Estudio Amplificador Clase A/B

Abstract

[ES] El presente trabajo tiene como objeto estudiar las características e índices de calidad de los amplificadores de audio, así como las técnicas de medida que permiten cuantificar estos índices. En primer lugar, se analiza la arquitectura general de los amplificadores de potencia y se realiza una revisión de las distintas configuraciones de la etapa de salida, empleadas con mayor frecuencia en el diseño de amplificadores de audio. Asimismo, se definen los parámetros que se utilizarán en este documento como índices de calidad y se estudian diferentes formas de medirlos. Se presta especial atención a la medida del THD (índice de distorsión armónica total) y se analizan dos formas de cuantificarlo. Por un lado se propone utilizar el Análisis Espectral Directo, consistente en la medida del espectro de la señal de salida del amplificador empleando un espectrómetro. Como alternativa al método anterior se propone el Método Nulo, que requiere de la utilización de un circuito de medida denominado Circuito en Puente o Nulo, capaz de eliminar toda la distorsión procedente de otras fuentes distintas al amplificador que se pretende estudiar. En el presente trabajo se ha realizado un estudio detallado de un circuito propuesto por Douglas Self, que tiene la peculiaridad de poder conmutar la configuración de su etapa de salida de Clase A a Clase B, mediante un interruptor. Además de un primer estudio teórico del circuito, se han realizado las medidas del THD del amplificador simulado mediante Multisim, para ambos modos de funcionamiento y diferentes valores de la potencia de salida y la resistencia de carga. Asimismo, se incluye un esquema del Circuito Nulo, adaptado para medir el THD del amplificador simulado y, partiendo de los resultados obtenidos, se analizan las ventajas e inconvenientes de ambos métodos de medida y se establece una comparación de las prestaciones del amplificador de prueba para distintas condiciones de funcionamiento. Por otro lado, en lo relativo a los métodos de medición, se aprecia una mayor precisión en la medida efectuada con el Método Nulo, ya que se logra atenuar los efectos de ruido de la fuente, lo que resulta en una medida más fiable. Asimismo, se establece que a la hora de calcular el THD, es necesario considerar todos los productos de la distorsión desde los 20 Hz hasta los 20kHz, algo que la mayoría de los fabricantes no acostumbra a hacer. Tener en cuenta sólo cinco o incluso tres armónicos, lleva a una medida deficiente, especialmente si la señal analizada tiene un contenido armónico de alto orden considerable. En definitiva, el proyecto que se expone a continuación constituye, fundamentalmente, un estudio de las características e índices de calidad de los amplificadores de audio, complementado con los resultados obtenidos en la simulación, que llevan a definir un protocolo de pruebas que pueden ser efectuadas en laboratorios para el diseño y mejora de amplificadores de audio de alta fidelidad