Amplificador TECNOL.

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Tecnología

1. Introducción. En sus múltiples versiones, tiene por finalidad proveer energía a una carga absorbiendo la mínima energía posible al elemento que le suministra la señal. El a. deberá, pues, absorber energía de una fuente auxiliar y suministrarla a los elementos conectados a su salida, de acuerdo con una ley prefijada, respecto a la señal que se le suministre. Los elementos colocados en la salida actúan como receptores de la energía que, procedente de la fuente o fuentes auxiliares, suministre el a.

El primer a. eléctrico fue inventado simultáneamente en Londres por E. Davey y Ch. Weatstone en 1837 y consistía en lo que hoy llamamos un relé. Mediante un circuito de pequeña intensidad se cerraba el relé y con ello un puente entre dos cubetas de mercurio cerraba un circuito capaz de alta intensidad. Este dispositivo, utilizado para telegrafía a distancia ilimitada, representa un paso fundamental en la historia de la telecomunicación. Este primer a. es lo que hoy llamaríamos también un a. digital, en el sentido de que sólo modula la energía suministrada a la carga conectando o desconectando el generador a la misma (v. AUTOMÁTICA; CALCULADORAS, MÁQUINAS) y, en general, el proceso de suministrar energía modulada a la carga, deberá hacerse modulando previamente la señal aplicada al circuito de baja intensidad, en una modulación de tiempos, de forma que, dada una magnitud arbitraria del mismo T, que variará según cada aplicación concreta, y dividido el tiempo en porciones idénticas y consecutivas de esta misma duración T, p. ej., segundos, el tanto por ciento de T -la fracción de segundo en cada segundo- sea proporcional a la potencia media que se quiera suministrar a la carga en este T, respecto al máximo posible de suministro, al que corresponderá energía continua, o contacto continuo, entre el generador y la carga. Es curioso señalar que cada vez se utilizan más los a. digitales, es decir, idénticos en su fundamento al primer a. eléctrico inventado, naturalmente en versiones modernas puramente electrónicas. Citemos como último intento de aplicación de los mismos, todo el sistema de control de energía aplicada a las ruedas motrices en los modelos hoy experimentales de coches eléctricos, cuyo dispositivo acelerador está basado en a. de este tipo.

El a. digital tiene intrínsecamente el inconveniente y la ventaja de un suministro intermitente de energía, es decir, es un elemento típicamente no lineal en su respuesta. El primer a. eléctrico capaz de suministrar energía de una forma continua y modulada a una carga es la dinamo o generador de corriente continua, cuya invención se atribuye indistintamente a Page, Sinsteden y Siemens, en 1831, 1851 y 1856, respectivamente. Es importante señalar que fue Sinsteden el primero en tener un concepto claro de a. y utilizó varios de estos elementos en cascada, es decir, varios pasos de amplificación consecutivos para lograr una mayor amplificación de la que le era posible alcanzar en un solo paso. La amplificación electrónica propiamente dicha empieza con el invento del triodo por Lee de Forest en 1906 (V. VÁLVULAS II), y continúa con el transistor de efecto campo, inventado por J. Lillienfeld en 1925, aunque no comenzó a utilizarse hasta 1960, el transistor normal o bipolar que en su fase de contacto de puntas fue inventado por Baarden y Brattain en 1949 y en su versión de unión por Shockley en 1951, los a. a emisión inducida (V. MASER; LASER) y la introducción de los circuitos integrados en los últimos años.

En el a. lineal la salida debe reproducir con la mínima distorsión posible la forma de onda aplicada a su entrada. Generalmente, amplificación y potencia suministrada sin distorsión son factores antagónicos, de forma que una ganancia elevada en potencia viene siempre acompañada de una distorsión considerable en la onda de salida. Un sistema de amplificación o simplemente un a. estará prácticamente siempre -exceptuando equipos extraordinariamente simples y de muy escasa utilidad- constituido por varios pasos amplificadores más o menos diferenciados entre sí, de forma que los primeros están destinados a una amplificación de alguna de las características de la onda de señal (tensión o intensidad), sin importar demasiado la ganancia en potencia lograda en los mismos, en tanto que los últimos pasos constituyen los llamados a. de potencia, en los cuales se logra una adaptación de impedancias entre los primeros pasos de amplificación -los llamados a. de tensión- y la carga de a. total, de forma que se suministre a la misma, con un tanto por ciento máximo de distorsión especificado en cada caso, la potencia deseada a la carga.

