“El porqué de la elección de este circuito”
Antes hagamos un poco de historia e introducción en el tema de los amplificadores de audio.-
Con la invención del diodo (1904) por John A. Fleming y del triodo (1906) por Lee De Forest, denominado Audión, se pudo finalmente amplificar electrónicamente una señal.-
Es interesante enumerar la clasificación de los amplificadores en general, estos se clasifican en función de la porción del ciclo de entrada (señal de alterna que excita la grilla) mientras circula corriente de placa.-
Clase A: son aquellos donde los valores de polarización de grilla y señal de alterna son tales que hacen que siempre circule corriente de placa durante todo el ciclo (360°) de la señal.-
Clase B: son aquellos donde la polarización de grilla es casi igual o igual al valor de corte, esto quiere decir que la corriente anódica es casi cero o cero cuando no hay señal de grilla, de este modo la corriente de placa circula “aproximadamente” durante la mitad de cada ciclo (180°) únicamente cuando es excitada la grilla con una señal de alterna.-
Clase AB : son aquellos que se comportan como Clase A y Clase B, esto quiere decir que la polarización de grilla (valor mucho mayor que en clase A) es tal que en ausencia de señal circula corriente de placa en todo momento del ciclo (corriente de reposo), pero al inyectar la señal alterna de excitación de grilla, hasta un determinado aumento de ella, siempre y cuando no supere el valor de corte, el amplificador funciona en Clase A, pero cuando dicha señal de alterna de excitación de grilla se sigue aumentado y se llega al valor de corte, el amplificador funciona en Clase B, de aquí se desprende que la corriente de placa circula durante un lapso mayor que la mitad del ciclo pero menor al ciclo entero.-
A su vez los Clase AB se subdividen en:
AB1: son aquellos donde la cresta de la señal de alterna que excita la grilla nunca debe ser mayor que el valor de polarización negativa de esta, por ende AB1 significa que no hay corriente de grilla durante el ciclo completo.-
AB2: son aquellos donde la cresta de la señal de alterna que excita la grilla es mayor que el valor de polarización negativa de esta, esto significa que la cresta positiva al ser mayor que el valor de polarización negativa, hace positiva a la grilla y que circule corriente por ella, por ende AB2 significa que hay corriente de grilla durante una fracción del ciclo.-
Clase C: son aquellos donde la polarización de grilla pasa sobradamente el valor de corte, por lo tanto la corriente anódica es igual a cero cuando no hay señal de alterna que excite a la grilla, y cuando hay señal la corriente anódica circula durante un lapso apreciablemente menor de la mitad de cada ciclo.-
Expliquemos las clases con una sola válvula (single-simple).-
Clase A simple (single)
Como se puede apreciar en el gráfico, la forma de onda de la corriente de placa prácticamente no tiene distorsión y es diríamos casi igual a la onda de la señal de grilla, salvo que está amplificada, esto es porque el punto de trabajo de polarización (BIAS) (Punto B) está en el centro de la porción lineal de la curva, debido a esto obsérvese que la amplitud de la señal de grilla de cresta a cresta es comparativamente pequeña, es así para prevenir de entrar a las porciones no lineales de la curva.- Sería bueno extender la señal de grilla a lo largo de la curva desde el punto A (valor de corte corriente de placa) hasta el punto C ( donde la tensión de polarización de grilla vale 0 ), con ello lograríamos aumentar considerablemente la amplitud de la onda de la corriente de placa y con ello la amplificación, pero como dijimos antes, se entra a las porciones no lineales de la curva, y con ello elevada distorsión.-
En resumen los amplificadores Clase A simple (single), sacrifican potencia a cambio de una baja distorsión relativa, aparte de tener un rendimiento de placa muy bajo (menor al 20%) como consecuencia que la disipación Anódica (Wa) esta casi al límite, debido a que la corriente de placa sin señal es “casi” igual a la corriente de placa con máxima señal.-
“ Convengamos que para obtener mayor amplificación y mejor rendimiento de placa que los amplificadores clase A simple, es necesario aumentar la tensión (amplitud) de la señal de entrada de grilla y la tensión de polarización negativa de esta, con estas dos magnitudes incrementadas se puede ahora aumentar la tensión anódica, con ello se logra elevar la corriente de placa,y así aumentar la potencia de salida"
Clase B simple (single)
Se puede apreciar en el gráfico que el valor de polarización de grilla (BIAS), está al corte o casi al corte de la corriente de placa (Punto E), esto quiere decir que la corriente de placa circula durante el semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla y para de circular (corte) durante el semiciclo negativo de esta.- Entonces se deduce que solo se amplifica el semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla, dado que el semiciclo negativo entró en la zona de corte (nótese la zona sombreada del semiciclo negativo de la señal de entrada de grilla por haber entrado al valor de corte ,del punto E al Punto D ), por ende la forma de onda de la corriente de placa si bien tiene gran amplitud y con ello gran amplificación, esta seriamente deformada (distorsión),pues le falta los semiciclos negativos.- Fíjense que el semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla se mueve desde el Punto E al Punto F de la curva, precisamente fuera de la porción lineal de esta, por eso mucha distorsión, ahora si aumentamos la señal de entrada de grilla más allá del Punto F, obtendríamos mayor amplitud de la forma de onda de corriente de placa y con ello mayor amplificación aún y si la cresta positiva de la señal de entrada de grilla sobrepasara el Punto G, corriente de grilla comenzará a fluir ocasionando que la cresta positiva de la forma de onda de la corriente de placa sea recortada y con ello mayor distorsión aún.-
