Distorsión de cruce

En el procesamiento de señales , la distorsión de cruce es un tipo de distorsión causada por la conmutación entre dispositivos que alimentan una carga. ^{[ 1 ]} Se observa con mayor frecuencia en etapas de amplificación de clase B complementarias o "push-pull" , aunque ocasionalmente también se presenta en otros tipos de circuitos.

El término crossover se refiere al cruce de la señal entre dispositivos, en este caso, del transistor superior al inferior y viceversa. Este término no guarda relación con el filtro divisor de frecuencias de los altavoces , un circuito que divide una señal de audio en bandas de frecuencia para controlar los transductores de los altavoces multicanal.

La imagen muestra una etapa de salida complementaria típica de seguidor de emisor de clase B. En ausencia de señal, la salida se encuentra exactamente a medio camino entre las tensiones de alimentación (es decir, a 0  V). En este caso, la polarización base-emisor de ambos transistores es cero, por lo que se encuentran en la región de corte, donde no conducen.

Consideremos una oscilación positiva: mientras la entrada sea menor que la caída de tensión directa VBE requerida ₍ ≈ 0,65  V) del transistor NPN superior , este permanecerá apagado o conducirá muy poco. Esto es equivalente al funcionamiento de un diodo en lo que respecta al circuito base, y la tensión de salida no sigue la entrada (el transistor PNP inferior sigue apagado porque su diodo base-emisor está polarizado inversamente por la entrada positiva). Lo mismo se aplica al transistor inferior, pero con una entrada negativa. Por lo tanto, entre aproximadamente ±0,65  V de entrada, la tensión de salida no es una réplica exacta ni una versión amplificada de la entrada, y podemos observar esto como un "punto de inflexión" en la forma de onda de salida cerca de 0  V (o donde un transistor deja de conducir y el otro comienza). Este punto de inflexión es la forma más pronunciada de distorsión de cruce, y se vuelve más evidente e intrusivo cuando se reduce la oscilación de la tensión de salida.

En este circuito también se pueden observar formas menos pronunciadas de distorsión. Un seguidor de emisor tendrá una ganancia de voltaje ligeramente inferior a 1. En el circuito mostrado, el seguidor de emisor NPN y el seguidor de emisor PNP generalmente tendrán ganancias de voltaje ligeramente diferentes, lo que resulta en ganancias ligeramente distintas por encima y por debajo de tierra. Existen otras formas más sutiles de distorsión de cruce, derivadas de pequeñas diferencias entre los dispositivos PNP y NPN.

Como ocurre con la mayoría de los tipos de distorsión, otra forma de reducir la distorsión de cruce es mediante la retroalimentación . Al comparar la salida con la salida deseada y ajustar la entrada para corregir cualquier error, podemos reducir significativamente la distorsión. Esto se puede lograr con un amplificador operacional , como se muestra a continuación, o con un circuito discreto.

En el ejemplo mostrado, el amplificador operacional se utiliza para reducir la distorsión de un par push-pull. Los amplificadores operacionales son amplificadores de voltaje diferenciales con una ganancia muy alta (a veces modelados como de ganancia infinita). En un modelo ideal, la salida del amplificador operacional se mantiene de tal manera que ambas entradas deben tener exactamente el mismo voltaje. En este caso, dado que la entrada inversora está conectada directamente a la salida, el voltaje en la entrada no inversora siempre es igual al voltaje en la salida y la entrada inversora, eliminando así la distorsión. Con un modelo más preciso de un amplificador operacional (con ganancia no infinita), la distorsión se reduce en un factor igual a la ganancia del amplificador operacional.

La mayoría de los amplificadores de potencia modernos (incluidos los utilizados en equipos de alta fidelidad ) emplean ambas técnicas, utilizando tanto la clase AB en sus etapas de salida como la retroalimentación, lo que ofrece una eficiencia razonable y buenos valores de distorsión.

• Amplificador electrónico