2. Ganancia de los amplificadores. Se define como el cociente entre dos magnitudes del mismo, una relativa a su salida y otra a su entrada, sin que sea forzoso que estas magnitudes coincidan. Si se caracteriza a las magnitudes relativas a la salida y entrada por los subíndices 2 y 1, respectivamente, del mismo modo se llama ganancia en tensión e intensidad del a. a los cocientes V2/Vi e I2/11. Puesto que la respuesta de un a. es función de la carga que se le conecte, ninguna definición de ganancia tendrá sentido si no va acompañada del conocimiento de la carga que corresponde a esta definición y de la frecuencia de la señal empleada, ya que el comportamiento de un a., como el de cualquier sistema, es una función de la frecuencia de operación a la que esté sometido. En toda definición de ganancia se presupone que el a. trabaja bajo señales que permitan el funcionamiento de todos sus órganos, por lo menos en lo que a sus pasos amplificadores de tensión se refiere, sin interrumpirse la conducción a través de los mismos (estado de corte) ni alcanzarse su saturación, definida ésta como aquel estado en el cual la salida de un paso permanece esencialmente constante, frente a señales de signo contrario a aquellas que lo llevarían al corte. Este estado de saturación coincide, en los tubos termoiónicos, con la aparición de la corriente de rejilla de control en los triodos y con el alcance del tramo de transconductancia nula, en los pentodos y transistores de efecto campo (V. VÁLVULAS II; ELECTRÓNICA).

En los pasos de potencia, lo normal es precisamente la operación en corte de una parte del ciclo de la frecuencia de operación a fin de aumentar el rendimiento de los mismos, o sea, la razón entre la energía suministrada a la carga y aquella absorbida a la fuente auxiliar llamada simple e indistintamente la fuente o la alimentación en la bibliografía sobre el tema. El paso de estos estados discontinuos al suministro continuo y modulado de energía a la carga, se realiza normalmente mediante circuitos pasivos, generalmente circuitos resonantes sintonizados a la frecuencia de operación, cuando es permisible un tanto por ciento relativamente elevado de distorsión (a. de baja calidad) o mediante artificios activos consistentes en el acoplo de elementos ~de forma que la conducción de unos coincida o se solape con el corte de otros, y al revés, de forma que se superpongan los dos efectos deseados: baja distorsión y elevado rendimiento; son los llamados a. en pushpull en todas sus

formas. Nótese que estos a., pese a interrumpir durante una parte de cada ciclo de su conducción, son esencialmente distintos de los a. digitales; durante el tiempo de conducción, que también es variable, se comportan como un elemento fundamentalmente lineal, es decir, con un cierto grado de proporcionalidad entre la señal que recibe y la corriente que lo atraviesa, en contraposición a los dos únicos estados posibles correspondientes a máxima conducción y corte de los a. digitales. Normalmente, los datos suministrados relativos a un a. presuponen que está perfectamente acoplado, tanto en lo que se refiere a la carga, como al circuito que le suministra la señal.

Es frecuente medir la ganancia de un a. en decibelios (dB); así, la ganancia en tensión estará dada por

20 ? logrov v2 . i

Esta definición de decibelios tiene su origen histórico en la comparación de la potencia disipada . sobre una carga resistiva cuando la tensión aplicada a la misma era V2 y Vi; para esta razón de potencias, la definición de decibelios como

1’2

10 ? logro P , i daba

(V2)2/R

10 ? 1oglo

(V1)2/R

que coincide con la definición dada inicialmente para los a. Actualmente esta definición histórica ha perdido su significado, pasando a ser una definición pura o convencional para comparar magnitudes relativas a la salida y a la entrada de un a. De acuerdo con la definición de ganancia en decibelios, si se tienen varios pasos en cascada, de forma que la salida de cada uno de ellos sea la señal al paso siguiente, la ganancia total del conjunto expresada en dB será igual a la suma de los dB positivos o negativos ganados en cada paso.

