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Para ello primero tomamos en cuenta conceptos previos:

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El Amplificador de Potencia de Simetría Complementaria

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Los factores de estabilidad nos dan la variación de una tensión o una corriente en función de alguno de los parámetros susceptibles de cambio en el dispositivo. Por ejemplo, si consideramos la corriente de colector como elemento a observar, podemos definir al menos cuatro factores de estabilidad, que nos indican la variación de dicha corriente con respecto a otros cuatro elementos como son la tensión base-emisor, la corriente inversa colector-base, la ganancia en continua (β) y la tensión de alimentación del circuito. Las definiciones serían concretamente: Ec. 1

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Un caso típico es calcular la variación de la corriente de colector de un transistor con respecto a la temperatura. Esto implica ser capaces de calcular el incremento o decremento en la IC cuando la temperatura pasa de un valor T1 a otro T2. En general no se dispone de ningún dato que nos indique directamente cuánto varía IC con T, por lo que el cálculo hay que hacerlo empleando otros tipos de relaciones que sí se conocen. Concretamente el problema queda planteado de la siguiente forma:

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Fuente de operación DC: +12V y -12V

Elementos activos sugeridos: Q1, Q7: BD135; Q3: BD136; Q5 :2N2222A; Q2: TIP41; Q4: TIP42; Q6 : 2N2907A.

Señal de Prueba 1 KHz: 1 Vp.

Corriente ICQ7: Mayor o igual a 8 mA

Frecuencia de corte: 100 Hz y 15 KHz.

Ganancia a frecuencias medias: apróximadamente 10

Protección de sobrecorriente a: 1.0 Amp. en la carga

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Observamos la curva de transferencia de la señal mediante una señal de entrada de :
Vpico=1V
Frecuencia= 1KHz

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En el amplificador push-pull (en el cual se utilizan dos transistores del mismo tipo), se requiere para su funcionamiento de dos excitaciones desfasadas 180 grados , una con respecto a la otra, para aplicarlas a las bases de los transistores y así́ obtener una salida completa. Este desfasaje se logra con un transformador cuyo secundario tenía dos salidas con punto común. A continuación se verá́ como se evita usar transformadores en la entrada y en la salida, a requisito de que se usen dos transistores complementarios (uno NPN y otro PNP). Tal amplificador es llamado AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA.

Se denominan transistores complementarios (o par machado o matched pair) a un par de transistores tipo PNP y NPN cuyas características de ganancias, potencias, etc. son iguales o muy similares.

Se denominan transistores complementarios (o par machado o matched pair) a un par de transistores tipo PNP y NPN cuyas características de ganancias, potencias, etc. son iguales o muy similares.

Las ventajas y desventajas de estos amplificadores en comparación con los amplificadores push-pull se enumerarán posteriormente.

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La condición que deben cumplir V1 y V2 es que polaricen de tal modo a Q1 y Q2 que estos trabajen simétricamente y en clase B (corrientes en reposo cero).

Se hace V2 = VCC/2 a fin de que V CEQ1 = V CEQ2 = VCC/2 y los dos transistores estén al corte simultáneamente (clase B). De lo contrario, si V1 < V2, entonces conducirá́ Q1 y se cortará Q2 (ICQ1 > 0, ICQ2 = 0); y si V2 < V1 entonces conducirá́ Q2 (ICQ2 > 0, ICQ1 = 0), lo cual nos permite una operación simétrica de los transistores.

La tensión en la unión de los emisores será́:

VE = VCC/2

Se puede ver con las condiciones anteriores que:

VBE1 = V BE2 = 0      e      ICQ1 = ICQ2 = 0

Podemos ver ahora qué ocurre cuando la tensión de señal Vin toma valores positivos y negativos.

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En el semiciclo positivo de Vin la tensión en bases se hace más positiva que la tensión en los emisores:

VB >VE

Lo cual hace que Q1 conduzca y Q2 permanezca en corte.

El sentido de las corrientes se indican en la figura anterior, nótese que IL1 = Ie1 Para el semiciclo negativo V E > V B, lo cual abre a Q1 y hace conducir a Q2. La corriente en la carga es:

IL2 = Ie2

De este modo, la carga está alimentada medio ciclo de V in por Q1 y el otro medio ciclo por Q2

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DISTORSION DE CRUCE

Debido a que las características de entrada base-emisor de los transistores reales es tal que para tensiones pequeñas base-emisor, el transistor prácticamente no conduce. Recién este comienza a hacerlo cuando se supera cierto valor (la tensión de codo o tensión umbral, Vy), que es aproximadamente 0,2V para transistores de Ge y de 0,6V para los de Si.

La tensión de salida tiene la forma que se observa en el siguiente gráfico:

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Se puede notar que existe cierta zona alrededor de los puntos Vb = 0, para los cuales ninguno de los transistores conduce, lo que acarrea una distorsión en la forma de onda en la salida (proporcional a la señal iB1–iB2), llamada distorsión por cruce (o de cross overo). Esta distorsión se evita polarizando directamente las junturas base-emisor de Q1 y Q2 de modo que exista entre ellas una tensión igual a la tensión de codo. Una forma simple de lograr esto es, colocando una resistencia (de pequeño valor) entre las bases de Q1 y Q2 de modo que se ocasiona una caída de tensión en ella suficiente para tener polarizados ligeramente a los transistores. RD se escoge de modo que cumpla con la anterior ecuación con: V BE1 = V BE2 = 0,2 (Ge) ó 0,7 (Si) La elección de RD para polarizar adecuadamente la juntura base-emisor de Q1 y Q2, es un poco delicada, debido a que una pequeña variación de la tensión VBE provoca grandes cambios de corriente de colector, por lo cual, con un valor demasiado pequeño de VRD no se eliminará satisfactoriamente la distorsión de cruce. En cambio, si la tensión es demasiado grande, trae como consecuencia distorsión para niveles grandes de señal, ya que cada transistor conducirá́ más de medio ciclo, lo cual hará́ que las corrientes de conducción se traslapen con las corrientes que deja conducir el otro transistor.

Prácticamente entonces, el amplificador debe trabajar en clase AB. Pero la corriente de colector, para evitar la distorsión de cruce, es tan pequeña que se puede decir que su forma de trabajo es clase B. La polarización de las junturas base-emisor se hace para que cumpla dos funciones:

a) Evitar la distorsión de cruce o “cross-over”

b) Estabilizar la polarización de Q1 y Q2 contra variaciones de temperatura. La forma más simple de polarizar en clase AB es mediante una red resistiva. Este esquema no es satisfactorio debido a que si la polarización es poca, la distorsión de cruce sigue siendo severa y, si es mucha, la corriente de colector será́ alta, los transistores dispararán más potencia pudiendo destruirse o acortar drásticamente su tiempo de vida y la eficiencia disminuirá́. Este tipo de polarización es más efectivo cuando la fuente de alimentación es regulada pero no permite la compensación por variación de temperatura en las junturas base-emisor.

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Vbe7 máx = 0.847 V
Vbe1 máx = 0.835 V
Vbe2 máx = 0.954 V
Vbe3 máx = 0.617 V
Vbe4 máx = 0.892 V

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http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema6.pdf