Trabajo practico Nº 5
AMPLIFICADORES DE POTENCIA EN CLASE B.
Objeto:
· Analizar las características lineales de los amplificadores de potencia en clase B.
· Estudiar los bloques funcionales más importantes usados en el diseño de las etapas de potencia en simetría complementaria.
· Analizar las diferentes estructuras circuitales para amplificadores de potencia, incorporando conocimientos relativos a estrategias de implementación y diseño.
· Analizar las condiciones de disipación térmica correcta, sin que sufra envalamiento térmico de cada dispositivo de potencia y determinar el rendimiento de potencia.
· Determinar las especificaciones técnicas de la etapa.
· Buscar para los diseños de los circuitos las soluciones prácticas que mejor se adapten a las consignas del presente trabajo.
· Verificar para cada diseño el funcionamiento de la etapa utilizando software de simulación aplicado.
· Presentar el informe del TP correctamente en tiempo y en forma.
Software aplicado:
· Multisim.
Introducción
Una función importante de la etapa de salida de un amplificador es la de proporcionar una baja resistencia de salida para que pueda entregar una mayor corriente sin pérdida de ganancia. Una de las etapas de salida más utilizadas en los amplificadores operacionales y etapas de potencia, es el amplificador Clase AB comúnmente también llamado “B práctico”.
Desarrollo Práctico:
1. Para el siguiente amplificador en simetría complementaria, sabiendo que la fuente de alimentación Vcc=60V R1=R2= 2Kohm, RL= 4 ohm.
Calcular:
a) La potencia de salida.
b) Máxima potencia disipada por los tr.
c) Punto de polarización.
d) Potencia suministrada por la fuente.
e) Rendimiento teórico y real.
C)
2. El siguiente circuito representa un amplificador de potencia en simetría complementaria, y al cual estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim.
A continuación se dará una guía detallada del procedimiento de ensayo, como así también las mediciones que se deberán obtener:
a) Dibuje el circuito de la figura teniendo en cuenta que el interruptor J1 este abierto, la señal de entrada deberá ser senoidal con Vi = 100mV y frecuencia 1000 Hz, el potenciómetro de entrada puesto a mínimo (a masa) y la tensión de la fuente de alimentación Vcc = 0V.
b) Cierre el interruptor y comience a aumentar la tensión de alimentación hasta que los amperímetros indiquen de 2.5 mA. Verifique que la tensión de alimentación en este caso debería ser Vcc = 15 V.
c) Conecte un osciloscopio en RL y aumente el nivel de señal de entrada accionado la tecla de control sobre el pote de manera que a la salida haya máxima excursión de señal sin deformación. Atención si la señal de salida muestra evidencia de una distorsión de cruce, aumente poco a poco la tensión de alimentación Vcc hasta que desaparezca la distorsión. Verifique nuevamente los amperímetros de forma tal que la corriente de reposo no sobrepase los 5 mA.
d) En condiciones de señal máxima, mida el valor de Vcc y de las tensiones en todos los puntos de pruebas (del 1 al 8). Observe que ha pasado con la indicación de la corriente por los transistores de salida.
e) Desconecte la señal de entrada, y mida otra vez, ahora sin señal entonos los mismos puntos a los ya efectuados en el paso anterior. Repita la observación de la corriente Ic1, e Ic2.
f) Conecte otra vez la entrada del generador senoidal. Abra el interruptor y retire C4.
g) Cierra el interruptor y mida las tensiones de CA y CC en todos los puntos de prueba. ¿Qué relación tienen estos valores con los obtenidos en el paso d)? ¿Cuál es el efecto de un capacitor de emisor abierto en la etapa de entrada, y en el funcionamiento general del amplificador?
h) Abra nuevamente el interruptor conecte C4 y reemplace el R8 por uno de 150 ohm. Cierre el interruptor y mida otra vez las tensiones de CA y CC en todos los puntos de prueba. ¿Qué efecto tiene en los parámetros del circuito y en el funcionamiento general del amplificador una etapa de salida desbalanceada?
i) Abra J1, retire el resistor de 150 ohm y remplácelo por el de 100 ohm como R8. Retire Q3.
j) Cierre J1 y realice otra vez todas las mediciones ¿que efecto produce un transistor defectuoso en la etapa en contra fase.
k) Abra J1 y conecte nuevamente Q3. Haga un corto en la carga. Explique los resultados obtenidos.
3. Sea el siguiente amplificador. Si sabemos que la tensión de alimentación es de 30V, la intensidad de cortocircuito es de 1,2 A y que la intensidad máxima es de 2,8 A.
Calcular por el método de limitación de Foldback:
a) El valor de los componentes del circuito de protección.
b) La potencia que disiparán los transistores de salida en caso de cortocircuito.
4. El circuito esquemático que muestra la figura es un amplificador de potencia de salida cuasi-complementaria.
Estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim y determinaremos:
a) Descripción del circuito, explicando detalladamente cada etapa.
b) Medición del rendimiento de potencia de la etapa.
c) Cálculo de disipación térmica de los transistores y diseño de los disipadores.
d) Medición de la polarización y análisis grafico del punto de funcionamiento de los transistores.
e) Análisis de la respuesta en frecuencia del sistema
f) Análisis de la distorsión armónica.
g) Corriente máxima de cortocircuito.
h) En función de los parámetros analizados confeccione una tabla de las especificaciones técnicas de la etapa.
5. Realizar el proyecto completo de una etapa de potencia en simetría complementaria de acuerdo al circuito esquemático indicado en la pagina 8 de manera que entregue:
Potencia de salida:
Sobre una carga RL=.............
Incluya como documentación técnica la siguiente información:
a) Descripción del circuito.
b) Diseño teórico del amplificador.
c) Calculo de disipación térmica de los transistores.
d) Diseño de la red Zobel.
e) Diseño de la red contra sobre intensidades.
f) Implementación final con valores comerciales y verificación de la polarización de todos los transistores.
g) Calculo final del rendimiento real del sistema.
h) Realizar una simulación del comportamiento del circuito con Multisim obteniendo en forma practica la polarización de todos los transistores, la sensibilidad, la respuesta en frecuencia en modulo y fase, la distorsión armónica y la potencia de salida.
6. Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.