3. Amplificadores elementales. Están constituidos por un solo elemento activo, tubo de vacío o transistor, más los elementos pasivos indispensables para que sea posible aprovechar las características amplificadoras de estos elementos y la fuente o fuentes de alimentación que suministrarán prescindiendo de la energía aportada por la señal- la energía necesaria para el funcionamiento del a. y la suministrada a la carga del mismo. Los tubos de vacío (válvulas) y los transistores (V. ELECTRÓNICA; VÁLVULAS II; TRANSISTORES) son elementos con tres terminales: placa (P) o ánodo, reja (G) y cátodo (K), en lo que a tubos se refiere y considerando el caso general de utilizar solamente una de las rejas como receptora de señal, cuando, como en el caso de los pentodos o tetrodos, hay más de uno de estos elementos. Para los transistores estos elementos son emisor (E), base (B) y colector (C). Cada uno de estos tres elementos es susceptible de ser utilizado como referencia, con lo cual se tienen tres tipos de a. en cada caso. Limitándonos al transistor como elemento activo tendremos, pues, a. con base a masa o tierra, con emisor a masa, o con colector a masa, llamado también este último a. seguidor de emisor por analogía al seguidor de cátodo o cátodo seguidor, correspondiente al circuito con tubos de placa a masa, de características análogas.

Las tres configuraciones anteriores, así como la forma de las características típicas correspondientes a cada uno de los terminales utilizados como referencia, están representadas en la fig. 1, y de las mismas se deduce que la impedancia de entrada (razón entre tensión correspondiente a la señal y la intensidad suministrada por la misma, para salida nula) es mínima cuando la referencia es la base y máxima para referencia en colector, en tanto que la impedancia de salida (el concepto análogo al anterior, pero con la señal aplicada en la salida y cortocircuitada la entrada) es máxima con base a masa y mínima para referencia en colector. La configuración más usual es con E o K común o referencia; las entradas en B o G y las salidas en C o P, según se trate de transistores o de tubos de vacío.

Estos a. elementales pueden analizarse mediante procedimientos gráficos y numéricos. Los primeros se usan preferentemente cuando se trabaja con tubos de vacío, en tanto que los puramente analíticos son prácticamente los únicos empleados para transistores, debido a la gran dispersión de características de un transistor específico sobre las típicas para el modelo al que pertenece. Señalemos los grandes avances realizados últimamente para el cálculo de circuitos electrónicos -de los cuales el a. es el elemento más común- mediante programación de las grandes calculadoras digitales, lográndose el proyecto óptimo de los mismos para diversas variaciones de los parámetros típicos en circuitos estandardizados, con el mínimo coste y gran ahorro de tiempo. La señal aplicada a G o B, tensión o intensidad, está superpuesta a una tensión o intensidad continua, las cuales, más las tensiones de alimentación de P o C y la llamada resistencia de carga que une las fuentes de alimentación mencionadas con el elemento en cuestión, fijan el punto de trabajo del a. Es decir, aquel punto de las curvas características del elemento activo alrededor del cual van a tener lugar las pequeñas variaciones de tensión e intensidad como consecuencia de la señal aplicada. Para estas variaciones de tensión e intensidad -superpuestas a los valores de continua propios del punto de operación- se utiliza un circuito equivalente, cuya composición y complejidad variará según el grado de precisión con que se quiera predecir el comportamiento real del a. Los fabricantes de válvulas y semiconductores suministran tablas y gráficos de los que se puede deducir el valor de los parámetros que aparecen en el circuito equivalente al variar el punto de trabajo, valores que, por otra parte, siempre es posible deducir, por lo menos para baja frecuencia, a partir de las características estáticas del elemento activo. Una vez aceptado un circuito equivalente como suficientemente representativo del a. objeto de estudio, se le aplican las técnicas normales de análisis de circuitos eléctricos (V. CIRCUITOS ELÉCTRICOS; CORRIENTES ALTERNAS), escogiendo entre todas las familias de parámetros que pueden representar un circuito con cuatro terminales, aquella más a propósito para determinar la característica deseada del a.

De una manera general, y como consecuencia de la impedancia de salida del elemento activo, el circuito equivalente de un triodo suele hacerse como el conjunto serie de un generador de tensión ideal de valor ~LVgk (i, se supone constante) con el polo positivo dirigido al cátodo y con una resistencia igual a la interna de este tubo, en tanto que para pentodos y transistores el elemento activo se sustituye por el conjunto paralelo de un generador de intensidad ideal y la resistencia interna del elemento; el valor del generador equivalente es para el pentodo g.Vgk, en tanto que para el transistor es corriente utilizar h1,Ib o g.V’be, según se maneje el equivalente en parámetros h o el llamado equivalente en ir (fig. 2). En todos los casos se suponen constantes g,,, hfe y g?,, y en muchos, es posible prescindir de la resistencia en paralelo con el generador.

