¿Cómo ajustar el bías de un amplificador? Clases de amplificación

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El 90% de los amplificadores de guitarra o bajo que son de válvulas, tienen válvulas tanto en el previo, como en la etapa de potencia. Y por norma general las válvulas del previo están polarizadas en clase A y las válvulas de potencia en clase AB.

A continuación voy a explicar brevemente las dos clases, haciendo especial hincapié en la clase AB y su relación con el ajuste de bías. Cuando termines de leer esta entrega, me imagino que estarás muy cerca de poder escribir tu mismo la entrega que falta, ya que si has ido siguiendo todas las entregas y comprendiendolas, el concepto de ajuste de bías será algo que ya podrás anticipar antes de que lo escriba.

Llegados a este punto, ya podemos definir de una forma más técnica lo que sería el bías. El bías es una tensión de continua que aplicada sobre la rejilla de la válvula crea una diferencia de potencial, rejilla-catodo, que fija un punto de trabajo para la válvula. Este punto de trabajo será un punto situado en la recta de carga y es un punto de partida, para fijar la forma en que va a trabajar la válvula. Podemos dibujar el punto de trabajo o bías sobre la gráfica de la derecha de las curvas características, para ello tendremos que dibujar la recta de carga y allí donde se cruce con la curva de la tensión rejilla-cátodo que queramos, estará el bías situado.

El punto de trabajo de continua tiene que ser lo más estable posible, frente a variaciones de temperatura, o la instalación de válvulas con diferente factor de ganancia, por ello existen una serie de circuitos que fijan puntos de trabajo bastante estables. Cuando se calcula el punto de trabajo, también se debe tener en cuenta que la señal de alterna que llegue a la rejilla de la válvula puede hacer que salga de su zona de trabajo, es algo que se debe tener en cuenta si no se quiere que suceda. Por tanto el punto de trabajo se puede fijar en la zona activa, en la de corte o en la de saturación, no hay nada malo en situarlas en la zona de corte o de saturación, solo tenemos que ser consistentes, entre la función que va a desarrollar nuestra circuitería polarizando la válvula en su sitio justo.

 

La clase A de las válvulas de previo, es una forma de trabajar en la que cada una de las válvulas del previo va a amplificar por completo la señal de nuestra guitarra. Por tanto el punto óptimo de polarización es en mitad de la recta de carga, para que de esta forma, cuando se amplifique cada uno de los semiciclos que componen la señal de la guitarra, ambos sean amplificados en igualdad de condiciones. En el caso de que la excursión de la señal de entrada sea superior a la que válvula soporte a su salida tras la amplificación, sucederá que para un semiciclo, la señal estará en la zona de la recta de carga propia de la zona de saturación, y para otro semiciclo la cresta estará en la zona de la recta de carga, perteneciente a la zona de corte de la válvula. Luego tendremos que ajustar o bien que la señal de entrada esté dentro de unos valores, o bien que los valores de salida estén dentro de un orden, esto se puede ajustar con resistencias, sin ningún problema.

A continuación os muestro un ejemplo

claseA

 

En esta gráfica, he situado el punto de bías justo en el punto medio de la recta de carga, con lo cual se que para la válvula en cuestión tendré que aplicar una diferencia de potencial entre rejilla y cátodo de -18 voltios. A la vista de la gráfica, podéis ver como la sinusoide en color negro se transforma en la sinusoide de color rojo. Realmente la figura roja es una sinuoside, lo que pasa es que para que entendáis como modifica el punto de trabajo sobre la recta de carga, la señal de entrada, he pensado en dibujar ambos semiciclos referenciados al punto de trabajo de una forma simétrica. El punto de trabajo para cada instante de tiempo, lo podéis obtener haciendo la proyección sobre la recta de carga de todos los puntos que conforman el romboide rojo. Fijaros que en este ejemplo el punto de trabajo está siempre dentro de la zona activa. Si la señal tuviese una excursión más amplia, algunos puntos de trabajo estarían en la zona de corte y otros en la zona de saturación.

Este circuito es el más lineal de todos, siempre que se esté trabajando dentro de la zona activa, sin embargo es un circuito con un rendimiento muy bajo, debido a que aunque no exista señal a la entrada, la válvula estará consumiendo la corriente que le fija el punto de bías.

