DISEO DE AMPLIFICADOR CLASE ACLASS A AMPLIFIER DESING

Arregocs Rubn1, Cueto jorge1, Bashir Yacub2.1. Estudiantes de la facultad de Ingenieria VI Semestre.2. Docente de Laboratorio de ingenieria II.Universidad Antonio Nario, Cartagena-Bolivar.

RESUMENPor medio de este informe se presenta el proceso por el cual se lleva a cabo el diseo de un amplificador clase A, para ello utilizaremos como base los conocimientos obtenidos referentes a los amplificadores operacionales, los cuales son dispositivos muy verstiles usados como bloque constructivo de una gran variedad de circuitos electrnicos, tanto analgicos como digitales. En este caso se usara el amplificador operacional clase A para el diseo de un circuito que me entregue una calidad de sonido buena con una mnima distorsin y un nivel de ruido bajo.

Palabras clave: Amplificador clase A, potencia, nivel de ruido, distorsion.

ABSTRACT

Through this report, the process by which carried out the design of a Class A amplifier is presented , we use it as a basis for knowledge gained concerning the operational amplifiers , which are versatile devices used as a building block variety of electronic circuits, both analog and digital . In this case the class to design a circuit that give me good sound quality with minimal distortion and low noise operational amplifier is used.

Keywords: class A amplifier, power, noise, distortion.

1. INTRODUCCIN

Dentro de la electrnica existen un gran nmero de problemas a resolver que se repiten normalmente. Por ejemplo, es muy comn tratar de disear un amplificador que cumpla con todas las especificaciones deseadas idealmente, pero se nos presenta el inconveniente de que muchas veces se presentan factores de ruido muy bajo o niveles de distorsin altos.

Existen diversos tipos de amplificadores, los cuales cumplen distintas tareas especficas, para las cuales necesite el fabricante. En este informe se tratara el diseo de un amplificador operacional clase a, el cual es usado para amplificar la potencia y entregarnos una calidad de sonido buena.

Se proceder a realizar los respectivos clculos para hallar los valores de los capacitores y las resistencias, de tal forma que se acomode a los requisitos deseados de tal forma que nuestro circuito cumpla con los parmetros propuestos.

2. MARCO TEORICOAntes del diseo del circuito, se tiene que tener en cuenta lo que es un amplificador operacional clase A, el cual es un amplificador que consumen corrientes continuas altas de su fuente de alimentacin, independientemente de la existencia de seal en la entrada. Los amplificadores de clase A a menudo consisten en un transistor de salida conectado al positivo de la fuente de alimentacin y un transistor de corriente constante conectado de la salida al negativo de la fuente de alimentacin.Las caractersticas principales de estos amplificadores son:La amplificacin presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante emisin de calor. No obstante, los transistores de salida estn siempre a una temperatura fija y sin alteraciones.En general, se afirma que esta clase de amplificacin es frecuente en circuitos de audio y en los equipos domsticos de gama alta, ya que proporcionan una calidad de sonido potente y de muy buena calidad.La seal del transistor de salida modula tanto el voltaje como la corriente de salida. Cuando no hay seal de entrada, la corriente de polarizacin constante fluye directamente del positivo de la fuente de alimentacin al negativo, resultando que no hay corriente de salida, se gasta mucha corriente. Algunos amplificador de clase A ms sofisticados tienen dos transistores de salida en configuracin push-pull.Para el diseo del circuito, se sabe que la ganancia en voltaje debe ser de 100 y la resistencia de carga de 1k.En la figura 1 se puede observar el esquema inicial del circuito a realizar, para el cual se proceder a calcular los respectivos valores de sus diversos elementos, y luego ser montado y analizado en un mbito practico, para as observar su comportamiento en un entorno real.

Figura 1, esquema inicial del amplificador clase A.Se utilizaran las siguientes ecuaciones con el fin de encontrar el valor de los capacitores y resistencias:

3. RESULTADOS

Se parte asumiendo que Rc = 1k, entonces se halla RE partiendo de que esta debe ser 4 veces menor a RC.

Se procede a calcular Rac y Rdc Por medio de las ecuaciones (4) y (5) respectivamente.

Por medio de la ecuacin (3) se puede obtener el valor de Ic.

Se tiene que RB >= 0.1RE, hallando el valor de RB, se puede calcular VBB por medio de la ecuacin (6), R1 Y R2 por las ecuaciones (7) y (8).

= 2.58v

4. MATERIALES UTILIZADOS

Transistor 2N3904. Resistencia de 240. Resistrencia de 1k. Resistencia de 6k. Resistencia de 22k. Fuente de voltaje de corriente directa. Generador de seales. Osciloscopio. Protoboard. Capacitor de 10 uF. Capacitor de 16 uF. Capacitor de 20uF.

En la figura 2, se observa la fuente de voltaje dc, el generador de seales y el osciloscopio.

Figura 2, generador de voltaje, generador de seales, osciloscopio.

5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para el desarrollo del amplificador, se procede a la simulacin, en este caso con el programa proteus de nuestro circuito con los valores de los elementos ya calculados.En la figura 3, podemos observar el esquema del circuito ya simulado, la seal de Vi se est suministrando por medio de un generador de seales sinodales, y por medio de un osciloscopio se capta la seal de salida Vo.

Figura 3, esquema del amplificador con los valores en los elementos ya colocados.

Se procede con el montaje fsico en una protoboard, colocando los elementos tal cual como en la simulacin, teniendo en cuenta la ubicacin de cada uno de estos.Como se puede observar en la figura 4, los elementos ya estn ubicados en sus respectivas ubicaciones, de tal forma que nuestro amplificador queda para ponerlo en funcionamiento.

Figura 4, amplificador montado fsicamente en protoboard.

Se ajustan los elementos activos de tal forma que la fuente de voltaje dc me suministre 12 v, el generador de seales me de 400 Hz con una amplitud de 40mv.En la figura 5, se observan los elementos activos calibrados para los valores que se necesitan.

Figura 5, elementos activos calibrados.

Se procede a medir con el osciloscopio la seal de salida, para comprobar el funcionamiento de nuestro amplificador.

En la figura 6, se aprecia la seal que genera nuestra seal de salida, la cual representa la respuesta en frecuencia, se puede observar que esta recortada, esto es debido a que los capacitores no son los adecuados, para solucionar este error se debe implementar unos capacitores de mayor tamao.

Figura 6, respuesta en frecuencia del amplificador montado en fsico.

Figura 7, respuesta en frecuencia del amplificador simulado.

6. ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Mediante la siguiente tabla podemos observar los resultados obtenidos de nuestros amplificadores realizados tanto simulado como en fsico, observaremos la comparacin de ambos y tambin la eficiencia que tiene nuestro transistorConclusiones

Se puede concluir que al comparar los datos simulados y la prctica, la eficiencia del amplificador clase A es muy pobre.En el montaje el Amplificador clase A en Alta Frecuencia alcanzaba el estado de saturacin, siendo necesario redisear el circuito teniendo en cuenta el ajuste de valores de resistencia y capacitores.