La inclusión de fenómenos capacitativos procedentes del elemento activo y de los circuitos asociados, hace siempre al circuito equivalente función de la frecuencia de operación y en todos los casos la ganancia de un a. se reduce a cero para frecuencia infinita. La ganancia A? en tensión para un triodo nunca puede ser superior al factor de amplificación del mismo tic y es tanto más próxima a él cuanto mayor es RL -la resistencia de cargafrente a rp -su resistencia interna dinámica-, en el pentodo Av se expresa con buena aproximación por -gmRL, en tanto que para transistores y en función de sus parámetros h es -ht,,RLI (hie+A"RL)

Todas estas consideraciones ponen de manifiesto la relación entre la ganancia de los a. elementales con los parámetros representativos del elemento activo ~¿ y rp para el triodo, g?, en el caso del pentodo y el conjunto de los parámetros h, fundamentalmente el hfe y el hu, para esta configuración.

4. Amplificadores retroalimentados, realimentados o a reacción. La enorme dependencia de la ganancia de los a. elementales de los parámetros representativos del elemento activo, de forma que se hace prácticamente imposible la sustitución de sus elementos integrantes por otros del mismo tipo sin que varíe esencialmente el comportamiento de la unidad, la variación de la ganancia con el envejecimiento y con la temperatura, sobre todo en el caso de semiconductores, la necesidad de mejorar la relación señal/ruido, así como de ampliar el margen de frecuencias para las cuales la amplificación se mantenga esencialmente constante, la reducción de la distorsión producida por el a. y, finalmente, la necesidad de estabilizar el punto de trabajo, hacen que los esquemas presentados como a. elementales sean modificados para convertirse en los llamados a. retroalimentados.

La retroalimentación (RA) o realimentación (v. AUTOMÁTICA; SERVOMECANISMOS; OSCILADOR) consiste esencialmente en devolver a la entrada parte de la energía obtenida en la salida de una unidad. El esquema más e1emental de a. retroalimentado es el de la fig. 3, en la cual K es la ganancia del a. sin retroalimentación, f3 la parte de la salida que se introduce a la entrada mediante el circuito diferencial D. Llamando K’ a la ganancia del circuito total retroalimentado, se tiene

K

K’=1 +aK

La expresión F=1+RK se llama diferencia de retorno y es del máximo interés en toda la teoría de la retroalimentación (téngase presente que el signo + procede exclusivamente de un convenio de signos universalmente admitido); dicha magnitud es una medida de la cantidad de retroalimentación aplicada a este a. El signo de RK determina el tipo de retroalimentación utilizada: si es positivo se dice que la retroalimentación es negativa, en tanto que el signo negativo implica que la retroalimentación sea positiva. En el primer caso la ganancia total del a. retroalimentado es menor que la ganancia del a. sin retroalimentación y lo contrario ocurre con la retroalimentación positiva.

Al producto ¡3K se le llama ganancia con lazo abierto y representa la ganancia del conjunto amplificador y circuito transmisor de señal a la entrada desconectada del circuito diferencial. Si RK=T es mucho mayor que 1 la expresión anterior de la ganancia K’ se reduce aproximadamente a 1 /fi, expresión que nos indica que la ganancia K’ se hace independiente -siempre que T siga siendo muy grande- del valor de K para ser esencialmente sólo función de /3, la cual puede hacerse muy estable al utilizarse en los circuitos que la definan sólo elementos pasivos sumamente estables. Se tiene, pues -a costa de una disminución de la ganancia, que siempre se puede recuperar mediante la utilización de varios pasos de amplificación- resuelto el problema precedente de la variación de las características de los elementos activos y de la dispersión de características entre diversos elementos del mismo tipo. También la retroalimentación reduce los efectos del ruido generado dentro del a., ya que, para la misma salida del a., el efecto del ruido queda reducido por un factor 1/F; esta misma retroalimentación aumenta -el margen de frecuencia de ganancia constante del a., aumento que en los casos más sencillos mantiene constante el producto de la ganancia por el ancho de banda del a., magnitud esta última que se define como la diferencia en ciclos entre las dos frecuencias, por lo bajo y por lo alto, en las cuales la ganancia del a. cae 3 dB, es decir, se reduce aproximadamente al 0,7 de la ganancia que tiene en su zona normal de operación. En la teoría clásica de la retroalimentación, se admite que el circuito que suministra a presenta sólo transmisión de información entre sus terminales 2 a los 1, sin representar carga ninguna para el a. de ganancia K, es decir, si se coloca en paralelo en la salida el circuito R con el a. de ganancia K (retroalimentación de tensión) (fig. 4) aparecerá, visto desde K, como una impedancia infinita, en tanto que si está conectado en serie (retroalimentación de intensidad) (fig. 5) aparecerá como un corto circuito. Por otra parte, y siempre según la teoría clásica de la retroalimentación, tampoco debe el circuito R representar ninguna carga al generador que suministre la señal al a., debiendo el a. interno (el de ganancia K) presentar transmisión de información solamente de sus terminales 1 (los de entrada), a los 2 (los de salida).

