Como funciona y se diseña un amplificador clase B.

1. Amplificadores clase B
Amplificadores que usan parejas de
transistores para obtener una señal
completa, con un mejor rendimiento.

2. Los amplificadores Clase A son la forma más común de operar un
transistor como circuito lineal, es el primero en simplicidad y el circuito
polarizado más estable. Con la mínima distorsión o casi nula, pero no es la
clase de mejor rendimiento.
En los circuitos amplificadores clase B es necesitan usar dos transistores
por etapa, ya que cada uno maneja solamente 180º de la señal alterna de
entrada. Por tanto para tener la señal completa a la salida ambos
transistores deben funcionar.
Hay dos esquemas básicos para poner a operar un amplificador clase B y
son a) circuito contrafase (usa transformadores de acople) y b) circuito
Push-Pull (con transistores complementarios).
Circuito en contrafase:
Es el primer circuito clase B básico construido aún antes de existir los
circuitos integrados. Como un transistor al funcionar en clase B sólo
conduce la mitad del ciclo de la señal de entrada y esto produciría una
gran distorsión, se usa montar dos transistores desfasados 180º el uno con
respecto al otro a fin que la señal de salida sea igual a la de entrada con la
más baja distorsión posible, y el mejor rendimiento.

3. Como se ve en la figura, para generar la
contra fase, se usan transformadores a
fin de desfasar la señal para cada
transistor, y además para acoplar las
impedancias tanto de entrada como de
salida al parlante o altavoz
+
+
__+
+
Q 1
15
6
48
V C C
A lta v o z
Q 2
1 5
6
4 8
+_
+
_ _
V in
Este circuito se llama contrafase. La señal de entrada VIN en el primario del
transformador de entrada (T1), produce en el bobinado secundario
dividido, dos señales iguales y como se ve, de sentidos contrarios, haciendo
que Q1 conduzca y Q2 este en corte.
La corriente del bobinado primario del transformador de salida (T2),
provoca un voltaje invertido en el bobinado secundario acoplado al altavoz.
En el otro semiciclo del voltaje de entrada, invierte los voltajes de
polarización y ahora conduce Q2 y Q1 entra en corte, entregando su señal
amplificada al otro medio bobinado de T2, cambiando la polaridad del
voltaje entregado al altavoz, completando el ciclo.
Ventajas y desventajas:

4. -Como no hay polarización cada transistor está en corte cuando no hay señal
de entrada, entonces no hay consumo cuando no hay señal.
- Otra ventaja es el aumento del rendimiento, cuando no hay señal de
entrada, no consume y el rendimiento de un amplificador en contra fase es
del 78,5%, por lo tanto este sistema es más popular que el clase A.
- Su principal desventaja es el uso de transformadores y por esto han dejado
de usarlo, pues además de pesados y costosos, limitan en ancho de banda
de los amplificadores.
El punto Q: Un amplificador clase B está polarizado en el punto de corte,
donde ICQ = 0 y VCEQ = VCE(corte). Sólo sale del corte a la región lineal cuando la
señal de entrada lo excita hacia la conducción.
+ V C C
R E
V in
V o u t
0 V
C o n d u c e
A p a g a d o
0 ,7 V >
>
En la figura vemos
un circuito en que
la salida no es una
replica de la
entrada, por lo que
hay que usar una
configuración con

5. Dos transistores, denominada amplificador equilibrado y así obtener una
replica bastante aceptable de la onda de entrada.
Para evitar la distorsión que se produce en el cruce de la señal de entrada
cuando cruza por cero debido a que los transistores no conducen sino
cuando la señal de entrada sobrepasa los 0,7 voltios, hay que polarizarlos
con un divisor resistivo en las bases (R1, R2). Como las bases están
conectadas al secundario del transformador de entrada, el cual tiene una
conexión en el centro del bobinado, allí se coloca el divisor de forma de
polarizar los dos transistores a la vez y así disminuir al mínimo la distorsión.
15
6
48
1 5
6
4 8
V C C
V in
+
R 2
Q 2
Q 1
C
+
V C C
A lta v o z
R 1
Se usa colocar un condensador de
desacople a fin de evitar que
señales sepureas entren y se sumen
con la señal de entrada produciendo
señales no deseables. Este tipo de
amplificador dejó de ser usado
debido a los transformadores
Voluminosos, pesados y que limitaban el sonido a frecuencias menores a 10
Khz. Apareciendo otro tipo de amplificadores clase B llamados Push-Pull.

