los circuitos de amplificador de potencia (etapas de salida) se clasifican como A, B, AB y C para diseños lineales, y las Clases D y E para diseños de conmutación. Las clases se basan en la proporción de cada ciclo de entrada (ángulo de conducción) durante el cual un dispositivo de amplificación pasa la corriente. La imagen del ángulo de conducción deriva de amplificar una señal sinusoidal. Si el dispositivo está siempre encendido, el ángulo de conducción es de 360°. Si está encendido solo durante la mitad de cada ciclo, el ángulo es de 180°. El ángulo de flujo está estrechamente relacionado con la eficiencia de potencia del amplificador.,
en las ilustraciones a continuación, un transistor de unión bipolar se muestra como el dispositivo de amplificación. Sin embargo, los mismos atributos se encuentran con Mosfet o tubos de vacío.
Class Aedit
amplificador de clase a
en un amplificador de clase A, se utiliza el 100% de la señal de entrada (ángulo de conducción Θ = 360°). El elemento activo permanece conduciendo todo el tiempo.
Los amplificadores que operan en la clase A conducen durante todo el rango del ciclo de entrada., Un amplificador de clase A se distingue por los dispositivos de la etapa de salida que están sesgados para la operación de clase A. La subclase A2 se usa a veces para referirse a etapas de tubo de vacío de clase A que conducen la red ligeramente positiva en Picos de señal para un poco más de potencia que la clase normal A (A1; donde la red es siempre negativa). Esto, sin embargo, incurre en una mayor distorsión de la señal.,
ventajas de los amplificadores de clase Aeditar
- Los diseños de clase A pueden ser más simples que otras clases en la medida en que los diseños de clase AB y B requieren dos dispositivos conectados en el circuito (salida push–pull), cada uno para manejar la mitad de la forma de onda, mientras que la clase A puede usar un solo dispositivo (de un solo extremo).
- El elemento de amplificación está sesgado por lo que el dispositivo siempre está conduciendo, la corriente del colector quiescent (señal pequeña) (para transistores; corriente de drenaje para fets o corriente de ánodo/placa para tubos de vacío) está cerca de la porción más lineal de su curva de transconductancia.,
- debido a que el dispositivo nunca está «apagado», no hay tiempo de» encendido», no hay problemas con el almacenamiento de carga y, en general, mejor rendimiento de alta frecuencia y estabilidad del bucle de retroalimentación (y generalmente menos armónicos de alto orden).
- El punto donde el dispositivo está más cerca de estar ‘ apagado ‘no está en’ señal cero’, por lo que se evitan los problemas de distorsión de cruce asociados con los diseños de clase-AB y-B.
- mejor para bajos niveles de señal de receptores de radio debido a la baja distorsión.
desventaja de los amplificadores de clase Aeditar
- Los amplificadores de clase A son ineficientes., Se puede obtener una eficiencia teórica máxima del 25% utilizando configuraciones habituales, pero el 50% es el máximo para un transformador o una configuración de acoplamiento inductivo. En un amplificador de potencia, esto no solo desperdicia energía y limita el funcionamiento con baterías, sino que aumenta los costos operativos y requiere dispositivos de salida de mayor calificación. La ineficiencia proviene de la corriente permanente, que debe ser aproximadamente la mitad de la corriente de salida máxima, y una gran parte del voltaje de la fuente de alimentación está presente en todo el dispositivo de salida a niveles de señal Bajos., Si se necesita una alta potencia de salida de un circuito de clase A, la fuente de alimentación y el calor que la acompaña se vuelven significativos. Por cada vatio entregado a la carga, el amplificador en sí, en el mejor de los casos, utiliza un vatio adicional. Para amplificadores de alta potencia esto significa fuentes de alimentación y disipadores de calor muy grandes y costosos.