También la retroalimentación afecta a las impedancias de entrada y salida del a. total, siendo importante destacar que la variación de estos parámetros es sólo función de la interconexión entre los dos circuitos K y /3 en los terminales afectados, es decir, la impedancia de entrada de un a. retroalimentado que tenga su a. interno y su circuito f3 conectados en serie en la entrada será la misma con independencia de que la interconexión en la sa. lida sea en serie o en paralelo.

Una interconexión en serie aumenta la impedancia en tanto que en paralelo la disminuye entre los terminales entre los que se ha hecho la interconexión. Esta capacidad de alterar la impedancia de entrada y salida de los a. mediante la retroalimentación se utiliza ampliamente en toda la tecnología electrónica; gracias a ello es posible disponer de generadores de tensión e intensidad prácticamente ideales, es decir, de elementos que tengan entre sus bornes de salida una diferencia de potencial absolutamente independiente de la intensidad que los atraviese (impedancia de salida nula) y, por consiguiente, ausencia de interacción entre los varios elementos conectados en paralelo entre estos terminales, o bien, circuitos que suministren en su salida una intensidad absolutamente independiente de la tensión que exista entre sus bornes, a los cuales es posible conectar, por consiguiente, un conjunto de elementos en serie, sin que se interaccionen entre sí.

La teoría actual sobre la retroalimentación presupone una acción directa entre la entrada y la salida, superpuesta a la retroalimentación, y sus resultados coinciden con los dados cuando tal acción puede despreciarse. Un a. retroalimentado tiene inherentemente tendencia a la inestabilidad; basta para ello que existan frecuencias para las que la ganancia en lazo abierto sea igual a -1; para éstas K’ se hace infinita, y, por consiguiente, es posible tener salida sin señal de entrada. El a. se ha convertido en un oscilador (v.) o se satura para no abandonar este estado en tanto está en operación.

Un a. que deba operar como tal debe ser absolutamente estable, es decir, no suministrar señal en ausencia de ella en su entrada, y, cuando ésta exista, reproducirla en la salida lo más aproximadamente posible, afectándola de un factor K’ dlencialmente constante con la amplitud de la señal, y con su frecuencia dentro de los límites admitidos para la aplicación a que se le destine. La estabilidad de un a. está íntimamente relacionada con la diferencia de retorno y, por consiguiente, con la ganancia en lazo abierto.

Supuesta la estabilidad del a. interno y del circuito de retroalimentación, condición que siempre se verifica, la estabilidad del a. está asegurada cuando no existen raíces en el semiplano de parte real positiva de la ecuación característica

F(s)=T(s)+1=H P(s) +1=0 Q(s)

obtenida al aplicar la transformación de Laplace al a. retroalimentado y apareciendo la diferencia de retorno en función de la variable compleja s. La presencia de estas raíces se detecta fácilmente por el método de RouthHurwitz o mediante el criterio de Nyquist que afirma la estabilidad del a. retroalimentado, siempre que se verifique que el trazado del gráfico F(jw) para w desde -oo a +oo en el plano complejo, no encierre el origen o punto O+jO. El criterio anterior es absolutamente equivalente a obligar a que la representación de T(jw) para la misma variación de w no envuelva al punto -1+j0. La ventaja del trazado de T(jw) sobre F(jw) está en que T(jw) es directamente medible, pero los dos, dada su absoluta equivalencia, dan la misma información sobre cómo han de variarse los parámetros del a. interno para lograr la total estabilidad del a. retroalimentado.

