Amplificadores, ganancia y realimentación

La energía viene de la alimentación

Un amplificador controla la energía de una fuente mediante una señal. La ganancia de tensión Av = Vsal/Vent, de corriente Ai = Isal/Ient y de potencia Ap = Psal/Pent son diferentes. Usa magnitudes comparables y condiciones de carga definidas. Si una etapa se satura o recorta, deja de entregar una copia proporcional. No confundas la ganancia del transistor aislado con la ganancia de todo el circuito cargado.

Ganancia expresada en decibelios

Para potencia, GdB = 10 log10(Psal/Pent). Para tensiones con la misma impedancia de referencia, GdB = 20 log10(Vsal/Vent). Si cambian las impedancias, calcula primero las potencias. Las ganancias y pérdidas de etapas en cascada se suman en dB y se multiplican como razones lineales. 3 dB son aproximadamente el doble de potencia; 10 dB son diez veces. dBm representa potencia absoluta referida a 1 mW.

Polarización y clases

El punto Q permite el recorrido de la señal sin cruzar regiones inadecuadas. En clase A hay conducción durante todo el ciclo; B conduce aproximadamente medio ciclo por dispositivo; AB, algo más de medio; C, menos de medio. La eficiencia y linealidad cambian. Una señal de envolvente variable, como SSB, requiere una cadena suficientemente lineal. Un circuito tanque puede reconstruir una componente sinusoidal a partir de pulsos, pero no vuelve lineal cualquier amplificador para cualquier modulación.

Acoplamientos y respuesta

El acoplamiento RC bloquea continua y transmite la señal dentro de una banda; el transformador puede adaptar impedancias; el acoplamiento directo transmite también componentes muy lentas y cambios de continua. Las capacidades, inductancias y cargas fijan límites de frecuencia. Amplificadores de RF y frecuencia intermedia pueden ser sintonizados; una etapa de audio necesita la banda de la voz y una de video, una banda mayor. El ancho adecuado depende de la función, no de que una etapa sea “mejor”.

Push-pull, realimentación y estabilidad

Un push-pull combina dos ramas excitadas con la relación de fase necesaria; puede reducir ciertos productos de distorsión y mejorar eficiencia. La realimentación negativa reduce la ganancia y puede mejorar estabilidad y linealidad. Si el lazo acumula fase inapropiada, una realimentación que se pretendía negativa puede producir oscilación. El desacoplamiento de alimentación, masas, blindaje y disposición física importan tanto como los valores del esquema.

Diseñar y comprobar una etapa

Define frecuencia, carga, potencia, ganancia y alimentación; elige un dispositivo con margen de tensión, corriente y temperatura. Calcula el punto de operación y la disipación, y revisa excursión disponible. Para una carga resistiva y sinusoide, P = Vrms²/R. Mide armónicos, recorte y calentamiento sin exceder los límites del instrumento. Una lectura alta en el vatímetro no demuestra una emisión limpia: la energía puede incluir armónicos o intermodulación.

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