Realimentacion Negativa
July 22, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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REALIMENTACION NEGATIVA La realimentación (feedback en ingles) negativa es ampliamente utilizada en el diseño de Amplificadores ya que presenta múltiples e importantes beneficios. Uno de estos beneficios es la estabilización estabilizaci ón de la ganancia del amplificador frente a variaciones de los dispositivos dispositivos,, temperatura, variaciones de la fuente de alimentación y envejecimiento de los componentes. Otro beneficio es el de permitir al diseñador ajustar la impedancia de entrada y salida del circuito sin tener que realizar apenas modificaciones. La disminución de la distorsión y el aumento del ancho de banda hace que la realimentación negativa sea imprescindible en amplificadores de audio y etapas de potencia. Sin embargo, presenta dos inconvenientes básicos. En primer lugar, la ganancia del amplificador disminuye en la misma proporción con el aumento de los anteriores beneficios. Este problema se resuelve incrementando el número de etapas amplificadoras para compensar esa perdida de ganancia con el consiguiente aumento de coste. El segundo problema esta asociado con la realimentación al tener tendencia a la oscilación lo que exige cuidadosos diseños de estos circuitos.
La realimentación negativa puede ser de voltaje o corriente, y se puede dar de cuatro (04) formas: Voltaje de entrada, voltaje de salida (VCVS) Corriente de Entrada, voltaje de salida (ICVS) voltaje de entrada, corriente de salida (VCIS) Corriente de entrada, corriente de salida (ICIS) •
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AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION NEGATIVA ((VCVS VCVS) VCVS) Básicamente se trata de un circuito amplificador no inversor, cuya configuración y ganancia esta dada por:
Redibujando el circuito se tiene:
Donde parte de la tensión de salida se realimenta hacia la entrada, y esa fracción (B), se determina relacionando la tensión o voltaje de realimentación (V2), entre el voltaje de salida (Vout). Relacionando la ganancia de lazo cerrado con la ganancia de lazo abierto, se obtiene:
O también se puede expresar como:
El factor AOLB se conoce como “ganancia de lazo”, cuyo valor es importante para el diseño de amplificadores con realimentación negativa, mejorando las características eléctricas del mismo. La realimentación negativa de un VCVS tiene un efecto beneficioso en las imperfecciones de un amplificador porque estabiliza la ganancia de voltaje, incrementa la impedancia de entrada, disminuye la impedancia de salida y reduce la distorsión armónica.
IMPEDANCIA DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADO La siguiente ecuación determina la impedancia de entrada en un amplificador de lazo cerrado:
Donde Rin es la impedancia de entrada del OPAMP y RCM es la resistencia de entrada en modo común del OPAMP. Generalmente el valor de RCM es bastante grande, por lo que la ecuación anterior se puede expresar como:
IMPEDANCIA DE SALIDA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADO La impedancia de salida en lazo cerrado es la impedancia de salida total que se ve desde la salida hacia el amplificador, y esta dada por:
Donde, ROUT es la resistencia de salida en lazo cerrado del amplificador operac operacional ional y que se indica en la hoja de características. características. Ejemplo: dado el circuito siguiente: Donde Rin = 2MΩ, RCM = 200MΩ, AOL = 100,000, ROUT = 75Ω Determinar: a) La fracción de realimentación realimentación b) La ganancia de lazo cerrado c) Impedancia de entrada d) Impedancia de salida Solución a) La fracción de realimentación esta dad por:
b) La ganancia de lazo cerrado se obtiene como:
c) La impedancia de entrada será: ΩΩ Ω
d) La impedancia de salida será: Ω
AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION NEGATIVA (VCI (VCIS S)) S El amplificador ICVS es un convertidor casi perfecto de corriente a voltaje porque tiene impedancia de entrada igual a cero e impedancia de salida igual a cero. Su voltaje de salida esta dado por:
Las impedancias de entrada y salida están dadas por las relaciones siguientes:
AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION NEGATIVA (VCI (VCIS S)) S Con un amplificador VCIS una tensión de entrada controla una corriente de salida. A causa de la fuerte realimentación negativa en este tipo de amplificador, la tensión de entrada se convierte a un valor preciso de corriente de salida.
Cuando (R1+R2)/AOL es pequeño, se puede reducir la expresión a:
Sus impedancias estarán dadas por:
AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION NEGATIVA (ICI (ICIS S) S) Un circuito ICIS amplifica la comente de entrada. Debido a la fuerte realimentación negativa, el amplificador ICIS tiende a actuar como un amplificador de corriente perfecto. Tiene una impedancia de entrada muy baja y una impedancia de salida muy alta. Tiene un factor de amplificación equivalente a:
Normalmente, el segundo termino del denominador es mucho mayor que el primero y la ecuación se simplifica a:
la impedancia de entrada en lazo cerrado de un amplificador amplificador ICIS es:
Y el factor de realimentación r ealimentación esta dado por:
La impedancia de salida esta dada por:
Ejemplo: Ejemplo dado el circuito de la figura, determinar cual es la corriente y potencia por la carga? Si la resistencia de carga se cambia a 2Ω, ¿cual es la corriente y la potencia por la carga? Solución: La ganancia esta dada por:
Ω Ω
La corriente por la carga será:
La potencia en la carga se obtiene por: Ω
Si la resistencia de la carga se incrementa a 2Ω, la potencia será: Ω
ANCHODE BANDA La realimentación negativa incrementa el ancho de banda de un amplificador porque la pendiente de caída de la ganancia de tensión en lazo cerrado significa que se realimenta menos tensión, lo que produce mas tensión de entrada corno compensación. Debido a esto, la frecuencia de corte en lazo cerrado es mas alta a lta que la frecuencia de corte en lazo abierto.
el ancho de banda en lazo cerrado viene dado por:
o también:
Ejemplo: Ejemplo Determinar el ancho de banda de un circuito con realimentación negativa VCVS, si (1 + AOLB) = 1000 Y f 2(OL) 2(OL) = 160 Hz Solución: Solución
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