- debido a que los dispositivos de salida están en pleno funcionamiento en todo momento (a diferencia de un amplificador de clase A/B), no tendrán una vida útil tan larga a menos que el amplificador esté específicamente sobrediseñado para tener esto en cuenta, lo que aumenta el costo de mantenimiento o diseño del amplificador.,
Los diseños de amplificador de potencia de clase A han sido reemplazados en gran medida por diseños más eficientes, aunque su simplicidad los hace populares entre algunos aficionados. Hay un mercado para caros amplificadores Clase A de alta fidelidad considerados un «artículo de culto» entre los audiófilos principalmente por su ausencia de distorsión de crossover y distorsión armónica reducida de armónicos impares y de alto orden. Los amplificadores de potencia de clase A también se utilizan en algunos amplificadores de guitarra «boutique» debido a su calidad tonal única y para reproducir tonos vintage.,
amplificadores de un solo extremo y triodo de clase Aeditar
algunos aficionados que prefieren los amplificadores de clase A también prefieren el uso de diseños de válvulas termiónicas (tubos) en lugar de transistores, por varias razones:
- Las etapas de salida de un solo extremo tienen una función de transferencia asimétrica, lo que significa que los armónicos de orden uniforme en la distorsión creada tienden a no cancelarse (como lo hacen en las etapas de salida push-pull). Para los tubos, o FETs, la mayoría de la distorsión son armónicos de segundo orden, de la característica de transferencia de ley cuadrada, que para algunos produce un sonido «más cálido» y más agradable.,
- Para aquellos que prefieren figuras de baja distorsión, el uso de tubos con clase A (generando poca distorsión armónica impar, como se mencionó anteriormente) junto con circuitos simétricos (como etapas de salida push-pull o etapas balanceadas de bajo nivel) resulta en la cancelación de la mayoría de los armónicos de distorsión uniforme, por lo tanto, la eliminación de la mayor parte de la distorsión.
- históricamente, los amplificadores de válvulas se usaban a menudo como un amplificador de potencia de clase A simplemente porque las válvulas son grandes y caras; muchos diseños de clase A utilizan un solo dispositivo.,
Los transistores son mucho menos costosos que los tubos, por lo que los diseños más elaborados que utilizan más piezas siguen siendo menos costosos de fabricar que los diseños de tubos. Una aplicación clásica para un par de dispositivos de clase A es el par de cola larga, que es excepcionalmente Lineal, y forma la base de muchos circuitos más complejos, incluidos muchos amplificadores de audio y casi todos los amplificadores operativos.,
Los amplificadores de clase A pueden usarse en etapas de salida de amplificadores operativos (aunque la precisión del sesgo en amplificadores operativos de bajo costo como el 741 puede resultar en un rendimiento de clase A o clase AB o Clase B, que varía de un dispositivo a otro o con la temperatura). A veces se utilizan como amplificadores de potencia de audio de potencia media, baja eficiencia y alto costo. El consumo de energía no está relacionado con la potencia de salida. En ralentí (sin entrada), el consumo de energía es esencialmente el mismo que en un volumen de salida alto. El resultado es baja eficiencia y alta disipación de calor.,
class BEdit
amplificador Ideal de Clase B (push-pull). En la práctica, la distorsión ocurre cerca del punto de cruce.
en un amplificador de Clase B, el dispositivo activo conduce durante 180 grados del ciclo. Esto causaría una distorsión intolerable si solo hubiera un dispositivo, por lo que generalmente se usan dos dispositivos, especialmente en frecuencias de audio. Cada uno conduce durante la mitad (180°) del ciclo de señal, y las corrientes del dispositivo se combinan de modo que la corriente de carga sea continua.,
en radiofrecuencia, si el acoplamiento a la carga es a través de un circuito sintonizado, se puede usar un solo dispositivo que funcione en Clase B porque la energía almacenada en el circuito sintonizado suministra la mitad «faltante» de la forma de onda. Los dispositivos que funcionan en Clase B se utilizan en amplificadores lineales, llamados así porque la potencia de salida de radiofrecuencia es proporcional al cuadrado de la tensión de excitación de entrada. Esta característica evita la distorsión de las señales moduladas en amplitud o frecuencia que pasan a través del amplificador. Estos amplificadores tienen una eficiencia de alrededor del 60%.,
cuando los amplificadores de Clase B amplifican la señal con dos dispositivos activos, cada uno opera más de la mitad del ciclo. La eficiencia ha mejorado mucho con respecto a los amplificadores de clase A. Los amplificadores de Clase B también son preferidos en dispositivos que funcionan con baterías, como radios de transistores. La Clase B tiene una eficiencia teórica máxima de π / 4 (≈78,5%).
