Hay que ser cautelosos con el cambio propuesto, ya que si bien se baja la disipación de cada transistor del par diferencial, el ruido se empieza a ir por las nubes
. Hay soluciones técnicas más adecuadas para el caso particular.
Saludos
Si fuera un par diferencial para amplificar audio, te daría toda la razón. Pero, en este caso, simplemente es un conversor de nivel de desbalanceado a balanceado.
Por ahí creo que sería interesante comentarles porqué hay ahí un par diferencial con fuente de corriente, en vez de alguna otra solución...
Ese pedacito de circuito me hizo pensar mucho cuando estaba por diseñarlo... Una vez decidido que se iba a usar un IR2110 (la razón de usar un IR2110 es simplemente una cuestión de disponibilidad, que tuviera picos de corriente de manejo para los gates de los mosfets del al menos 1A, y que los tiempos de propagación desde las entradas de control (HIN y LIN) hasta el encendido de los mosfets se mantuvieran relativamente chicos (definitivamente, 200nS o menos) ... Lo ideal sería que fuera más rápido, pero, bueno, no hay drivers integrados que sean más rápidos, a un precio razonable y que sean fáciles de conseguir.
Como dije, una vez fijado que se iba a usar un IR2110, tenía un problema... Yo había decidido utilizar un LM311 como comparador, por ser el más rápido, de muy alta ganancia, u a un precio razonable, y fácil de conseguir (hay comparadores más rápidos, pero o son caros, o tienen poca ganancia o tienen histéresis... el que mejor cerraba era de lejos el LM311)
Pero el LM311 tiene salida unipolar, y yo necesitaba salida balanceada. No sólo eso, sino que para colmo de males, el IR2110 está referido a -VCC, en vez de a tierra, que es a donde está referida la salida del LM311.
Había que transformar esa salida unipolar del LM311 a salida balanceada. Y no sólo eso, encima referida a -VCC, que es lo que el IR2110 requiere.
Y además había otros requisitos extras MUY importantes: Que el circuito no introdujera demoras adicionales importantes (tiempo de propagación entre que cambia la entrada, y que las salidas reflejan el nuevo estado), y además, que las salidas diferenciales no tuviera retardo una en relación a la otra (porque sino, se produciría conducción cruzada de los mosfets!)
El único circuito razonable para cumplir con todo eso es un par diferencial discreto (por la diferencia de tensión). La fuente de corriente asegura que el circuito sea estable aún con variaciones de la tensión de alimentación (una simple resistencia en vez de la fuente de corriente hace demasiado inestable la salida), y garantiza que no exista diferencia de tiempo entre la conmutación de una salida y la otra (porque la corriente de la fuente de corriente o va por un transistor del par diferencial, o va por el otro, pero la suma de las corrientes de colector de cada transistor del par diferencial debe ser siempre igual a la corriente de la fuente de corriente.
La selección de 5mA como corriente de operación es simplemente porque a esa corriente los transistores del par diferencial tienen un HFE (ganancia) razonable, actúan un poquito más rápido... Se podría subir o bajar un poco, pero no lo bajaría a 1mA... 5mA es dentro de todo, un valor optimo.
En relación a las resistencias que sugerí para bajar la disipación de potencia, dado que acá estamos trabajando con una fuente de corriente, que tiene una impedancia de salida de 100kohms o más (es el colector de un transistor!), no afecta al nivel de ruido del amplificador
... Podría ponerse un capacitor en paralelo a las resistencias, pero realmente no vale la pena. Recuerden: Es una salida de corriente, no de tensión la del par diferencial. Luego esa corriente se convierte en tensión con las resistencias de 2K2 que van de las entradas HIN/LIN a -VCC. Esas resistencias de 2K2 sí son significativas a la hora del ruido del amplificador (si se subiera de 2K2 a 4K7, efectivamente, aumenta el ruido al doble al nivel del comparador), pero no aumenta en el caso de las resistencias que agregamos en el lugar que las agregamos!
-- Para ser justos, en este punto exacto del circuito, la influencia del ruido es muy discutible, ya que en este punto hay una señal digital, no una señal analógica, por lo que el ruido es muy poca la influencia que tiene aquí.
Como detalle extra, existe otra solución aún mejor que las resistencias, que de hecho aumentaría la velocidad de respuesta del "par diferencial", y sería utilizar transistores cáscodos, es decir, en vez de la resistencia de 10k, poner otro transistorcito más, el emisor de ese transistorcito PNP iría para el lado del colector del transistor al que deberíamos conectar la r de 10k sustituida, el colector del nuevo transistor debería ir para el lado del otro punto al que se conectaría la R de 10k sustituida, y la base del nuevo transistor debería polarizarse con un divisor resistivo formado por 2 resistencias de 10k, en el caso de los transistorcitos agregados por debajo de Q3 y Q4, debería el divisor resistivo ir conectado entre GND y -VCC. Y en el caso del transistorcito agregado abajo de Q2, su divisor resistivo asociado debería ir conectado entre +VCC y GND. Sin duda aumentaría la velocidad de propagación a través del par diferencial (porque suprime el efecto miller en Q3 y Q4, lo que hace que funcionen mucho más rápido aún), pero realmente no sé si vale la pena semejante modificación (son 3 transistorcitos y 4 resistencias, porque los transistorcitos agregados abajo pueden compartir el divisor resistivo inferior) .. Pero son muchos más componentes para una mejor que capaz que ni se perciba...
Agrego un detalle más: Nunca jamás en un amplificador clase D debe usarse un comparador con histéresis, o un par diferencial con histéresis, porque la histéresis introduce tiempos muertos en los que no hay control de los mosfets. Sé que el IR tiene histéresis en sus entradas, pero es un lugar en el que no es tan crítico, ya que se busca que la transición sea lo más rápida posible. Pero, el comparador en sí, definitivamente, NO debe tener histéresis, o el nivel de distorsión será altísimo. Eso eliminó el uso de un montón de comparadores "digitales", que acá, simplemente no sirven
En relación a usar un FAN7392, es perfectamente posible, es pin a pin compatible con el IR2110, y en vez de soportar picos de 1A, soporta picos de 3A, con lo que puede manejar mosfets mucho más pesados y grandes. Tiene un pelito más de tiempo de propagación interna (20nS aprox), pero posiblemente se compensen de sobra, porque puede prender los mosfets 3 veces más rápido.
Saludos!
PD: En un amplificador clase D, la distorsión del mismo está dada por la velocidad de propagación entre que el comparador de la entrada detecta que hay que conmutar , y que el cambio sea efectivo a la salida de los mosfets.
También, la ganancia del comparador juega un papel importante, porque a más ganancia, menos distorsión (el comparador es "más sensible" al error y lo corrige más rápido ... antes que se haga mayor, por lo que termina habiendo menos distorsión)
