Definición simple de un amplificador Clase D
Un amplificador Clase D es un circuito electrónico de alta eficiencia diseñado para aumentar la potencia de las señales entrantes. Su principio de operación es diferente de otras clases de amplificadores, conmuta abruptamente sus transistores de salida completamente encendidos o apagados. Hasta hace poco, este comportamiento hacía que los amplificadores Clase D fueran demasiado ruidosos para audio y música, pero mejoras en el circuito lo han convertido en una parte común de los sistemas modernos de cine en casa.
Clases de amplificadores
Los ingenieros han organizado los diseños de amplificadores en varias clases, cada una designada con una letra. A medida que las letras avanzan en el alfabeto, la eficiencia energética del amplificador aumenta, pero también su distorsión. Un amplificador Clase A, por ejemplo, tiene baja distorsión pero mala eficiencia. La distorsión de un amplificador Clase AB no es mucho peor que la de una Clase A, pero tiene mucha mejor eficiencia. Tradicionalmente, estas dos clases han sido la base del audio de consumo. Clase B y C son más eficientes pero tienen demasiada distorsión para una escucha agradable. Un megáfono, impulsado por un amplificador Clase B o C, produce eficientemente un sonido fuerte, aunque solo sirve para habla simple, no música. Los primeros amplificadores Clase D eran adecuados para aplicaciones científicas e industriales pero distorsionaban el sonido hasta hacerlo irreconocible.
Eficiencia del amplificador
Determinas la eficiencia de un amplificador de audio comparando la potencia eléctrica que consume con la potencia que entrega al altavoz. Un amplificador ideal envía al altavoz tanta potencia como usa, pero los amplificadores reales oscilan entre el 15 y el 95% de eficiencia. Un amplificador Clase A, en el extremo bajo de la escala de eficiencia, puede entregar 1 o 2 vatios a un altavoz mientras consume 10 vatios.
Características de la Clase D
Las señales de audio son ondas continuas como ondas en un estanque. Un amplificador Clase A sigue las curvas ascendentes y descendentes de las señales entrantes y produce una salida que refleja la entrada pero con un gran aumento de potencia. Una Clase D, por contraste, conmuta su salida completamente encendida cuando la señal de entrada aumenta más allá de un umbral de voltaje y cae a cero cuando la entrada disminuye por debajo del valor umbral. La señal de salida, aunque más potente que la entrada y con la misma frecuencia, es muy dura.
Clase D de alta frecuencia
Los amplificadores Clase D de audio evitan las limitaciones del diseño añadiendo características complejas. El amplificador usa una mezcla de dos señales: una entrada de audio y un generador de señal con una frecuencia fija de 200 kHz o mayor. El circuito amplifica ambas señales y filtra la alta frecuencia de la salida. El resultado final es una señal musical potente con baja distorsión. La clave del éxito del amplificador Clase D de alta frecuencia es el uso de circuitos integrados (ICs) para el generador de señal y otros componentes clave. Los ICs hacen el diseño fiable y asequible a pesar de su complejidad.