un circuito práctico que utiliza elementos de Clase B es la etapa push-pull, como la disposición de pares complementarios muy simplificada que se muestra a la derecha., Los dispositivos complementarios se utilizan cada uno para amplificar las mitades opuestas de la señal de entrada, que luego se recombina en la salida. Esta disposición da una buena eficiencia, pero por lo general sufre de la desventaja de que hay un pequeño desajuste en la región de cruce-en las «uniones» entre las dos mitades de la señal, como un dispositivo de salida tiene que asumir el suministro de energía exactamente como el otro termina. Esto se llama distorsión de cruce. Una mejora es sesgar los dispositivos para que no estén completamente apagados cuando no están en uso. Este enfoque se denomina operación de clase AB.,
Class ABEdit
amplificador Ideal de clase AB
en un amplificador de clase AB, el ángulo de conducción es intermedio entre la clase A y B; Cada uno de los dos elementos activos conduce más de la mitad del tiempo.,La clase AB es ampliamente considerada un buen compromiso para los amplificadores, ya que la mayor parte del tiempo la señal musical es lo suficientemente silenciosa como para que la señal permanezca en la región «Clase A», donde se amplifica con buena fidelidad, y por definición si pasa fuera de esta región, es lo suficientemente grande como para que los productos de distorsión típicos de la Clase B sean relativamente pequeños. La distorsión de cruce se puede reducir aún más mediante el uso de retroalimentación negativa.
en la operación clase-AB, cada dispositivo opera de la misma manera que en la Clase B sobre la mitad de la forma de onda, pero también conduce una pequeña cantidad en la otra mitad., Como resultado, la región donde ambos dispositivos simultáneamente están casi apagados (la «zona muerta») se reduce. El resultado es que cuando se combinan las formas de onda de los dos dispositivos, el crossover se minimiza en gran medida o se elimina por completo. La elección exacta de la corriente quieta (la corriente permanente a través de ambos dispositivos cuando no hay señal) hace una gran diferencia en el nivel de distorsión (y en el riesgo de fuga térmica, que puede dañar los dispositivos). A menudo, el voltaje de polarización aplicado para establecer esta corriente quieta debe ajustarse con la temperatura de los transistores de salida., (Por ejemplo, en el circuito mostrado a la derecha, los diodos se montarían físicamente cerca de los transistores de salida, y se especificaría que tuvieran un coeficiente de temperatura coincidente.) Otro enfoque (a menudo utilizado con voltajes de sesgo de seguimiento térmico) es incluir resistencias de pequeño valor en serie con los emisores.
La Clase AB sacrifica cierta eficiencia sobre la Clase B en favor de la linealidad, por lo que es menos eficiente (por debajo del 78,5% para las ondas sinusoidales de amplitud completa en los amplificadores de transistores, por lo general; mucho menos es común en los amplificadores de tubo de vacío de clase AB). Por lo general, es mucho más eficiente que la clase A.,
números de sufijo para amplificadores de tubo de vacuoeditar
un diseño de amplificador de tubo de vacío a veces tendrá un número de sufijo adicional para la clase, por ejemplo, clase B1. Un sufijo 1 indica que la corriente de la cuadrícula no fluye durante ninguna parte de la forma de onda de entrada, mientras que un sufijo 2 indica que la corriente de la cuadrícula fluye para parte de la forma de onda de entrada. Esta distinción afecta al diseño de las etapas del controlador para el amplificador. Los números de sufijo no se utilizan para amplificadores semiconductores.,
Clase CEdit
Clase C amplificador
En una clase-C amplificador, menos del 50% de la señal de entrada se utiliza (ángulo de conducción Θ < 180°). La distorsión es alta y el uso práctico requiere un circuito sintonizado como carga. La eficiencia puede alcanzar el 80% en aplicaciones de radiofrecuencia.
la aplicación habitual de los amplificadores de Clase C es en transmisores de RF que funcionan a una sola frecuencia portadora fija, donde la distorsión es controlada por una carga sintonizada en el amplificador., La señal de entrada se utiliza para cambiar el dispositivo activo, haciendo que los pulsos de corriente fluyan a través de un circuito sintonizado que forma parte de la carga.
