La distorsión de cruce es un tipo de distorsión que se produce al cambiar entre dispositivos que impulsan una carga. [1] Se observa con mayor frecuencia en etapas de amplificación de clase B complementarias o "push-pull" , aunque ocasionalmente también se observa en otros tipos de circuitos.
El término crossover significa el "cruce" de la señal entre dispositivos, en este caso, del transistor superior al inferior y viceversa. El término no está relacionado con el filtro de cruce de altavoces de audio , un circuito de filtrado que divide una señal de audio en bandas de frecuencia para activar controladores separados en altavoces multivía.
La imagen muestra una típica etapa de salida complementaria de seguidor de emisor de clase B. En condiciones sin señal, la salida está exactamente a mitad de camino entre las fuentes de alimentación (es decir, a 0 V). Cuando este es el caso, la polarización base-emisor de ambos transistores es cero, por lo que se encuentran en la región de corte donde los transistores no conducen.
Considere una oscilación positiva: mientras la entrada sea menor que la caída de V BE directa requerida (≈ 0,65 V) del transistor NPN superior , permanecerá apagado o conducirá muy poco. Esto es lo mismo que una operación de diodo en lo que respecta al circuito base, y el voltaje de salida no sigue la entrada (el transistor PNP inferior todavía está apagado porque su diodo base-emisor está polarizado en sentido inverso por la entrada positiva). Lo mismo se aplica al transistor inferior pero para una entrada negativa. Por lo tanto, entre aproximadamente ±0,65 V de entrada, el voltaje de salida no es una réplica verdadera o una versión amplificada de la entrada, y podemos ver eso como una "torcedura" en la forma de onda de salida cerca de 0 V (o donde un transistor deja de conducir y el otro comienza). Esta torcedura es la forma más pronunciada de distorsión de cruce, y se vuelve más evidente e intrusiva cuando se reduce la oscilación del voltaje de salida.
En este circuito también se pueden observar formas menos pronunciadas de distorsión. Un seguidor de emisor tendrá una ganancia de voltaje de apenas menos de 1. En el circuito mostrado, el seguidor de emisor NPN y el seguidor de emisor PNP generalmente tendrán ganancias de voltaje muy ligeramente diferentes, lo que genera ganancias ligeramente diferentes por encima y por debajo de la tierra. Existen otras formas más sutiles de distorsión de cruce, que surgen de ligeras diferencias entre los dispositivos PNP y NPN.
Al igual que con la mayoría de los tipos de distorsión, otra forma de reducir la distorsión de cruce es mediante el uso de 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 hacer con un amplificador operacional , como se muestra a continuación, o con un circuito discreto.
En el ejemplo que se muestra, el amplificador operacional se utiliza para reducir la distorsión de un par push-pull. Los amplificadores operacionales son amplificadores de voltaje diferencial con una ganancia muy alta (a veces modelados como ganancia infinita). En un modelo ideal, la salida del amplificador operacional se mantiene de tal manera que ambas entradas del amplificador operacional 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 por un factor igual a la ganancia del amplificador operacional.
La mayoría de los amplificadores de potencia modernos (incluidos los utilizados en alta fidelidad) emplean ambas técnicas, utilizando tanto clase AB en sus etapas de salida como realimentación, ofreciendo una eficiencia razonable y buenas cifras de distorsión.