6. Amplificadores Push-Pull
Veamos otro amplificador clase B que se usa con mejoras sobre el anterior
tipo contrafase con transformadores, este es por lo tanto más liviano, con
mejor respuesta de frecuencia y con la facilidad de se encapsulado en un
solo empaque integrado. Llamado comúnmente PUSH-PULL.
En la figura se ve que el amplificador está
formado por dos transistores en configuración
de seguidor emisor (colector común),
complementarios, ose usa un transistor NPN y
otro PNP, de manera que conducen en ciclos
opuestos de la señal de entrada. _
V in
Q 1
R LQ 2
+ V C C
V C C
V o u t
En la base no hay voltaje de polarización de DC (VB = 0) por tanto el sólo
voltaje de la señal excita los transistores hacia la conducción. Q1 conduce
durante el semiciclo positivo y Q2 durante el semiciclo negativo de la señal
de entrada.
Distorsión de cruce
Cuando el voltaje de DC en la base es cero, el voltaje de la señal de
entrada,

7. debe sobrepasar el VBE antes que el transistor
conduzca.
Debido a esto entre semiciclo positivos y
negativo de la señal de entrada hay un tiempo,
en el cual ninguno de los dos transistores
conduce, apareciendo una distorsión llamada
distorsión de cruce.
o
V in
Q 1 o f f
Q 2 o n
Q 1 o n
Q 2 o f f
V o u t
- V b e
Q 1 o f f
Q 2 o f f
+ V b e
Polarización del amplificador Push-Pull
Para eliminar la llamada distorsión de cruce, ambos transistores en la
configuración Push-Pull deben estar ligeramente por encima del corte
cuando no hay señal de entrada. Lo anterior se puede lograr con un divisor
+
C 2
V o u t
R 1
V in
V C C
R 3
Q 2
_
Q 1
V C C
R L
R 2
C 1
de voltaje. En este circuito es difícil de mantener un
punto estable, debido a los cambios en VBE con la
temperatura. (Si acoplamos RL con un condensador,
no es necesario usar dos fuentes de alimentación,
pues con una basta para alimentar el circuito).
En la figura siguiente veremos un circuito mejorado,
usando una sola fuente.

8. En esta figura damos una polarización más estable pues las características de
los diodos D1 y D2 corresponden estrechamente a la transconductancia de los
transistores.
R L
C 1
D 2
D 1
V o u t
C 3
+
R 1
Q 2
V C C
C 2
Q 1
R 2
V in
Esto también se puede lograr usando la unión
base-emisor de transistores adicionales en vez
de los diodos D1 y D2.
Este circuito se usa cuando se hacen
dentro de un sólo integrado como
parte del circuito ya que es más fácil
hace los transistores con las mismas
características de VBE que los demás.
>
A
Q 1
V C C
>
D 1
*
V c c / 2 Q 2
*
>
+
V c c / 2
>
D 2
>
V c c / 2
R 1
>
R 2
En la figura de la derecha vemos el circuito equivalente
en DC., del amplificador Push-Pull, R1 y R2 son del mismo
valor, luego el voltaje en A (entre los diodos D1 y D2) es
VCC/2, supongamos que ambos diodos y los transistores
son idénticos, la caída a través de D1 es igual al VBE de Q1
y la caída en D2 es igual al VBE de Q2. Como resultado el
voltaje en los emisores también es VCC/2 por tanto VCEQ1

9. = VCEQ2 = VCC/2 dado que ambos transistores están polarizados cerca del
corte ICQ ≈ 0.
Ejemplo: Determine los voltajes DC en las bases y emisores de Q1 y Q2,
determine el VCEQ para cada transistor. Suponga que VD1 = VD2 = VBE = 0,7 V
R L
C 1
R 2
2 0 V
D 1
D 2
1 K
C 3
V C C+
1 K
C 2
V o u t
R 1
V in
Q 2
Q 1
+ 2 0 V
<
1 k
V d 2 = 0 , 7 V
It 1 k
V d 1 = 0 , 7 V
V C C
IT = (VCC – VD1 – VD2)/(R1 + R2) =
(20 -1,4)/(2K) = 9,3 mA
VB1 = VCC – ITR1 = 20 V –
(9,3mA)(1K) = 10,7 V
VB2 = VB1 – VD1 – VD2 = 10,7 –
1,4 = 9,3 V
VE1 = VE2 = VB1 – VBE = 10.7 – 0,7
= 10 V Por tanto
VCEQ1 = VCEQ2 = VCC/2 = 20V/2 = 10 V
Operación en AC.:
En condiciones máximas, los transistores Q1 y Q2 son excitados
alternadamente desde cerca de corte hasta cerca de saturación. Durante
el semiciclo positivo de la señal de entrada, el emisor de Q1 es excitado
desde el valor del punto Q igual a VCC/2 hasta cerca de VCC, produciendo

10. un voltaje pico positivo aproximadamente igual a VCEQ. Al mismo tiempo la
corriente de Q1 incursiona desde su valor del punto Q próximo a cero hasta
cerca de saturación.
<
V c e
D 2
<
<Q 1
Q 2
D 1
R 2V in
V c e q
+
R L
* <
>
V C C
IL
*
Ic ( s a t)
R 1
0
Ic
> V c e
Ic ( s a t)
V c e q = V c c /2
>
En términos de la
recta de carga en AC,
el VCE de ambos
transistores
incursiona desde VCC/2
hasta cerca de cero y
la corriente incursiona
desde cero hasta IC(sat)
en virtud que el
voltaje pico a través
de cada transistor es VCEQ, entonces la corriente de saturación de AC es:
IC = VCEQ/RL
Dado que IE ≈ IC la corriente de salida es la de emisor, entonces la corriente
de salida pico también es:
IE(pico) = VCEQ / RL

