeas prdidas de

energa), y esto trae consigo menos disipadores de calor,reduciendo el peso del amplificador.

y

Adems, si se requiere una conversin de voltaje, la alta frecuenciade conmutacin permite que los transformadores de audio seanreemplazados por pequeos inductores. Los filtros LC pasa-bajassuavizan los pulsos y restauran la forma de la seal en la carga.

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Principios de funcionamiento

y Utiliza modulacin por ancho de pulso PWM.

y Su funcionamiento se basa en que la seal original deentrada llamada Vin, est modulada por otra sealllamada Vm que tiene una frecuencia mucho mayor,en el orden de 300KHz, o superior llamada

"portadora" y en este caso es una onda triangular.

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y La resultante de las dos seales es una onda cuadradamodulada en su ancho de pulso y es apropiadamenteaplicada a los transistores de salida que actan comollaves electrnicas y luego la seal es filtrada con uncircuito LC para remover la onda portadora antes de seraplicada a la carga, en este caso los parlantes.

En la prctica, se puede apreciar la Vin con una pequearesidual de la Vm, que no afecta a la audicin ya que estfuera del rango audible y de la respuesta de los parlantes.Grficamente lo antes expresado puede ser visto en undiagrama en bloques de la siguiente manera:

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y Las formas de onda de las seales de entrada y modulante se muestran acontinuacin:

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Principios de funcionamientoy

Las formas de onda de la seal de salida del modulador y delfiltro se muestran a continuacin:

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Principios de funcionamiento

En este caso el parlante est conectado a masa y se conoce como conexin SE(Single Ended).

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Principios de funcionamiento

Este es el tipo bsico de amplificador en que los transistores trabajan enconmutacin, pasan del estado de corte al de conduccin y viceversa deforma instantnea.

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Rendimiento y VentajasRendimiento y Ventajasy Rendimiento :

A pesar de la complejidad involucrada, un amplificador Clase D propiamentediseado ofrece los siguientes beneficios:

y Reduccin en tamao y peso del amplificador,

y Menor prdida de potencia debido a disipadores de calor menores (o

inexistentes),y Menor costo debido a disipadores de calor menores y circuitera ms

compacta,

y Gran eficiencia de conversin de potencia, usualmente mayor al 90%.

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LIMITACIONESLIMITACIONESy No son lineales (muchas veces ni siquiera

ganan en tensin, slo en corriente).

y Slo se pueden aplicar a seales de amplitudconstante, como por ejemplo las moduladasen PM o en FM (pero de banda muyestrecha), o a seales digitales.

y En RF no se suelen emplear debido a que lasprdidas de conmutacin en los transistoresson elevadas.

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LIMITACIONESLIMITACIONES

y Estas prdidas se producen en los transitorios decorte a conduccin y de conduccin a corte,porque durante los transitorios ni la corriente

ni la tensin en el transistor son nulas.

y En RF se emplean los amplificadores clase Ey F que emplean un solo transistor trabajandoen conmutacin y un circuito optimizado parareducir las prdidas de conmutacin.

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Aplicaciones:Aplicaciones:

y El amplificador tipo D es la primera aplicacinde una compuerta and, el estado de

conduccin se conoce como 1 y el de no-conduccin como 0.

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IntegradoIntegradoNJU8755VNJU8755V

NJU8755 de New JapanRadio, productor demuchos circuitosintegrados en el rubro

audio y afines.

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y Se los utiliza en los subwoofers.

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CONCLUSIONES:CONCLUSIONES:

Si bien el proceso de los amplificadores clase D esdigital, permite una perfecta combinacin con circuitos

analgicos que son inevitables en el dominio del audio.De esta manera se adapta tambin sin costura a lareciente modalidad de la convergencia analgica-digital.

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y Los amplificadores de clase D se basan en la conmutacinentre dos estados, con lo que los dispositivos de salidasiempre se encuentran en zonas de corte o de saturacin,

y Esta seal conmutada puede ser generada de diversasformas, aunque la ms comn es la modulacin por anchode pulso PWM .sta debe ser filtrada posteriormente pararecuperar la informacin de la seal, para lo que lafrecuencia de conmutacin debe ser superior al ancho debanda de la seal al menos 10 veces.

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y Es esencial que un amplificador clase D seaseguido por un filtro paso-bajo para eliminar el

ruido de conmutacin. Este filtro aade distorsiny desplazamiento de fase. Incluso limita lacaractersticas del amplificador en alta frecuencia,y es raro que los amplificador de clase D tenganbuenos agudos. El mejor uso hoy para estosamplificadores es en los subwoofers.

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Clculos de potencias y rendimiento en condicionesideales.

y Para demostrar lo expuesto respecto de la diferencia de potencias,recordemos que para una onda senoidal el valor eficaz es:

y En la conexin se aplica la misma seal en ambos extremos de la carga,pero invertidas de fase, de manera que para la carga hay una seal aplicada,entonces la potencia en la carga es:

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Potencia media suministrada por la fuente

y

Considerando que a la etapa de potencia se aplica una seal del tipo ondacuadrada con un ciclo de trabajo del 50% y que la alimentacin es de Vcccomo se muestra en la figura superior, el valor medio ser:

y Cada par cruzado del puente de transistores conduce en un semiciclo demanera que la corriente total que suministra la fuente ser:

y Luego, la potencia total suministrada:

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Potencia disipada en la carga

y

En sus bornes la onda es senoidal y cada par cruzado de transistoresaporta a la Rcarga :

y Luego el total de la potencia en la carga ser:

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Bibliografa:Bibliografa:

y http://www.clubse.com.ar/newsletter/news17/notas/nota08.htm

y http://www.huarpe.com/electronica/potencia/potencia7a.html

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