el amplificador de Clase C tiene dos modos de operación: sintonizado y sin sintonizar. El diagrama muestra una forma de onda de un circuito simple de Clase C sin la carga sintonizada. Esto se llama operación no sintonizada, y el análisis de las formas de onda muestra la distorsión masiva que aparece en la señal. Cuando se utiliza la carga adecuada (por ejemplo, un filtro inductivo-capacitivo más una resistencia de carga), suceden dos cosas., La primera es que el nivel de polarización de la salida se sujeta con la tensión de salida media igual a la tensión de alimentación. Esta es la razón por la operación sintonizada a veces se llama un clamper. Esto restaura la forma de onda a su forma adecuada, a pesar de que el amplificador tiene solo una fuente de una polaridad. Esto está directamente relacionado con el segundo fenómeno: la forma de onda en la frecuencia central se torna menos distorsionada., La distorsión residual depende del ancho de banda de la carga sintonizada, con la frecuencia central viendo muy poca distorsión, pero mayor atenuación cuanto más lejos de la frecuencia sintonizada que la señal obtiene.
el circuito sintonizado resuena en una frecuencia, la frecuencia portadora fija, y así las frecuencias no deseadas se suprimen, y la señal completa deseada (onda sinusoidal) se extrae por la carga sintonizada. El ancho de banda de la señal del amplificador está limitado por el factor Q del circuito sintonizado, pero esto no es una limitación grave., Cualquier armónico residual se puede eliminar utilizando un filtro adicional.
en los amplificadores prácticos de Clase C se utiliza invariablemente una carga sintonizada. En una disposición común, la resistencia mostrada en el circuito anterior se reemplaza por un circuito sintonizado en paralelo que consiste en un inductor y un condensador en paralelo, cuyos componentes se eligen para resonar a la frecuencia de la señal de entrada. La potencia se puede acoplar a una carga mediante la acción del transformador con una bobina secundaria enrollada en el inductor., El voltaje promedio en el colector es entonces igual a la tensión de alimentación, y la tensión de señal que aparece a través del circuito sintonizado varía de cerca de cero a cerca del doble de la tensión de alimentación durante el ciclo de RF. El circuito de entrada está sesgado de modo que el elemento activo (por ejemplo, transistor) conduce solo una fracción del ciclo de RF, generalmente un tercio (120 grados) o menos.
el elemento activo conduce solo mientras el voltaje del colector está pasando por su mínimo. De este modo, se minimiza la disipación de potencia en el dispositivo activo y se aumenta la eficiencia., Idealmente, el elemento activo solo pasaría un pulso de corriente instantáneo mientras que el voltaje a través de él es cero: entonces no disipa ninguna potencia y se logra una eficiencia del 100%. Sin embargo los dispositivos prácticos tienen un límite a la corriente máxima que pueden pasar, y el pulso debe por lo tanto ampliarse, a alrededor de 120 grados, para obtener una cantidad razonable de energía, y la eficiencia es entonces 60-70%.
Clase DEdit
diagrama de Bloques de un básico de conmutación PWM (clase D) del amplificador.,
amplificador mono Boss Audio Clase D con un filtro de paso bajo para alimentar subwoofers
Los amplificadores Clase D utilizan alguna forma de modulación de ancho de pulso para controlar los dispositivos de salida. El ángulo de conducción de cada dispositivo ya no está relacionado directamente con la señal de entrada, sino que varía en el ancho de pulso.
en el amplificador de clase D, los dispositivos activos (Transistores) funcionan como interruptores electrónicos en lugar de dispositivos de ganancia lineal; están encendidos o apagados., La señal analógica se convierte en un flujo de pulsos que representa la señal por modulación de ancho de pulso, modulación de densidad de pulso, modulación delta-sigma o una técnica de modulación relacionada antes de ser aplicada al amplificador. El valor de potencia promedio de tiempo de los pulsos es directamente proporcional a la señal analógica, por lo que después de la amplificación, la señal se puede convertir de nuevo en una señal analógica mediante un filtro pasivo de paso bajo.El propósito del filtro de salida es suavizar la corriente de pulso a una señal analógica, eliminando los componentes espectrales de alta frecuencia de los pulsos., La frecuencia de los pulsos de salida es típicamente diez o más veces la frecuencia más alta en la señal de entrada para amplificar, de modo que el filtro pueda reducir adecuadamente los armónicos no deseados y reproducir con precisión la entrada.
