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Q
¿Cuál es la diferencia entre Clase A, Clase B y Clase D?
A
¿Cuál es la diferencia entre Clase A, Clase B y Clase D?
Si ha seguido la tecnología del amplificador de potencia durante un período de tiempo prolongado, habrá notado la mención de "clase", como Clase A, Clase AB, etc. Estos términos no se refieren a la calidad, sino al parámetro operativo de la salida sección. La mayoría de las etapas de salida del amplificador de potencia operan en una configuración push-pull, donde la potencia se entrega desde dos fuentes de alimentación a cada lado de tierra o cero voltios. (Hay algunos que no lo hacen, pero son relativamente no lineales y no necesitan considerarse aquí).
Clase B
Operando en push-pull, los transistores de salida comparten la carga, y en teoría se requiere que trabajen solo cuando la señal se aleja del suelo, ya sea en la dirección positiva o negativa. Si los transistores están completamente apagados en la salida cero, y solo comienzan a conducir cuando hay señal presente, esto se define como operación de Clase B. Esta es una forma eficiente de operar la salida, y el amplificador funciona frío sin señal, pero hay una desventaja; Los dispositivos de salida siempre tienen algún tiempo de retraso en su funcionamiento y, por lo tanto, aparece una zona muerta pequeña pero potencialmente molesta, llamada "distorsión cruzada", en el punto cero. Aunque esta no linealidad cruzada no necesariamente agrega grandes cantidades a los números de distorsión (probablemente sea típico el 0.05%), es fácil escuchar eso.
Clase AB
Afortunadamente, la distorsión cruzada se puede reducir a proporciones insignificantes por el simple recurso de ejecutar los transistores de salida "sesgados" ligeramente "en" en reposo, por lo que comienzan a conducir antes de que la salida pase por el punto cero. Cuando un amplificador ejecuta este mecanismo de salida sesgado, se denomina "Clase AB". Todo lo que se necesita es una cantidad moderada de polarización, y como produce solo un poco de calor, este tipo de amplificador sigue siendo razonablemente eficiente. Sin embargo, la distorsión cruzada tiene varias formas de mostrar su pequeña cabeza fea, incluso si hay una buena cantidad de sesgo presente, por lo que la ingeniería de este tipo de amplificador debe ser muy exigente y precisa para dar la distorsión más baja en todas las frecuencias . Sin embargo, si se hace correctamente, no hay un tipo de amplificador más preciso o de menor distorsión disponible; El 0.01% es típico, y el 0.001% es alcanzable.
Clase A
Algunos ingenieros prefieren no tener que lidiar con la posibilidad de distorsión cruzada en sus diseños, y eligen otro sistema de polarización, llamado "Clase A", en el que los transistores de salida están polarizados tanto que conducen continuamente más que la corriente de carga completa. , incluso en inactivo. Por lo tanto, nunca se "encienden" o "apagan", evitando teóricamente la distorsión cruzada.
Desafortunadamente, este sistema operativo tiene algunas desventajas obvias (y algunas no tan obvias). Ejecutar tanta corriente genera una enorme cantidad de calor, por lo que el amplificador no solo es ineficiente, es grande y costoso, debido a los enormes mecanismos de disipación de calor requeridos. En consecuencia, esto calienta toda la habitación como un efecto secundario. (Agradable en invierno, pero recuerde que la calefacción eléctrica es la más cara que existe).

Una desventaja no tan obvia con los diseños de clase A es que esta alta corriente de ralentí tiene consecuencias para los niveles de distorsión mucho más allá de la eliminación teórica de los artefactos cruzados (que incluso en sí mismo es discutible). Los transistores tienen numerosos tipos de mecanismos de distorsión, entre los cuales se encuentran las desviaciones de la linealidad en condiciones de alta tensión y alta corriente simultáneas. Estos son, por supuesto, los parámetros exactos necesarios para la operación de clase A, y un amplificador típico de Clase A ejecuta niveles de distorsión al menos 10 veces, y a menudo más de 100 veces, tan alto como un amplificador Clase AB de potencia similar, o alrededor del 0.1% . Una inspección cuidadosa del espectro de distorsión también revela que todas las armónicas se incrementan, incluidas las representadas por la distorsión cruzada a la que se dirigió la operación de clase A en primer lugar.
Clase d
Yendo en la otra dirección, la Clase D ofrece una alta eficiencia a través de un enfoque muy diferente para la operación de salida. La clase D, a menudo erróneamente considerada como "amplificación digital", es en realidad un sistema analógico que varía el ancho del ciclo de trabajo de arriba a abajo de una frecuencia portadora de onda cuadrada. El amplificador aún atraviesa voltajes negativos a positivos y viceversa, pero lo hace continuamente, a una frecuencia alta de quizás 500 kHz. El tiempo que pasa en un extremo u otro es proporcional al lugar geométrico, o la relación exacta de voltaje-tiempo, de la señal deseada en ese momento.

Dado que los dispositivos de salida pasan casi todo su tiempo en encendido o apagado (áreas de disipación mínima absoluta), la eficiencia es muy alta, del 80 al 90%. Por lo tanto, estos amplificadores producen muy poco calor, ¡y no tienen que ser tan pesados o tan grandes como los amplificadores típicos de clase AB (por no hablar de los monstruos de clase A)! Naturalmente, también hay desventajas. La clase D, por definición, utiliza señales de RF muy grandes y debe estar blindada y bien filtrada para evitar interferencias y salidas que dañen los altavoces. Esto a su vez perjudica la linealidad general, además de aumentar el costo, por lo que esta no es una tecnología económica. La distorsión general suele estar a la par con la amplificación de clase A; bueno pero no excelente, alrededor del 0.1% más o menos. Sin embargo, si su requerimiento es eficiencia, este es el camino a seguir.

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