Amplificadores

Los amplificadores son una pieza básica en la electrónica, ya que gracias a ellos
podemos aumentar el nivel de las señales eléctricas que captan los sensores (resistencias
dependientes, micrófonos, antenas, etc.) para después aplicarlas con suficiente energía a los
dispositivos que las trasforman en algo útil (relés, alarmas, altavoces, pantallas de visualización, etc.).
En un principio los amplificadores se fabricaban con válvulas de vacío (triodos, pentodos,
etc.), pero la llegada de los semiconductores en los años 50 fue sustituyendo paulatinamente a éstas
por los transistores. Hoy en día el avance de las nuevas tecnologías ha conseguido integrar en un solo
elemento Una gran cantidad de componentes, consiguiendo sistemas de amplificación a base de uno
o varios circuitos integrados, como por ejemplo el amplificador operacional. Esto simplifica
enormemente los circuitos, aportando innumerables ventajas (reducción de costes de fabricación,
circuitos impresos más reducidos, menor disipación térmica, etc.). Aun así, cuando se trata de
amplificar señales de gran potencia, se sigue utilizando el transistor .

En los amplificadores, gracias a los transistores, se consigue elevar la intensidad de los
sonidos y de las señales en general. El amplificador posee una entrada por donde se introduce la
señal débil, y otra por donde se alimenta con C.C. La señal de salida se ve aumentada gracias a la
aportación de esta alimentación, siguiendo las mismas variaciones que la de entrada (Figura 13.1).

En la Figura 13.2 se muestra la disposición básica de un amplificador de sonido. La señal
de entrada, de bajo nivel {del orden de. unos pocos milivoltios), la aportan dispositivos como el
micrófono (transforma las ondas sonoras en señales eléctricas que siguen las mismas variaciones que
las primeras), el reproductor de discos (transforma la señales grabadas en los surcos del disco en
señales eléctricas), el magnetófono (transforma las señales grabadas magnéticamente en una cinta
en señales eléctricas), etc.. El amplificador de audio toma estas señales eléctricas y, manteniendo
intacta sus cualidades, las eleva de valor (del orden de unos cuantos voltios). Estas señales ya son lo
suficientemente fuertes como para poder ser transformadas en sonidos audibles por parte del
altavoz.

Cuando un amplificador realiza la función de elevar la señal que ha sido aplicada a su
entrada, se dice que ha producido una determinada ganancia. Se puede decir que la ganancia de un
amplificador es la relación que existe entre el valor de la señal obtenida a la salida y el de la entrada.
Dependiendo de la magnitud eléctrica que estemos tratando, se pueden observar tres tipos de
ganancias (Figura 13.3):

1 Ganancia de tensión: que se obtiene midiendo el valor de la tensión de entrada y el de
salida y realizando su cociente.
2Ganancia de corriente: se obtiene midiendo el valor de la intensidad de salida y el de
entrada, efectuando su cociente.
3Ganancia de potencia: se obtiene al dividir la potencia obtenida en la salida entre la
potencia entregada a la entrada. Se puede comprobar con facilidad que, al realizar esta operación, el
resultado que se obtiene coincide con el producto de las ganancias de tensión y corriente.
entrada
salida
v
V
VA 
entrada
salida
I
I
IA 
IvI AAA 

Es corriente encontrarnos con la ganancia expresada en decibelios (dB). El decibelio es
una unidad que se emplea para medir el nivel sonoro. Para calcular la ganancia de un amplificador en
dB aplicamos las siguientes expresiones:
• Ganancia de tensión: av = 20 log Av
• Ganancia de corriente: ai =20 log A¡
• Ganancia de potencia: ap = 10 log Ap

Los amplificadores poseen una característica fundamental, que es la impedancia que
presentan a su entrada y a su salida.
Impedancia de entrada: es la impedancia que ofrece un amplificador a la entrada, y se
calcula aplicando la ley de Ohm entre sus extremos:
Impedancia de salida: es la impedancia que ofrece el amplificador a su salida:
entrada
entrada
I
VZe 
salida
salida
I
VZs 

La impedancia de entrada de un amplificador “Zent" limita el paso de corriente
proporcionado por el generador de señales, de tal forma que se podría decir que es la carga
que presenta a dicho generador de señales.

