Los amplificadores son circuitos electrónicos que aumentan la fuerza de las señales. Existen cientos de diseños de amplificadores, que van desde simples circuitos de un solo transistor hasta elaborados sistemas digitales. Un amplificador de potencia y un amplificador de voltaje representan dos diseños que fortalecen las señales de diferentes maneras. Comprender la diferencia entre voltaje y potencia y sus aplicaciones lo ayuda a seleccionar el tipo de amplificador correcto para un proyecto.
Voltaje y potencia
El voltaje de un circuito es la energía detrás de las cargas eléctricas que fluyen a través de cables y componentes. El voltio es la unidad estándar de voltaje, definida como la diferencia de energía potencial a través de una resistencia de un ohmio, que produce un flujo de corriente de un amperio. Cuanto mayor es la energía, mayor es el voltaje. Cuando multiplica el voltaje por la corriente, obtiene la potencia del circuito, que se expresa en términos de vatios: un vatio es un voltio por un amperio. La potencia es la velocidad a la que un circuito entrega energía; los circuitos que manejan más voltaje y corriente producen más vatios de potencia.
Conceptos de amplificador
Puede pensar en un amplificador como una válvula controlada por una señal de entrada. A medida que aumenta la curva de la onda de la señal, se abre una válvula conectada a un suministro de voltaje independiente, pasando más voltaje a la salida. Cuando la onda disminuye, la válvula se cierra y la salida ve menos voltaje. La salida, aunque proporcionalmente mayor, es una imagen especular de la entrada. Utiliza un amplificador para aumentar el voltaje o la potencia de una señal de entrada débil. Si la potencia de la señal es débil, utilice un amplificador de potencia. Si el voltaje es pequeño, lo multiplica con un amplificador de voltaje.
Energía, eficiencia y calor
Debido a que ningún circuito es 100% eficiente, un amplificador desperdicia parte de su potencia en forma de calor. La eficiencia de varios diseños de amplificadores varía entre el 20% y el 90% o más; un amplificador de 80 por ciento de eficiencia que consume 100 vatios desperdicia 20 vatios en forma de calor. Aunque los amplificadores de voltaje también tienen este problema, es un problema mayor con los amplificadores de potencia. Un amplificador de potencia utiliza componentes robustos, ventiladores de refrigeración y otras estrategias para evitar el sobrecalentamiento.
Componentes
Un transistor combinado con algunas resistencias y condensadores actúa como un simple amplificador. Algunos circuitos utilizan tubos de vacío para amplificación de potencia o voltaje. Los amplificadores operacionales, o amplificadores operacionales, son circuitos integrados que hacen excelentes amplificadores de voltaje; sin embargo, son demasiado pequeños para ser buenos amplificadores de potencia. Los amplificadores de potencia utilizan transistores de gran tamaño y otros componentes para manejar el calor adicional sin quemarse. Los transistores de potencia vienen en robustas carcasas de metal que conducen el calor lejos del dispositivo. Los amplificadores de voltaje utilizan transistores de plástico más pequeños que funcionan a temperatura ambiente.
Ganar
Todos los amplificadores proporcionan una cierta cantidad de ganancia o factor de amplificación. Por ejemplo, un amplificador de voltaje con una ganancia de 100 produce una salida de 1 voltio para una entrada de 10 milivoltios. La ganancia también se mide en decibelios o dB; la clasificación de decibelios es el logaritmo común del factor de ganancia multiplicado por 10. El logaritmo común de 100 es 2; multiplicarlo por 10 le da 20 dB. Aunque los amplificadores de potencia también tienen ganancia, los diseñadores generalmente los califican por su potencia máxima de salida. Aquí, la "raíz cuadrática media", o clasificación RMS, es el valor más conservador, seguido del promedio y el pico. La clasificación RMS le da una idea clara de la salida del amplificador durante varios minutos; la calificación máxima es una medida de la capacidad momentánea.
Aplicaciones
La mayoría de los amplificadores de potencia accionan altavoces y auriculares, ya que se necesita energía para llevar los altavoces a niveles de escucha cómodos. Los transmisores de radio también usan amplificadores de potencia para enviar una señal fuerte a la antena de transmisión. Los amplificadores de voltaje funcionan mejor para aumentar señales muy débiles; no tienen suficiente potencia para activar los altavoces. Su teléfono celular contiene dos amplificadores: un amplificador de voltaje para captar señales de radio celular y un amplificador de potencia para manejar el altavoz del teléfono. Un receptor estéreo también tiene dos amplificadores por la misma razón.