La opción natural sería pensar: ” si polarizo la válvula en la zona de corte cuando no haya señal de entrada, no se va a consumir ninguna corriente”, es un buen pensamiento, pero entonces vas a necesitar de un circuiteria más compleja. Fijate que si polarizas la valvula en la zona de corte la estas polarizando en la zona de la recta de carga que esta situada la derecha, por lo tanto si mueves la sinusoide negra hacia la derecha en la gráfica, vas a tener que la válvula solo va a poder amplificar un semiciclo de la sinusoide, aquel semiciclo cuyos valores de tensión sumados a la tension del bías, sea superior a la tensión mínima de conducción de la válvula. Es decir aquellos puntos que estén por encima de la zona de corte.

Luego parece claro que si decides polarizar la válvula en la zona de corte, vas a necesitar de dos válvulas, una que amplifique el semiciclo positivo y otro que amplifique el semiciclo negativo. Esta configuración es la configuración clase B y la topología de las dos válvulas forman un conjunto conocido como push pull.

 

Pero este no es el único problema, y en este punto es de donde surge la clase AB y el concepto de ajuste de bías, así que abre bien los ojos!!!!

Si tu decides polarizar una válvula en su zona de corte tienes que saber unas cosillas, la primera es que por defecto, la válvula no está conduciendo nada, hasta que la diferencia de potencial rejilla-cátodo no este por encima del umbral de la conducción, la válvula no estará conduciendo ni un solo electrón. Por lo tanto si no aplicamos tensión de polarización, o si esta no es lo suficiente, e introducimos una señal de alterna muy pequeña, puede darse el caso que la tensión de bías más la tensión instantanea de la señal de entrada no superen nunca el umbral mínimo, no amplificandose nada. Pero es más aunque la señal de entrada, tuviese unos niveles instantaneos ampliamente superiores al valor umbral, y no se necesitase polarizar la válvula fuera de la zona de corte, la sinusoide de entrada tiene una alternancia entre semiciclos positivos y semiciclos negativos, esta alternancia hace que la señal en determinados momento pase por cero o esté realmente cerca de cero, con lo cual, y dado que la válvula no está conduciendo por defecto estas partes de la sinusoide no serán amplificadas, dado que los valores de alterna no son suficientemente grandes en esta zona para sacarlo de la zona de corte.

Una señal amplificada por una etapa clase B tendrá la siguiente apariencia, siendo en rojo el color que debería tener y siendo en negro la señal realmente amplificada. Se debe observar que la amplitud total de la señal es menor que la ideal, debido a que parte de la tensión, de la señal de entrada no supera el umbral de conducción, umbral a partir el cual la válvula amplifica, y también se debe observar que en la zona de cruce por cero, de los semiciclos hay una ausencia en la amplificación tal como cabría esperar. Esto es lo que se denomina distorsión de cruce

distorsion de cruce

 

 

La clase AB trata de solventar este problema, polarizando la válvula en la recta de carga un poco por encima de la zona de corte, lo suficiente para que cualquier valor de su semiciclo correspondiente esté por encima del umbral y sea de esta forma amplificado. Lógicamente cuando no haya señal de entrada, el amplificador estará consumiendo un poco de corriente, pero no será la misma corriente que un amplificador en clase A y podrá amplificar la señal de entrada sin problema en la zona cercana a cero, como presentan los amplificadores clase B.

Aquí podéis ver una representación de como sería una polarización para clase AB. Se basa en la misma idea que use para representar el clase A. Es interesante que os fijéis, que amplifica su semiciclo y un poco del semiciclo opuesto, y que debido a que los valores propios del semiciclo opuesto se llevan a la válvula a la zona de corte, no se va a amplificar la gran mayoría de tensiones de este semiciclo. El semiciclo opuesto lo he dibujado en azul.

claseAB

2 Comentarios

  1. Hola, Muy Buen articulo los 4 entradas, pero ha muchas imagenes que no se ven en la web.. seguro estan mal linkeadas.. a ver si puede reparar las que no se ven..
    Saludos desde Chile

    • Las imagenes se perdieron con la migración de la web, las estoy recuperando a ratitos, hay bastantes articulos con las fotos ya recuperadas, otros estoy en proceso de ello…

      saludos!!

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