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1
TEMA 3
Conceptos de
Realimentación
Concepto de Realimentación
La realimentación consiste en introducir una porción de la señal
de salida a la entrada del sistema.
Realimentar negativamente significa en que la porción de señal
de salida se introduce a la entrada de forma tal, que se resta a
la misma.
f ox x i s fx x x
2
Ventajas de la Real. Negativa
Usando realimentación negativa en un amplificador,
se obtiene:
Estabilidad en el valor de la ganancia
Ajustar el ancho de banda según necesidades
Operación más lineal y con menos distorsión
Control en el valor de la impedancia de entrada
del circuito
Control en el valor de la impedancia de salida
del circuito
3
Esquema amplificador realimentado 4
f ox x
i s fx x x
Beneficios: Estabiliza la ganancia del amplificador contra cambios en
los parámetros de los dispositivos; permite modificar las impedancias
de entrada y salida del circuito; reduce la distorsión de la forma de onda
de la señal que produce; incremento en el ancho de banda de los
circuitos.
Desventajas: Reduce la ganancia del circuito; resulta necesario añadir
etapas de amplificación adicionales; aumento en el costo del circuito; se
producen oscilaciones si no se realiza un diseño correcto.
TOPOLOGIAS-Modos y Tipos 5
Parámetros6
Nombre del parámetro Símbolo V-S V-P I-S I-P
Ganancia del amplificador A V0 /Vi V0 /Ii I0 /Vi I0 /Ii
Realimentación Vf /V0 If /V0 Vf /I0 If /I0
Ganancia del amplificador
realim.
Af V0 /Vs V0 /Is I0 /Vs I0 /Is
Ganancia de lazo -A Vf /Vi If /Ii Vf /Vi If /Ii
Condiciones fundamentales7
Para que resulte válidas las deducciones que siguen deben
cumplirse las siguientes consideraciones:
1- La señal de entrada se transmite a la salida a través del
amplificador y no de la red ß. Esto significa que la red de
realimentación es unilateral.
2- La señal de realimentación se transmite desde la salida hacia
la entrada solo a través de la red ß. Esto significa que el
amplificador es unilateral.
3- La relación de transferencia de ß es independiente de Rs
(resistencia del generador de señales) y RL (resistencia de
carga).
En la práctica este no será el caso y deberemos llevar el
circuito real a la estructura ideal.
8Calculo de la ganancia Realimentada
AA
Af
( )1
Realimentación de tensión en serie
A
ß
+
-
Ii
+
-
ViVs
+
-
Vo
+
-Vf
Io
RL
+
-Vo
AV
Vf
o
s
V AVio =
V A V Vs fo = ( )
V A V Vs oo = ( )
V A A Vo s ( )1
VA V
Ao
s
(1+
)
Se puede demostrar que esta expresión de la ganancia
realimentada Af se cumple para todas las configuraciones
Desventaja de la Realimentación negativa: LA GANANCIA DISMINUYE!!!!
Consideraciones sobre la ganancia Realimentada
1 f
AA
A
Realimentación de tensión en serieAv
ß
+
-
Ii
+
-ViVs
+
-Vo
+
-Vf
Io
RL
+
-Vo
1 1A Realimentación negativa
1 1A Realimentación positiva
Realimentación de tensión en paralelo
1 f
AA
A
Observar:
Signo denominador
Dimensiones de A y β
Nombre del parámetro Símbolo V-S V-P I-S I-P
Ganancia del amplificador A V0 /Vi V0 /Ii I0 /Vi I0 /Ii
Realimentación Vf /V0 If /V0 Vf /I0 If /I0
Ganancia del amplif. realim. Af V0 /Vs V0 /Is I0 /Vs I0 /Is
Ganancia de lazo -A Vf /Vi If /Ii Vf /Vi If /Ii
9
1 f
AA
A
Si el producto de A por es un valor positivo (A. > 0), entonces el
denominador de Af será mayor que la unidad y por lo tanto Af < A,
condición para que la realimentación sea negativa.
Realimentación negativa y positivaComo:
Si Realimentación positiva0 1 1A
Entonces, si: 1 1A 0A
A y pueden ser funciones complejas dependientes de la
frecuencia.
Si A y son constantes reales; entonces A y tienen valores
constantes e independientes de la frecuencia.
10
Realimentación
negativa
Desensibilidad 11
1 f
AA
A
dA
dA
1 (1 A) A )
A
f
(
( )
( )1 2
dA
dA A A
A
A A
f
1
1
1
1 1
12( ) ( ) ( )
Si se deriva respecto de A:
dA
A
dA
A A
f
f
1
1( )
el cambio relativo de la ganancia de un
amplificador es menor cuando el mismo
está realimentado negativamente.
1 1A Si
1 D A Desensibilidad
1
1 S
A
Sensibilidad
12
Un amplificador sin realimentar tiene una tensión de salida de 9,3 V, cuando es excitado por una tensión de 30 mV. Si por efecto de cambios en la tensión de alimentación el amplificador varía su ganancia en un 12%.
a) Calcule el valor de ß de un circuito realimentado que permita que ese cambio sea de 0,2 %.
1) Ganancia sin realimentar:
2) Variación de la ganancia sin realimentar:
3)Despejando =0,19
b) ¿Cuál es la tensión de salida para el circuito realimentado?