Los generadores de señal también poseen una impedancia característica, dependiendo
este valor del tipo de generador. Así, por ejemplo, para un receptor de radio, la antena es el
generador de señales y su impedancia es de unos 50 Ω. En el caso de que el generador de señales
fuera un micrófono, la impedancia podría ser algo mayor, del orden de los 10 KΩ.
Para que un sistema posea un rendimiento máximo, la impedancia del generador debe
ser igual a la entrada del amplificador. Esto es lo que se conoce como "adaptación de impedancias".
La impedancia de entrada de los amplificadores depende fundamentalmente del tipo de
configuración que se emplee. Seguidamente proporcionamos una relación aproximativa de estos
valores:
Colector común: gran impedancia de entrada (Zent≡300 KΩ).
Base común: muy pequeña impedancia de entrada (Zent ≡ 50 Ω).
Emisor común: valor intermedio de impedancia de entrada (Zent ≡ 50 KΩ).

No todos los amplificadores son iguales; existen diferencias entre unos y otros,
dependiendo de la magnitud de la señal que se va a amplificar, configuración, clase, acopIamiento
y aplicaciones. En Tabla 13.1 se hace una clasificación de los mismos:

Dependiendo de la señal: existen muchas aplicaciones donde el uso de una sola etapa
amplificadora no es suficiente para elevar la señal de entrada al nivel deseado. Por esta razón, se
emplean varias etapas amplificadoras acopladas adecuadamente, con el fin de imprimir en cada una
de ellas el nivel de amplificación adecuado y, así, conseguir una señal de salida sin distorsión y con el
máximo rendimiento por parte del conjunto del amplificador.

Así, por ejemplo, la señal de audio proporcionada por un micrófono o la señal recogida
en la antena de un receptor de radio posee un nivel que en la mayoría de las ocasiones
no alcanza unos pocos milivoltios o incluso microvoltios. En estos casos se hace necesario por 10
menos de dos, tres o más etapas amplificadoras. Éste es el caso del ejemplo mostrado en la Figura
13.6, donde se aprecia la estructura de un amplificador de audio en un diagrama de bloques.
Existe un amplificador previo, o preampliflicador de pequeña señal, que toma la débil señal
proveniente del micrófono y la eleva hasta un nivel adecuado. Esta señal se vuelve a amplificar en la
etapa excitadora hasta obtener el nivel suficiente para excitar la etapa correspondiente al
amplificador de potencia. Esta última etapa consigue elevar el nivel de laseñal suficientemente como
para excitar el altavoz de salida.
Los amplificadores de pequeña señal se utilizan en etapas previas y poseen una ganancia
muy grande de tensión. Este tipo de amplificadores posee una respuesta lineal, es decir, debe ser fiel
y no distorsionar las señales.

Un amplificador de potencia maneja señales más fuertes y se emplea en las etapas
finales. En este amplificador la zona de trabajo es del todo lineal.
Por su configuración (ver Figura 13.7).

Por su clase: esta clasificación es debida a que no todos los amplificadores presentan
todo el conjunto del ciclo de señal de entrada en la salida.
Clase A: en la Figura 13.8 se muestra el aspecto de las señales de entrada y salida de un
amplificador de clase A.
La señal que aparece en la salida no está distorsionada con respecto a la de entrada.

Clase B: la señal que aparece en la salida está recortada, de tal forma que únicamente
parecen los semiciclos positivos, tal como se puede apreciar en los oscilogramas de la Figura 13.9.

Clase C: en este caso, la corriente que aparece como señal de salida fluye menos de un
semíciclo, tal como se aprecia en la Figura 13.10.

Clase AB: La señal que aparece en la salida es una combinación de la clase A y B, es
decir, aparece una pequeña distorsión en los picos de la señal de salida (ver Figura 13.11 ).

Por la frecuencia de la señal: como las señales que se quieren amplificar son
alternativas, es necesario diseñar los circuitos amplificadores teniendo en cuenta el valor de
la frecuencia de las mismas. Los amplificadores de corriente continua trabajan con señales no
alternativas y, por lo tanto, poseen una frecuencia cero.
Los de audiofrecuencia o de baja frecuencia trabajan con frecuencias audibles en un
margen de 20 a 20 KHz.
Los amplificadores de videofrecuencia se utilizan para señales en un margen de
frecuencias de entre 20 Hz y 15 MHz.
Los amplificadores radiofrecuencia o de alta frecuencia, se utilizan en sistemas de
transmisión de señales de radio y manejan frecuencias del orden de 200 KHz a 300 MHz.
Los de VHF y UHF trabajan en frecuencias de cientos o miles de MHz y se utilizan para la
transmisión de señales de audio y televisión.

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