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INTRODUCCIÓN
En el tema anterior se trató de los
amplificadores de varias etapas, con
los que se pretendía el aumento del nivel de tensión de la señal de entrada.
Eran circuitos en los que las variaciones de intensidad eran pequeñas,
porque la salida de cada etapa se aplicaba a la rejilla de control de la
siguiente, la cual apenas tiene consumo de corriente. Esto indica que,
aunque se eleve el nivel de la tensión, al no circular corriente, la
potencia P = V • I
es insignificante en todas las etapas aludidas.
La elevación de la tensión se realiza para poder atacar finalmente una
carga que al ser excitada produzca el efecto deseado. Así, en un aparato de
radio la meta final es la de activar un altavoz, que transforme en
sonido la señal captada por la antena; en un televisor, producir la imagen en la
pantalla; en un circuito industrial, excitar la bobina de un relé, etc.
Todas estas cargas últimas que transforman las señales eléctricas en el
efecto deseado (sonido, imagen, movimiento) precisan una corriente elevada.
La última etapa del amplificador, que debe alimentar a la carga, se denomina
«de salida» o «de potencia», pues funciona de manera diferente a las
anteriores, que se limitan a elevar la tensión. La etapa de salida debe
proporcionar, además de tensión, corriente, en una palabra, «potencia»;
para ello la resistencia de carga que hay que colocar debe ser de valor
bastante inferior a las que se incluyen en los amplificadores de tensión,
con objeto de conseguir que las variaciones de tensión no sean importantes
y las de corriente sí. En la práctica, y en la teoría, para lograr la máxima
amplificación de potencia con una válvula hay que ponerle una
resistencia de carga
cuyo valor óhmico sea igual a la interna de la válvula.
El acoplo entre la etapa de salida y la carga final se efectúa casi siempre
por transformador, que tiene una misión doble:
1) Dejar pasar al
secundario sólo las variaciones de la componente alterna motivadas por la
señal, y
2) Adaptar las impedancias entre la carga de la válvula y la
carga final (altavoz, tubo de imagen, relé).
El circuito clásico de una etapa de salida se muestra
en la figura.
La válvula UL84 de la figura constituye el elemento primordial de la
etapa de salida que excita el altavoz y precisa una impedancia de carga de
2.400Ω.
El altavoz tiene una impedancia de 4Ω-8Ω, luego no se puede colocar
como carga directamente en el ánodo de la válvula. El acoplo correcto entre
la válvula y el altavoz se consigue con un transformador cuyo primario,
conectado a la placa, tenga una impedancia de 2.400Ω y el secundario, unido
al altavoz, de 4Ω-8Ω.
La relación entre la impedancia del primario y del secundario de un
transformador es proporcional al cuadrado de la relación de espiras.
Z primario / Z secundario = N12/N22
Siendo N1, y N2 el número de espiras del
primario y del secundario. Luego la relación de espiras del transformador de
acoplo de la etapa de salida ha de ser tal que la impedancia del primario
tenga el mismo valor que la resistencia interna de la válvula, y la
impedancia del secundario, la de la carga final.
TIPOS BÁSICOS DE DISTORSIONES
A) Distorsión de frecuencia: Cuando el
amplificador no tiene la misma ganancia en las diferentes frecuencias de la
señal de trabajo. En la figura se observa en el gráfico que mientras en
frecuencias altas se consigue una amplificación del 100 %, en las bajas sólo
alcanza un 25 %; en otros tipos de circuitos amplificadores estos
porcentajes varían.
B) Distorsión de amplitud: Es la debida
a que la válvula trabaja en la zona curva de la recta de carga dinámica,
como se puede apreciar en la figura, en la que el semiciclo positivo produce
una variación de corriente mayor que el negativo.
C) Distorsión por retardo: Una señal
tarda en atravesar un amplificador un tiempo diferente según su frecuencia.
Cuanto mayor sea ésta menos tiempo tarda en pasar la señal, lo cual produce
un adelanto de fase respecto a las señales de frecuencia menor.
EL AMPLIFICADOR EN CONTRAFASE
El circuito elemental de un amplificador en
contrafase es el representado en la figura. El amplificador está formado por
dos válvulas en paralelo, atacadas en rejilla de control por sendas señales
iguales, pero opuestas, es decir, desfasadas 180°
entre sí. Cuando la señal Vg1 describe el semiciclo positivo la
Vg2 está describiendo el negativo, y viceversa, lo cual supone que
mientras una válvula conduce mucha intensidad la otra conduce poca. Esto se
representa gráficamente en las curvas características de las válvulas, en la
figura.
La intensidad que circula por el primario del
transformador es la suma de las de cada válvula; lo que supone en términos
generales duplicar la potencia del amplificador.
La polarización en los puntos A1 y A2 de la
figura se consigue mediante la resistencia RK sin necesidad del
condensador en paralelo, pues las componentes alternas, al ser iguales y
opuestas, se anulan en su suma.
Las distorsiones se producen al aproximarse los picos de las señales de
entrada Vg1 y Vg2 a las zonas no lineales de las curvas características
dinámicas, que en el amplificador en contrafase estarían muy atenuadas,
puesto que si la distorsión se produjese en la zona más negativa de la
señal, cuando una válvula trabaje en dicha zona la otra lo hará en los
puntos opuestos, donde no hay distorsión, compensando en parte el efecto
perjudicial.
INVERSORES DE FASE
Una de las necesidades peculiares de los amplificadores en contrafase la
constituye las dos señales iguales y opuestas que hay que suministrar a las
rejillas de control de las dos válvulas. Los elementos o circuitos
encargados de producir esas dos señales partiendo de una sola obtenida de
los pasos anteriores son de dos tipos:
A) Transformador con toma media
Como se explicó en las fuentes de alimentación de doble onda, en el segundo
tomo de esta obra, un transformador cuyo secundario tenga una toma media
produce en sus extremos dos señales iguales y desfasadas entre sí 180º. En
la figura se indica la actuación del transformador con toma media y la
entrega a las dos válvulas de las señales en oposición.
B) Circuitos inversores con válvulas
Una etapa amplificadora se caracteriza por producir una señal de salida
desfasada 180° con respecto a la de entrada, y además de mayor amplitud.
Aprovechando esta característica se pueden obtener dos señales opuestas en
la etapa amplificadora previa a la contrafase, como se muestra en la figura.
Como la señal amplificadora que hay en la salida es bastante mayor que la de
entrada que se aprovecha directamente para atacar al contrafase hay que
rebajarla mediante el divisor de tensión formado por R1 y R2, hasta que
ambas señales sean de igual amplitud. Entre extremos de R2 se obtiene una
señal igual a la de entrada, pero desfasada 180°.
También pueden conseguirse estas dos señales
opuestas sacando una de ellas de la resistencia de cátodo, en lugar de la
entrada directamente. Esa señal está en fase con la de entrada, por ser
proporcional a la intensidad que circula por la válvula; la otra, como en el
caso anterior, se toma de un divisor de tensión formado por R1, y R2, en la
salida de la válvula, como se indica en la figura. |
