Amplificadores, clases y distorsión

Qué significa amplificar

Un amplificador utiliza energía de la alimentación para producir una señal de salida relacionada con la entrada. La ganancia es la relación entre ambas; no crea energía. Además de ganancia importan ancho de banda, impedancias, ruido, linealidad y rendimiento.

La respuesta amplitud/frecuencia muestra cómo cambia la ganancia con frecuencia. Una etapa puede amplificar bien el centro de una banda y caer en sus extremos.

Ángulo de conducción y clases

En clase A el dispositivo conduce todo el ciclo: ofrece buena linealidad, pero rendimiento bajo. En clase B cada dispositivo ideal conduce medio ciclo; una etapa push-pull recompone la onda, con riesgo de distorsión de cruce. La clase AB mantiene algo de conducción alrededor del cruce y reduce esa distorsión.

La clase C conduce menos de medio ciclo y distorsiona fuertemente la corriente. Un circuito sintonizado reconstruye una sinusoide, por lo que es útil en RF de envolvente constante, no como amplificador lineal genérico.

La modulación decide la linealidad

SSB transporta información en su envolvente. Si el amplificador recorta o comprime, crea distorsión e intermodulación: por eso necesita una cadena lineal. FM ideal tiene envolvente constante y permite etapas más eficientes, aunque deben controlarse otras emisiones.

Ver la linealidad en una señal real

Imagina la envolvente de una señal SSB. En los instantes de voz fuerte aparecen picos; en las pausas, la potencia cae. Un amplificador lineal debe reproducir esas proporciones. Si se queda sin margen, aplana los picos. El audio puede seguir pareciendo fuerte, pero el espectro se ensancha y molesta a estaciones próximas.

La polarización fija el punto desde el que la señal puede moverse. En clase A dejamos margen a ambos lados durante todo el ciclo. En push-pull B, cada dispositivo entrega medio ciclo; si ambos permanecen apagados alrededor de cero aparece una muesca. AB introduce una pequeña corriente de reposo para suavizar la transición.

Para evaluar una etapa no basta medir vatios. Observamos ganancia, respuesta en frecuencia, compresión, corriente, temperatura y productos no deseados. Una potencia elevada obtenida con distorsión no es una mejora.

Confusiones habituales

• Ganancia no es potencia de salida por sí sola.
• Clase A no significa automáticamente “más potencia”.
• Clase C es eficiente, pero no conserva una envolvente variable.
• Armónicos e intermodulación son consecuencias diferentes de la no linealidad.

Comprueba que lo has entendido

1. ¿Qué representa la ganancia?
Respuesta razonada: Relación salida/entrada. Mide cuánto aumenta una magnitud.

2. ¿Qué muestra la respuesta amplitud/frecuencia?
Respuesta razonada: Cómo varía la ganancia con frecuencia. Define banda útil y uniformidad.

3. ¿Qué clase conduce durante todo el ciclo?
Respuesta razonada: Clase A. Clase A ofrece alta linealidad con menor eficiencia.

En la última lección del módulo veremos circuitos que detectan, generan y estabilizan señales.