En conclusión, Amplificadores Clase B Simple (Single), entregan mucha mayor potencia que los Clase A simple, debido a una mayor polarización de grilla, y una mayor tensión de la señal de entrada de grilla, mayor eficiencia de placa (del 45 al 60%), todo esto a costa de una “elevadísima distorsión” que los hace “inviables” para su uso en audio.- (se utilizan en radiofrecuencia).-
Clase AB1- Simple
Como habíamos dicho en el comienzo los amplificadores Clase AB, son los que operan en la región entre los clases A y clases B, de ahí se deduce que la corriente de placa circula más de medio ciclo pero menos que un ciclo entero de la señal de entrada de grilla.- En el caso específico de los Clase AB1 simple, funciona como clase A cuando la señal de entrada de grilla es pequeña y el punto de operación se encuentra aproximadamente en el centro de la porción lineal de la curva, pero al incrementar la tensión de la señal de entrada de grilla, el punto de operación (Punto H) se corre hacia abajo, entre la porción lineal de la curva y el punto de valor de corte de la corriente de placa, y comienza a operar como clase B, pero en un punto intermedio debido a que el punto de operación H está alejado del valor de corte, entonces se ve que el semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla esta en la porción lineal de la curva, por ende el semiciclo positivo de la forma de onda de la corriente de placa es amplificado sin deformación (distorsión),sin embargo el semiciclo negativo de la señal de entrada de grilla esta ubicado en la porción inferior no lineal de la curva y que aparte la cresta de la misma excede el punto de valor de corte de la corriente de placa (sombreado de la cresta negativa de señal de grilla), quedando cortada, por estas razones la forma de onda del semiciclo negativo de la corriente de placa está deformada y su cresta recortada ocasionando mucha distorsión.- Es menester mencionar que para que se cumpla la condición AB1,el valor de la tensión de señal de entrada de grilla jamás debe superar el valor de polarización negativa de esta, dado que sino la cresta positiva de la señal de entrada de grilla superaría el valor de polarización negativa y empezaría a fluir corriente de grilla, cambiando la condición AB1 y entrando en la condición AB2.-
En conclusión, los Amplificadores Clase AB1 Simple (single) generan mucha potencia pero menos que los Clase B simple, debido a que se utilizan valores de tensión de señal de entrada de grilla menores y difiere también el punto de operación, su eficiencia de placa esta en el orden del 40%, si bien distorsionan menos que los clase B single , la misma sigue siendo alta y su uso se hace “inviable” para audio.-
Clase AB2- Simple
Los amplificadores Clase AB2 se caracterizan por tener una señal de entrada de grilla mayor que los clase AB1, viendo el gráfico nos daremos cuenta que es muy similar al gráfico de los AB1, pero difiere en lo siguiente, si bien el punto de operación H es el mismo, la tensión de la señal de entrada de grilla es bastante más elevada, si observamos el semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla veremos que se encuentra casi en la porción lineal de la curva dado que su cresta sobrepasa el valor 0 de polarización de grilla, tomando esta valor positivo, y quedará cortada (zona sombreada) y comenzará a fluir corriente de grilla (condición AB2), por ende si bien la forma de onda del semiciclo positivo de la corriente de placa posee gran amplitud y con ello gran amplificación, está deformada (distorsión) y su cresta recortada agrega mayor distorsión aún, ahora si observamos el semiciclo negativo de la señal de entrada de grilla veremos que se encuentra en la porción inferior no lineal de la curva y que su cresta pasa sobradamente el valor de corte de la corriente de placa, quedando recortada (zona sombreada), por esta razón el semiciclo negativo de la forma de onda de la corriente de placa esta deformado (distorsión) y su cresta recortada agregando más distorsión aún.-
Conclusión, los amplificadores clase AB2 simple erogan más potencia y distorsionan más que los clase AB1 simple, su eficiencia de placa está también en el orden del 40%,por su elevada distorsión su uso es “inviable” en audio.-
Clase C simple
Los amplificadores Clase C se utilizan únicamente en Radiofrecuencia, su potencia de salida es inmensa, teniendo en cuenta que la forma de onda de corriente de placa si bien en amplitud es enorme y de ahí gran poder de amplificación pero con una deformación (distorsión) superlativa porque solo representa una porción del semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla y nada más, su eficiencia de placa está en el orden del 80%.- Se ve en el gráfico que la señal de entrada de grilla es de más amplitud que en la clase B, y que el punto de operación J está mucho mas allá del valor de corte de la corriente de placa ( generalmente de 1,5 a 4 veces del valor de corte ), se aprecia entonces que solo una parte del semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla se encuentra en la porción no lineal de la curva, desde el punto K hasta el valor de corte, por lo tanto la forma de onda de la corriente de placa tiene gran amplitud y por ello gran amplificación, pero como dijimos antes posee mucha deformación (distorsión), debido a que reproduce solo una parte del semiciclo positivo de la señal de entrada de grilla, dado que el resto de la señal de entrada de grilla, parte del semiciclo positivo restante y todo el semiciclo negativo están a partir del punto del valor de corte (zona sombreada) quedan cortados y sin amplificar.-
Aquí concluye la 1era parte, no sin antes comentar que la explicación de las clases las hice con una sola válvula para que se vea como se deforman las ondas de la corriente de placa según las clases, y por lo visto sabrán apreciar que los amplificadores Clase A simple son los únicos que pueden operar en audio, verán ustedes en la segunda parte como también los amplificadores clase B, AB1, y AB2 pueden operar en audio satisfactoriamente pero con 2 válvulas en conexión simétrica (push-pull).-
Saludos Cordiales
Gustavo
..., aquí van las imágenes.-
