Pregunta sobre el diseño del amplificador

Como amplificador push-pull, su circuito tiene dos errores principales.

1. La entrada a Q2 se refiere a un voltaje 5V más bajo que la salida. Sospecho que su intención era que V3 creara una 'tierra virtual' a + 5V, en cuyo caso la entrada también debería haber sido referenciada a + 5V.

Para la simulación, puede ser más fácil poner el punto de conexión a tierra en el terminal positivo de V3, haciendo la parte más negativa del circuito -5V.

2. Q1 hace un trabajo razonable de amplificar el semiciclo positivo, pero durante el semiciclo negativo, la salida simplemente se lleva a tierra (-5 V). Un circuito push-pull necesita amplificar ambos semiciclos.

Además de no funcionar correctamente, su complicado método de dividir los semiciclos positivo y negativo es innecesario. Todo lo que necesita es un NPN y un transistor PNP, conectados así: -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Este simple circuito amplifica los semiciclos positivos y negativos por igual. Sin embargo, tiene un pequeño problema: cada transistor necesita aproximadamente 0.6V de voltaje de polarización antes de que comience a encenderse. Como resultado, la salida tendrá un 'punto plano' cuando la entrada esté a menos de 0,6 V por encima o por debajo del suelo. Esto se denomina distorsión cruzada : una gran molestia en las aplicaciones de audio porque produce armónicos que son muy notables a niveles de volumen más bajos. .

Para eliminar la distorsión cruzada, debe proporcionar a cada transistor un voltaje de polarización lo suficientemente alto como para que simplemente comience a encenderlo, pero no lo suficientemente alto como para causar un flujo excesivo de la corriente de reposo. La tensión de polarización generalmente se genera mediante diodos u otro transistor, acoplado térmicamente a los transistores de salida, de modo que sus tensiones se registran con los cambios de temperatura.

Aquí hay un ejemplo: -

^{simular este circuito}

Los resistores R2 y R3 proporcionan una corriente de polarización suficiente para desarrollar ~ 0.6V en cada diodo, y también proporcionan una corriente de base a los transistores a medida que la tensión de entrada sube y baja (ya que los diodos bloquean la señal).

La razón por la que no has visto nada similar es que en su mayoría carece de sentido, y es un desperdicio de energía.

Ignorando las variaciones de la señal en V2 por un momento, la acción de Q2, Q3 y Q4 es mantener una caída constante de voltaje a través de - y por lo tanto una corriente constante a través de - R1.

Ahora, cuando el voltaje de la señal aumenta, es necesario que fluya la corriente de carga, y esta corriente se desvía de Q2: se reduce su corriente de colector. De manera similar, cuando el voltaje de la señal cae, debe extraerse corriente adicional de la carga: aumenta la corriente del colector de Q2.

Entonces, en lugar de un seguidor de emisor normal, en el que Q1 proporciona la ganancia de corriente para la señal, tiene esta situación extraña en la que la corriente de Q1 se mantiene constante, y las variaciones de la corriente de carga son controladas por Q2 a través de su elaborado mecanismo de retroalimentación.

En este diseño, la corriente de reposo (la corriente a través de R1 y Q1) debe ser más alta que la corriente de pico requerida en la carga, y esta corriente debe fluir en todo momento, independientemente de la corriente de carga real requerida en un momento dado . Esto no solo es mucho peor que un amplificador de "clase B" normal, también es peor que un amplificador de "clase A" convencional.

También espero que este circuito sea bastante inestable. Hay una gran cantidad de ganancia alrededor del bucle de retroalimentación, y en alguna frecuencia oscilará. Tenga en cuenta que si no se aplica ninguna señal, puede considerar que Q1 es un amplificador de base común con respecto a cualquier variación en el nodo de salida. En las frecuencias bajas, la retroalimentación es negativa, pero a una frecuencia alta, los cambios de fase a través de los cuatro transistores se agregarán al punto en que efectivamente se vuelve positivo.