la principal ventaja de un amplificador de clase D es la eficiencia energética. Debido a que los pulsos de salida tienen una amplitud fija, los elementos de conmutación (generalmente MOSFET, pero se usaron tubos de vacío y, en un momento, transistores bipolares) se activan o apagan completamente, en lugar de funcionar en modo lineal., Un MOSFET funciona con la resistencia más baja cuando está completamente encendido y, por lo tanto, (excluyendo cuando está completamente apagado) tiene la disipación de potencia más baja cuando está en esa condición. En comparación con un dispositivo equivalente de clase AB, las menores pérdidas de un amplificador de clase D permiten el uso de un disipador de calor más pequeño para los MOSFET, al tiempo que reduce la cantidad de potencia de entrada requerida, lo que permite un diseño de fuente de alimentación de menor capacidad. Por lo tanto, los amplificadores de clase D son típicamente más pequeños que un amplificador de clase AB equivalente.,
otra ventaja del amplificador Clase D es que puede operar desde una fuente de señal digital sin requerir un convertidor digital a analógico (DAC) para convertir la señal a forma analógica primero. Si la fuente de señal está en forma digital, como en un reproductor de medios digitales o tarjeta de sonido de computadora, el circuito digital puede convertir la señal digital binaria directamente a una señal de modulación de ancho de pulso que se aplica al amplificador, simplificando el circuito considerablemente.,
se puede construir un amplificador de clase D con potencia de salida moderada utilizando un proceso lógico CMOS regular, lo que lo hace adecuado para la integración con otros tipos de circuitos digitales. Por lo tanto, se encuentra comúnmente en System-on-Chips con audio integrado cuando el amplificador comparte un dado con el procesador principal o DSP.
Los amplificadores de clase D se usan ampliamente para controlar motores, pero ahora también se usan como amplificadores de potencia, con circuitos adicionales que convierten analógico en una señal modulada de ancho de pulso de frecuencia mucho más alta., Las fuentes de alimentación conmutadas incluso se han modificado en amplificadores crudos de clase D (aunque normalmente solo reproducen frecuencias bajas con una precisión aceptable).
Los amplificadores de potencia de audio Clase D de alta calidad ya han aparecido en el mercado. Se ha dicho que estos diseños rivalizan con los amplificadores AB tradicionales en términos de calidad. Un uso temprano de los amplificadores de clase D fueron los amplificadores de subwoofer de alta potencia en los automóviles., Debido a que los subwoofers generalmente están limitados a un ancho de banda de no más de 150 Hz, la velocidad de conmutación para el amplificador no tiene que ser tan alta como para un amplificador de Rango Completo, lo que permite diseños más simples. Los amplificadores de clase D para la conducción de subwoofers son relativamente baratos en comparación con los amplificadores de clase AB.
la letra D utilizada para designar esta clase de amplificador es simplemente la letra siguiente después de C y, aunque ocasionalmente se usa como tal, no significa digital., Los amplificadores de clase D y Clase E A veces se describen erróneamente como «digitales» porque la forma de onda de salida se asemeja superficialmente a un tren de impulsos de símbolos digitales, pero un amplificador de clase D simplemente convierte una forma de onda de entrada en una señal analógica modulada de ancho de pulso continuo. (Una forma de onda digital sería modulada por impulsos de código.)
clases adicionalesEditar
otras clases de amplificadores son principalmente variaciones de las clases anteriores., Por ejemplo, los amplificadores Clase-G y Clase-H están marcados por la variación de los rieles de suministro (en pasos discretos o de manera continua, respectivamente) después de la señal de entrada. El calor desperdiciado en los dispositivos de salida se puede reducir a medida que el exceso de tensión se mantiene al mínimo. El amplificador que se alimenta con estos rieles puede ser de cualquier clase. Este tipo de amplificadores son más complejos y se utilizan principalmente para aplicaciones especializadas, como unidades de muy alta potencia., Además, los amplificadores de Clase E y Clase F Se describen comúnmente en la literatura para aplicaciones de radiofrecuencia donde la eficiencia de las clases tradicionales es importante, sin embargo, varios aspectos se desvían sustancialmente de sus valores ideales. Estas clases utilizan la sintonización armónica de sus redes de salida para lograr una mayor eficiencia y pueden considerarse un subconjunto de la Clase C debido a sus características de ángulo de conducción.