11. Ejemplo: Determine los valores pico máximo para el voltaje y la corriente de
salida del circuito de la figura.
C 2
V C C
V o u t
R 1
V in
Q 2
5
Q 1
R L
C 1
R 2
D 1
D 2
1 K
1 K
C 3
2 0 V+
Voltaje de salida pico máximo es:
Vsal(pico) ≈ VCEQ = VCC/2 = 20 V / 2 = 10 V
La corriente de salida pico máxima es:
Isal(pico) ≈ IC(sat) = VCEQ / RL = 10 V / 5Ω = 2 Amp.
Potencia máxima de salida:
Ya se demostró que la corriente de salida máxima es aproximadamente
IC(sat) y que el voltaje de salida máximo es aproximadamente VCEQ. La
potencia de salida promedio máxima es:
Psal = Vsal(eficaz)Isal(eficaz)
Dado que Vsal(eficaz) = 0,707 Vsal(pico) = 0,707VCEQ = √2/2VCEQ y Isal(eficaz) =
0,707Isal(pico) = 0,707IC(sat) = √2/2IC(sat)

12. Entonces:
Psal = 0,5VCEQIC(sat)
Al sustituir VCEQ por VCC/2 se obtiene:
Psal = 0,25 VCC IC(sat)
Potencia de entrada de DC:
La potencia de entrada proveniente de la alimentación VCC es:
PDC = VCC .ICC
Como cada transistor toma corriente durante un semiciclo, la corriente es
una señal de media onda con un valor promedio igual a:
ICC = IC(sat)/π = o,318 IC(sat)
De modo que tenemos
PDC = 0,318VCCIC(sat)
Eficiencia:
La gran ventaja de los amplificadores Push-Pull clase B sobre los de clase A,
es su eficiencia mucho más alta. Esta eficiencia compensa la dificultad de
polarizar al amplificador Push-Pull para eliminar la distorsión de cruce.
Eficiencia η = Psal /PDC

13. La eficiencia máxima para un amplificador clase B se denota η(max)
Η(max) = Psal / PDC = (0,25VCCIc(sat))/(0,318VCCIc(sat)) = 0,785
Lo normal es entregar la eficiencia en porcentaje al 100% entonces tenemos:
η% = η.100% = 0,785x100% = 78,5%
Excitación para un amplificador Push-Pull clase B
El circuito usado anteriormente el acople de la señal de entrada al
amplificador clase B Push-Pull, no es la mejor forma de excitar un
amplificador clase B. Es más sencillo usar una etapa en emisor común
acolada directamente (como se usa en los amplificadores operacionales).
R 2
V C C+
C 2
C 1
R 3
R 1
V o u t
Q 3
V in
Q 2
D 2
R 4
2 0 V
D 1
R L
Q 1
5
El transistor Q1 es una fuente de corriente que
establece la corriente continua de polarización de
los diodos D1 y D2. Ajustando R2 se puede controlar
la corriente continua del emisor (IE) por R4
Significa que Q1 fija la corriente por los diodos de
compensación. Debido a los diodos polarizados el
mismo valor de corriente existe en los colectores
de Q2 y Q3 (Como en las fuentes de corriente
espejo).

14. Cuando llega la señal alterna de entrada a la base de Q1 se excitan las bases
de Q2 y Q3, actuando Q1 como un amplificador con resistencia de emisor sin
desacoplar. Amplificando e invirtiendo la señal alterna de entrada en el
colector de Q1. Durante el medio ciclo positivo Q2 conduce y Q3 está cortado, y
en el medio ciclo negativo Q3 conduce y Q2 está cortado transfiriendo la señal
alterna a la carga a través del condensador de acople.
B 2
R 3
Q 1
R 4
B 3
r e '
r e '
R 4
V in
R 3
En la figura se ve el circuito equivalente
para la señal AC de la etapa de emisor
común. Los diodos se han sustituido
por sus resistencias intrínsecas para AC.
En cualquier circuito práctico re’ es
menos de 100 Ω veces menor que R3.
Por lo tanto el circuito para AC se puede simplificar, como
se ve en la figura de la derecha, donde se ve la etapa
excitadora, la cual es un amplificador con resistencia de
emisor sin desacoplar, con una ganancia de tensión sin
carga aproximadamente de:
AV = R3 / R4

15. Generalmente la Zent(base) del transistor en clase B es muy alta (colector
común) por lo que la ganancia de voltaje con carga de la etapa excitadora es
casi igual a la ganancia de voltaje sin carga. Ya que los transistores Q2 y Q3
funcionan como un seguidor emisor.