Cuando se aplica retroalimentación a un paso elemental, sin que esta retroalimentación proceda de otro paso, se dice que se trata de una retroalimentación local, y, de hecho, hoy no se concibe un a. por muy sencillo que sea (el de cualquier juguete electrónico, p. ej.) que no posea en grado más o menos elaborado de retroalimentación de este tipo, utilizada, por lo menos, para estabilizar el punto de trabajo de este paso y con ello ya una cierta estabilidad en su ganancia. La inserción de una resistencia desde E o K a masa, generalmente en paralelo con un condensador que representa una impedancia nula a la frecuencia de operación, o bien otra resistencia entre C y B o entre P y G, según se trate de transistores o de tubos de vacío, y con derivación a masa muchas veces mediante un condensador análogo al del caso anterior, conectado en un punto intermedio de esta resistencia, son los ejemplos más sencillos.

Conviene resaltar el hecho de que los circuitos con transistores, incluso en baja frecuencia, son por su constitución circuitos retroalimentados, con retroalimentación local (dentro del mismo transistor). En los circuitos con válvulas- de vacío, esta retroalimentación interna sólo se deja sentir para frecuencias elevadas y tiene lugar por medio de las capacidades parásitas entre los distintos elementos que los constituyen. Un caso particularmente importante de a. retroalimentado con retroalimentación local lo constituyen los a. con referencia a C o a P (el seguidor de emisor y el seguidor de cátodo); estos dos a. presentan una retroalimentación de tensión del 100%, a la que es debida su muy baja impedancia de salida, en tanto que su estructura en serie vista desde la entrada, aumenta enormemente la impedancia de entrada de estos pasos.

5. Amplificadores operacionales (v. CALCULADORAS, MÁQUINAS; AUTOMÁTICA). El a. de continua de elevada ganancia negativa con retroalimentación recibe el nombre de a. operacional y es el elemento fundamental de toda calculadora electrónica analógica en lo que a operaciones lineales se refiere y su montaje es el de la fig. 6. Los elementos Zei, conectados entre las diversas señales y la entrada al a., acostumbran ser resistencias Rei, en tanto que la impedancia de retroalimentación es una resistencia Rt o un condensador Cf. En cada uno de estos casos la salida Z, en función de las señales de entrada Vi (i=1, 2, 3, ..., n)

está dada con muy buena aproximación por vi Vo=-Rt 1

Ri

i_i

o por

_1 n Vi Vo(z=- J 11dt+Vo(0) Ct o =_l Ri

según el valor de la impedancia de retroalimentación, siendo t el tiempo, que se supone la variable independiente. La operación de diferenciación, si bien es posible, no se utiliza, ya que con ella se acentúa el ruido que pudiera haber en las señales, ruido que se atenúa en la integración, y por otra parte, con los esquemas de retroalimentación señalados es posible la resolución de las ecuaciones diferenciales lineales. Mediante impedancias de entrada y de retroalimentación es posible con pocos a. operacionales sintetizar funciones mucho más complejas.

6. Amplificadores de potencia. Dejando aparte los a. rotatorios, de los cuales la amplidina es el ejemplo más común, y los a. magnéticos, que todo hace suponer van a ser sustituidos definitivamente por a. a semiconductores, mucho más ligeros, y sobre todo, capaces de respuestas infinitamente más rápidas a la excitación, ya que, tanto en uno como en el otro de los dos tipos citados, los componentes inductivos son parte esencialísima del a.; los a. suelen dividirse en diversos tipos, diciéndose que el a. opera en clase A, o B, o AB o C, según la parte del ciclo en que los elementos integrantes del mismo están conduciendo. La clase A corresponde a la totalidad del ciclo en conducción y es prácticamente la única utilizada en los a. de tensión; la clase B al 50%, clase AB a más de 50% sin llegar al 100% y la clase C menos del 50%. Todas ellas, incluida la clase A, son normalmente utilizadas en los a. de potencia.

