Amplificador de clase D
Un amplificador de clase D o amplificador de conmutación es un amplificador electrónico en el que los dispositivos amplificadores (transistores, generalmente MOSFET )) funcionan como interruptores electrónicos y no como dispositivos de ganancia lineal como en otros amplificadores. Funcionan cambiando rápidamente de un lado a otro entre los rieles de suministro, siendo alimentados por un modulador que usa ancho de pulso, densidad de pulso o técnicas relacionadas para codificar la entrada de audio en un tren de pulso. El audio escapa a través de un simple filtro de paso bajo hacia el altavoz. Los pulsos de alta frecuencia están bloqueados. Dado que los pares de transistores de salida nunca conducen al mismo tiempo, no hay otra ruta para el flujo de corriente además del filtro de paso bajo/altavoz. Por esta razón, la eficiencia puede superar el 90%.
El primer amplificador Clase-D fue inventado por el científico británico Alec Reeves en la década de 1950 y recibió ese nombre por primera vez en 1955. El primer producto comercial fue un módulo de kit llamado X-10 lanzado por Sinclair Radionics en 1964. Sin embargo, tenía una potencia de salida de sólo 2,5 vatios . El Sinclair X-20 en 1966 producía 20 vatios, pero sufría las inconsistencias y limitaciones de los transistores BJT ( transistor de unión bipolar) basados en germanio disponibles en ese momento. Como resultado, estos primeros amplificadores de clase D no eran prácticos ni tenían éxito. Los prácticos amplificadores de clase D fueron habilitados más tarde por el desarrollo detecnología MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal) basada en silicio . En 1978, Sony presentó el TA-N88, la primera unidad de clase D que emplea MOSFET de potencia y una fuente de alimentación conmutada . Posteriormente, hubo rápidos desarrollos en la tecnología VDMOS ( DMOS vertical ) entre 1979 y 1985. La disponibilidad de MOSFET de conmutación rápida y de bajo costo hizo que los amplificadores de clase D tuvieran éxito a mediados de la década de 1980. [1] El primer circuito integrado basado en un amplificador de clase D fue lanzado por Tripath en 1996 y tuvo un uso generalizado. [2]
Los amplificadores de clase D funcionan generando un tren de pulsos rectangulares de amplitud fija pero con ancho y separación variables, o un número variable por unidad de tiempo, que representan las variaciones de amplitud de la señal de entrada de audio analógico. El reloj del modulador puede sincronizarse con una señal de audio digital entrante, eliminando así la necesidad de convertir la señal a analógica. La salida del modulador se utiliza entonces para activar y desactivar alternativamente los transistores de salida. Se tiene mucho cuidado para garantizar que nunca se permita que el par de transistores se conduzcan juntos, ya que esto provocaría un cortocircuito entre los rieles de suministro a través de los transistores. Dado que los transistores están completamente "encendidos" o completamente "apagados", pasan muy poco tiempo en la región lineal y disipan muy poca energía. Esta es la razón principal de su alta eficiencia.Un simpleEl filtro de paso bajo que consta de un inductor y un condensador proporciona un camino para las bajas frecuencias de la señal de audio, dejando atrás los pulsos de alta frecuencia. En aplicaciones sensibles a los costos, a veces se omite el filtro de salida. Luego, el circuito depende de la inductancia del altavoz para evitar que el componente de HF caliente la bobina móvil.
