Amplificador electrónico para niños
Un amplificador eléctrico es un aparato o parte de un circuito electrónico que sirve para hacer más grande una señal. Imagina que tienes una señal eléctrica muy débil, como la que viene de un micrófono. Un amplificador toma esa señal y la hace más fuerte, aumentando su corriente, su tensión o su potencia. Para que la señal se haga más grande, el amplificador necesita energía de una fuente de alimentación externa.
Contenido
¿Cómo funcionan los amplificadores?
Los amplificadores pueden funcionar de dos maneras principales:
- Pasiva: Cambian la relación entre la corriente y el voltaje, pero la potencia se mantiene igual. Piensa en un transformador que cambia el voltaje de la electricidad sin añadir más energía.
- Activa: Toman energía de una fuente de alimentación externa para realmente aumentar la potencia de la señal. Lo hacen manteniendo la forma original de la señal, pero con una amplitud (fuerza) mucho mayor.
La forma en que un amplificador cambia la señal se puede describir con algo llamado "ganancia". La ganancia nos dice cuánto se multiplica la señal de entrada para obtener la señal de salida. Los amplificadores suelen trabajar de forma que la señal de salida sea una copia más grande y fiel de la señal de entrada.
Componentes principales de un amplificador
Los componentes más importantes dentro de un amplificador son:
- Tubos de vacío: También llamados válvulas termoiónicas. Son componentes antiguos que se usaban mucho antes. Todavía se usan en algunos equipos de audio especiales o en amplificadores de mucha potencia para radio.
- Transistores: Son la base de la electrónica moderna. Son mucho más pequeños y eficientes que los tubos de vacío. Con ellos se construyen circuitos más complejos, como los amplificadores operacionales, que a su vez se usan en muchos otros dispositivos.
Tipos de amplificadores según su funcionamiento
Los amplificadores se clasifican en diferentes "clases" según cómo manejan la energía y la señal. Cada clase tiene sus propias ventajas y desventajas en cuanto a eficiencia y calidad de la señal.
Clase A: Alta calidad, pero menos eficientes
Los amplificadores de Clase A siempre están consumiendo mucha energía de su fuente, incluso cuando no hay señal de entrada. Esto significa que generan mucho calor y no son muy eficientes, ya que una parte importante de la energía se pierde en forma de calor.
- Ventajas: Ofrecen una calidad de sonido excelente porque son muy "lineales", lo que significa que la señal de salida es una copia muy precisa de la entrada, con poca distorsión.
- Usos: Se encuentran a menudo en equipos de audio de alta calidad.
Clase B: Eficientes, pero con un pequeño problema
Los amplificadores de Clase B consumen muy poca energía cuando no hay señal. Solo empiezan a consumir más cuando la señal de entrada los activa. Esto los hace más eficientes que los de Clase A.
- Desventajas: Tienen un pequeño problema llamado "distorsión de cruce por cero". Esto ocurre cuando la señal pasa por el punto cero, lo que puede afectar un poco la calidad, especialmente con señales muy pequeñas.
- Usos: Se usan en sistemas donde la eficiencia es importante, como en algunos sistemas de comunicación, pero no tanto en audio de alta fidelidad.
Clase C: Muy eficientes para radiofrecuencia
Los amplificadores de Clase C son muy eficientes, pero solo amplifican una parte de la señal de entrada. Esto significa que no son adecuados para amplificar señales de audio completas.
- Ventajas: Su alta eficiencia los hace ideales para aplicaciones de radiofrecuencia (RF), como en transmisores de radio, donde se necesita mucha potencia y no es tan importante la fidelidad de la forma de onda completa.
Clase AB: Lo mejor de ambos mundos
Los amplificadores de Clase AB son los más comunes en equipos de audio. Reciben una pequeña cantidad de energía constante, incluso sin señal, lo que ayuda a evitar la distorsión de cruce por cero de la Clase B.
- Ventajas: Ofrecen un buen equilibrio entre eficiencia y calidad de sonido. Se comportan como un Clase B con señales grandes, pero evitan los problemas de distorsión con señales pequeñas.
- Usos: Son la elección más frecuente para amplificadores de audio en equipos domésticos y profesionales.
Clase D: La eficiencia del futuro
Los amplificadores de Clase D son extremadamente eficientes, a veces superando el 95%. Esto significa que casi toda la energía que consumen se usa para amplificar la señal, y muy poca se pierde como calor.
- Ventajas: Su alta eficiencia permite que sean más pequeños y ligeros, ya que no necesitan grandes sistemas para disipar el calor.
- Funcionamiento: A diferencia de otras clases, los Clase D no amplifican la señal de forma continua. En su lugar, la convierten en una serie de pulsos que se encienden y apagan muy rápidamente. Luego, estos pulsos se filtran para reconstruir la señal original, pero mucho más fuerte.
- Usos: Se usan en dispositivos portátiles, sistemas de sonido para coches y, cada vez más, en equipos de audio de alta calidad.
Otras clases: Variaciones especiales
Existen otras clases de amplificadores, como las Clases E, G y H. Estas son variaciones más especializadas que buscan mejorar aún más la eficiencia, ajustando la energía que usan según la señal de entrada.
Historia de los amplificadores
Los primeros amplificadores: Tubos de vacío
El primer dispositivo que realmente pudo amplificar una señal fue el tubo de vacío llamado "triodo", inventado en 1906 por Lee De Forest. Esto llevó a la creación de los primeros amplificadores alrededor de 1912.
- Necesidad: Antes de los amplificadores, era difícil enviar señales eléctricas a largas distancias, como las de los teléfonos. La señal se debilitaba mucho. Se usaban "repetidores" que copiaban la señal y la enviaban de nuevo, pero no la amplificaban de verdad.
- Impacto: El tubo de vacío revolucionó la tecnología. Hizo posibles las llamadas telefónicas de larga distancia, la transmisión de radio, el cine sonoro, las grabaciones de audio, el radar, la televisión y las primeras computadoras. Durante unos 50 años, casi todos los aparatos electrónicos usaban tubos de vacío.
La era de los transistores
El primer transistor que funcionó fue inventado en 1947 por John Bardeen y Walter Brattain. Poco después, William Shockley inventó el transistor de unión bipolar (BJT) en 1948. Más tarde, en 1959, se inventó el MOSFET (Transistor de Efecto de Campo de Semiconductor de Óxido de Metal), que es el tipo de transistor más usado hoy en día.
- Cambio: Los transistores eran mucho más pequeños y eficientes que los tubos de vacío. Su aparición en las décadas de 1960 y 1970 cambió por completo la electrónica, haciendo posibles los dispositivos portátiles, como las radios de bolsillo.
- Actualidad: Hoy en día, la mayoría de los amplificadores usan transistores. Los tubos de vacío se usan solo en aplicaciones muy específicas, como algunos transmisores de radio de alta potencia.
- Circuitos integrados: Desde los años 70, se empezaron a conectar muchos transistores en un solo chip, creando los circuitos integrados. Muchos de los amplificadores que se venden hoy en día están basados en estos chips.
Véase también
En inglés: Amplifier Facts for Kids
- Amplificador de radiofrecuencia
- Amplificador buffer
- Amplificador operacional