Los a. digitales de potencia que trabajan a modulación de tiempo son llamados por algunos a. en clase D. El acoplamiento entre los elementos activos y la carga en los a. de potencia se hace siempre mediante transformador para el caso de tubos de vacío, pero las características de los transistores hacen posible, en muchos casos, prescindir de este elemento siempre caro, voluminoso y pesado, habiéndose desarrollado muchos circuitos con este fin.

7. Amplificadores integrados. Reciben este nombre aquellos a. obtenidos a base de una serie de operaciones por los procesos planar y epitaxial en los cuales los diferentes elementos constitutivos de los mismos están realizados e interconectados sobre un único cristal de Si (v. sEMICONDUCTORES).

Actualmente tales elementos pueden contener transistores NPN y PNP, transistores de efecto campo con canal P y N, así como MOS (metal-óxido-silicio), dispositivos a semiconductores con dos, tres o cuatro terminales, así como diodos, diodos Zener, resistencias y pequeños condensadores. De hecho, el coste de estos elementos está prácticamente determinado por la superficie ocupada por ellos, con lo cual las autoinducciones quedan totalmente prohibidas, lo mismo que las resistencias de elevado valor. Estos a., que ocupan superficies del orden de 1 mmz, son fabricados sobre un solo cristal en número de varios centenares y varios cristales son manipulados simultáneamente, resultando posible equilibrar elementos entre sí, así como compensaciones térmicas mucho más efectivas que las que son posibles con la utilización de elementos discretos equivalentes. Los circuitos integrados han desplazado a los discretos en las calculadoras digitales y rápidamente van sustituyendo también a los a. lineales hechos con estos elementos. Los a. integrados, más ligeros, menos voluminosos y más estandardizados, son solamente rentables económicamente cuando se fabrican en grandes cantidades y de aquí su utilización inicial en los elementos de las calculadoras digitales; pero están actualmente en desarrollo técnicas de retroalimentación mediante las cuales el proyectista debe adaptar los relativamente escasos tipos de a. lineales de que se dispone, a sus necesidades concretas. Actualmente existen a. integrados que cubren la totalidad de los circuitos electrónicos de un radiorreceptor o de un servomecanismo, incluido el paso de potencia.

8. Amplificadores paramétricos y a resistencia negativa. Los primeros son a. basados en la variación de parámetros reactives, condensadores o inducciones, mediante los cuales es posible obtener amplificación de señales. Poco utilizados en la práctica, presentan la ventaja de poquísimo ruido, con su correspondiente capacidad para discriminar señales muy débiles. La utilización en ellos de los diodos de capacidad variable ha permitido su empleo en la gama de microondas (v.).

Los a. a resistencia negativa utilizan la zona de pendiente negativa de la característica de su elemento activo que generalmente es un diodo túnel; esta rama negativa, puesta en serie con la carga, hace que la intensidad sobre la misma en función de la señal Vs sea

Vs Vs RL+RN R,, por ser RN < 0 y RL (la carga) > 0. La tensión sobre RL, o sea, la salida del a. será:

V=VsRL > Vs. RL+RN

Pese a esta amplificación, se usan muy raramente, debido a la falta de aislamiento entre la salida y la entrada, la constitución de los diodos túnel (a los que no podemos incluir hoy en los circuitos integrados) y la necesidad del ajuste de RL.

9. Amplificadores por emisión estimulada de radiación (V. MASER; LASER).

10. Amplificadores hidráulicos (v. SERVOMECANISMOS). 11. Amplificadores para microondas (v. MICROONDAS). 12. Aplicaciones de los amplificadores. Es sumamente difícil encontrar un dispositivo de la tecnología actual en cuya constitución no sean elementos esenciales uno o varios a. La radiocomunicación, la telefonía automática o a larga distancia, la TV, los servosistemas, las calculadoras, el radar, etc., son primeros pero importantes ejemplos de la utilización de los a., sin la cual es totalmente inconcebible el progreso actual. Fueron los primeros a. neumáticos los responsables de la primera revolución industrial, que se inicia con la aplicación del regulador de Watt a la producción controlada de energía y que tiene su último eslabón, por el momento, en la introducción en gran escala de los circuitos integrados en una búsqueda constante de mejores características tecnológicas y económicas.

V. t.: CIRCUITOS ELÉCTRICOS; CORRIENTES ALTERNAS; ELECTRÓNICA.

A. CIVIT BREU.

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