Class eedit
El amplificador de Clase E es un amplificador de potencia de conmutación sintonizada altamente eficiente utilizado en radiofrecuencias., Utiliza un elemento de conmutación de un solo polo y una red reactiva sintonizada entre el interruptor y la carga. El circuito obtiene una alta eficiencia al operar solo el elemento de conmutación en puntos de corriente cero (encendido a apagado) o voltaje cero (apagado a encendido), lo que minimiza la pérdida de energía en el interruptor, incluso cuando el tiempo de conmutación de los dispositivos es largo en comparación con la frecuencia de operación.
el amplificador de Clase E se cita con frecuencia para haber sido reportado por primera vez en 1975. Sin embargo, una descripción completa de la operación Clase-E se puede encontrar en la tesis doctoral de 1964 de Gerald D. Ewing., Curiosamente, el diseño analítico-ecuaciones solo se conoció recientemente.
class FEdit
en amplificadores push-pull y en CMOS, los armónicos uniformes de ambos transistores simplemente se cancelan. El experimento muestra que esos amplificadores pueden generar una onda cuadrada. Teóricamente las ondas cuadradas consisten en armónicos impares solamente. En un amplificador de clase D, el filtro de salida bloquea todos los armónicos; es decir, los armónicos ven una carga abierta. Así que incluso pequeñas corrientes en los armónicos son suficientes para generar una onda cuadrada de voltaje., La corriente está en fase con el voltaje aplicado al filtro, pero el voltaje a través de los transistores está fuera de fase. Por lo tanto, hay una superposición mínima entre la corriente a través de los transistores y el voltaje a través de los transistores. Cuanto más afilados sean los bordes, menor será la superposición.
mientras que en la clase D, los transistores y la carga existen como dos módulos separados, la clase F admite imperfecciones como las parasitarias del transistor e intenta optimizar el sistema global para tener una alta impedancia en los armónicos., Por supuesto, debe haber un voltaje finito a través del transistor para empujar la corriente a través de la resistencia del Estado de encendido. Debido a que la corriente combinada a través de ambos transistores está principalmente en el primer armónico, parece un seno. Eso significa que en el centro del cuadrado el máximo de corriente tiene que fluir, por lo que puede tener sentido tener una caída en el cuadrado o, en otras palabras, permitir un exceso de la onda cuadrada de voltaje. Una red de carga Clase F por definición tiene que transmitir por debajo de una frecuencia de corte y reflejar por encima.,
cualquier frecuencia situada por debajo del corte y que tenga su segundo armónico por encima del corte puede ser amplificada, es decir, un ancho de banda de octava. Por otro lado, un circuito en serie inductivo-capacitivo con una gran inductancia y una capacitancia sintonizable puede ser más sencillo de implementar. Al reducir el ciclo de trabajo por debajo de 0,5, la amplitud de salida puede ser modulada. La forma de onda cuadrada de voltaje se degrada, pero cualquier sobrecalentamiento es compensado por la menor potencia total que fluye., Cualquier desajuste de carga detrás del filtro solo puede actuar en la primera forma de onda de corriente armónica, claramente solo una carga puramente resistiva tiene sentido, entonces cuanto menor sea la resistencia, mayor será la corriente.
La Clase F puede ser impulsada por seno o por una onda cuadrada, para un seno la entrada puede ser sintonizada por un inductor para aumentar la ganancia. Si la clase F Se implementa con un solo transistor, el filtro es complicado para acortar los armónicos pares. Todos los diseños anteriores utilizan bordes afilados para minimizar la superposición.
clases G y HEdit
Idealized class-G rail voltage modulation
Idealized class-H rail voltage modulation
Rail voltage modulation
Basic schematic of a class-H configuration
There are a variety of amplifier designs that enhance class-AB output stages with more efficient techniques to achieve greater efficiency with low distortion., Estos diseños son comunes en amplificadores de audio grandes ya que los disipadores de calor y transformadores de potencia serían prohibitivamente grandes (y costosos) sin los aumentos de eficiencia. Los Términos «Clase G» y «clase H» se usan indistintamente para referirse a diferentes diseños, variando en definición de un fabricante o papel a otro.