1)
2) La ganancia realimentada:
Al ser excitado por 30mv
Ejemplo: Desensibilidad
9,3310
0,30
o
i
VA
V
12%A
A
10,2%
(1 )
f
f
dA dA
A A A
5,1671
f
AA
A
5.167 30 155.01of f x iV A V x mV mV
Efectos de la Realimentación Neg. en el AB13
11
(1 )f
AA si A
A
≫
f
Af
H
o
f
fj
AjfA
1
)(
Para un amplificador de un solo polo
entonces A
A
jf
f
A
jf
f
A
A jf
f
f
o
H
o
H
o
o
H
1
1
1
1
)
(1 )
11 1
(1
o o Off
H o Hf
AA AA
f fj j
f A f
1
o
Ofo
AA
A
1 H oHff f A
Efectos de la Realimentación Neg. en el AB14
Para el circuito realimentado se cumplirá:
ff
ALf
L
o
(1+ )
A jfA
jf
f
o
Lf
(
)
1
Hf of H of A f ASi se cumplirá: H Lf f≫
Tb se puede demostrar que en el circ. realimentado:
Reducción de la Distorsión no Lineal 15
La realimentación negativa reduce las características no lineales
del amplificador básico, y por lo tanto disminuye la distorsión.
Observar la mejora en la curva de transferencia en tensión no-
lineal de un amplificador.
Este efecto es más notorio cuando se cumple ßA>>1
Caracterítica transferencia del amplificador
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2
Tensión de entrada
Ten
sió
n d
e s
alid
a
Sin realimentación
Realimentado
Efecto de la realimentación en la impedancia de
entrada de los circuitos realimentados
16
ii
+
-
viVs
+
-
Vo
+
-vf
io
RLAviRi
Ro
+
-
+
-
i
ii
I
VZ
i
sif
I
VZ
iif ZAZ )1(
Modo Serie
Ii
+
-
Vo
Io
RLAIiRi
Ro
+
-
If
Is
Is
i
ii
I
VZ
Modo Paralelo
s
i
ifI
VZ
o
iif
A
ZZ
1
Efecto de la realimentación en la impedancia de
salida de los circuitos realimentados
17
oo RZ
Muestra de TensiónIi
+
-
Vi
+
-
V
+
-Vf
AViRi
Ro
+
-
I
A
ZZ o
of
1
of
VZ
I
i fV V
. . . .
. . .
(1 . ) .
o i o f
o
o
V I Z AV I Z AV
V I Z A V
V A I Z
Efecto de la realimentación en la impedancia de
salida de los circuitos realimentados
18
+
-Vf
Io
AViRi Ro
+
-
V
I
+
-
Vi
oo RZ
Muestra de Corriente
of
VZ
I
i fV V
. .
. .
(1 . ).
i f
o o
o
o
V VI AV AV
Z Z
VI A I
Z
Z A I V
. 1of oZ Z A
RRL
oII
y
Como Identificar el modo de Realimentación19
Para identificar si es realimentación serie o paralelo, se debe
examinar el circuito de entrada.
Si la señal a realimentar se introduce en serie a la
entrada (modo serie), se cumplirá estrictamente
las siguientes ecuaciones, a la vez:Av
ß
+
-
Ii
+
-
ViVs
+
-Vf
s i f
s i
v v v
i i
Si la señal que se realimenta se introduce en
paralelo a la entrada (modo paralelo), se cumplirá
estrictamente las siguientes ecuaciones, a la vez:
s i f
s i
i i i
v v
Como identificar el tipo de Realimentación20
Para identificar si la muestra que se introducirá a la entrada es de
tensión o de corriente, se debe examinar el circuito de salida.
Av
ß
+
-Vo
Io
RL
+
-Vo
Si al cortocircuitar la salida como muestra
la figura; provocando que la tensión de
salida se anule; la señal que se introduce a
la entrada también es cero, entonces es
una muestra de tensión
Pero si cuando se deja el circuito de
salida abierto, como muestra la figura;
provocando que la corriente de salida sea
cero, la señal que se introduce a la
entrada se anula, entonces la muestra
que se está tomando es de corriente.
Ejemplo 21
Se necesita fabricar una partida de amplificadores, usando
el circuito de la figura. Para la producción se dispone de
transistores cuyos parámetros son:
hfe mín= 120, hfe máx= 350, hie= 2 K, hre = hoe=0.
a) Aplicando criterios de realimentación, calcule el valor de
Re para que los amplificadores no varíen su ganancia de
tensión en más de un 4 %.
1 f
o
S
vAA
A v
e eR Rf e
o c c c
v i
v i R R
ción)realimenta(sin .
..0
hiei
Rih
V
VA
b
Cbfe
s
027.0*1
1*
:expresión siguiente la de obtiene se Entonces
%4%
máxf
f
f
f
AA
A
A
A
A
A
Criterios de Diseño 22
Problema: la red de realimentación representa una carga para
el amplificador . Por lo tanto cuando se diseña la red β se
deben adoptar valores de forma tal que se cumpla:
1- La señal de entrada se transmite a la salida a través del
amplificador y no de la red ß. Esto significa que la red de
realimentación es unilateral.
2- La señal de realimentación se transmite desde la salida
hacia la entrada solo a través de la red ß. Esto significa que el
amplificador es unilateral.
3- La relación de transferencia de ß es independiente de Rs
(resistencia del generador de señales) y RL (resistencia de
carga
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