Los amplificadores de clase G (que usan «conmutación de carril» para disminuir el consumo de energía y aumentar la eficiencia) son más eficientes que los amplificadores de clase AB., Estos amplificadores proporcionan varios rieles de alimentación a diferentes voltajes y cambian entre ellos a medida que la salida de señal se acerca a cada nivel. Por lo tanto, el amplificador aumenta la eficiencia al reducir la potencia desperdiciada en los transistores de salida. Los amplificadores Clase-G son más eficientes que la clase AB pero menos eficientes en comparación con la clase D, sin embargo, no tienen los efectos de interferencia electromagnética de la clase D.
Los amplificadores Clase-H crean un riel de alimentación infinitamente variable (analógico). A veces se les conoce como rail trackers., Esto se hace mediante la modulación de los rieles de alimentación de modo que los rieles son solo unos pocos voltios más grandes que la señal de salida «seguimiento» en un momento dado. La etapa de salida funciona a su máxima eficiencia todo el tiempo. Esto se debe a la capacidad del circuito para mantener los transistores de carril (T2 y T4) en corte hasta que un pico de voltaje de música sea de una magnitud suficiente para requerir el voltaje adicional de las fuentes de + y – 80 V. Consulte la figura esquemática. El amplificador de clase H en realidad se puede pensar en dos amplificadores en serie., En el ejemplo esquemático mostrado por la figura, los amplificadores de riel de + – 40 V pueden producir aproximadamente 100 vatios continuos en una carga de 8 ohmios. Si la señal Vout music está operando por debajo de 40 voltios, el amplificador solo tiene las pérdidas asociadas con un amplificador de 100 W. Esto se debe a que los dispositivos superiores de clase H T2 y T4 solo se utilizan cuando la señal de música está entre 100 y 400 vatios de salida. La clave para entender esta eficiencia sin batir los números reales es que tenemos un amplificador capaz de 400 vatios pero con la eficiencia de un amplificador de 100 vatios., Esto se debe a que las formas de onda de la música contienen largos períodos de menos de 100 vatios y solo contienen breves ráfagas de hasta 400 vatios instantáneos; en otras palabras, las pérdidas a 400 vatios son por períodos de tiempo breves. Si este ejemplo se dibujara como una clase AB con solo las fuentes de 80 V en lugar de las fuentes de 40 V, Los transistores T1 y T3 tendrían que estar en conducción a lo largo de la señal de 0 V a 80 V con las pérdidas VI correspondientes durante todo el período de onda vout, no solo las breves ráfagas de alta energía., Para lograr este control de seguimiento ferroviario, T2 y T4 actúan como amplificadores de corriente, cada uno en serie con su contraparte de baja tensión T1 y T3. El propósito de T2 y T3 es permitir el diodo back-biasing D2 cuando vout está en un pico positivo (por encima de 39.3 V) y back biasing D4 cuando vout está en un pico negativo inferior a -39.3 V. Durante los picos musicales vout de 100 a 400 vatios, las fuentes de 40 V tienen cero amperios extraídos de ellos ya que toda la corriente proviene de los rieles de 80 V. Sin embargo, esta cifra es demasiado simplista, ya que en realidad no controlará los transistores T2 T4 en absoluto., Esto se debe a que los diodos D1 y D3 que están destinados a proporcionar una ruta para que el vout vuelva a los dispositivos superiores siempre están sesgados inversamente. Se dibujan hacia atrás. En lugar de estos diodos, un amplificador de voltaje con ganancia que utiliza vout como su entrada sería necesario en un diseño real. Hay otra razón para este requisito de ganancia entre vout y T2 base en un diseño de clase H real y que es para asegurar que la señal aplicada a la T2 es siempre «delante» de la señal Vout por lo que nunca puede «ponerse al día» con el rail tracker., El amplificador Rail tracker puede tener una velocidad de giro de 50 V/µs, mientras que el amplificador AB puede tener solo una velocidad de giro de 30 V/µs para garantizar esto.