A

B circuito de retroalimentación

Vs Vi V0

UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICADEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y CONTROL

CÁTEDRA: ELECTRÓNICA ANALÓGICAASIGNATURA: PROYECTO DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Circuitos amplificadores Retroalimentados

20/10/2010Mario Gómez C.I:20.147.37

OBJETIVOS

Implementar un circuito realimentado con transistores BJT de una o más etapas.

Determinar el efecto de la realimentación en el circuito.

Realizar mediciones de ganancia de voltaje (Av) con y sin retroalimentación para realizar comparaciones.

Realizar mediciones de ganancia de corriente con y sin retroalimentación, aplicando las ecuaciones correspondientes de A, B y AF.

Determinar las impedancias de entrada y salida en el circuito con y sin efectos de la retroalimentación.

MARCO TEÓRICO

La retroalimentación es el proceso de muestrear una parte de la señal de salida y aplicarla de vuelta a la entrada. Esta técnica es útil para cambiar los parámetros de un

amplificador como aumento de voltaje, impedancia de salida y entrada, estabilidad y ancho de banda.

La realimentación es un proceso por el que una cierta proporción de la señal de salida de un sistema se redirige de nuevo a la entrada. Esto es frecuente en el control del comportamiento dinámico del sistema. Los ejemplos de la realimentación se pueden encontrar en la mayoría de los sistemas complejos, tales como ingeniería, arquitectura, economía, y biología.

Tipos de realimentación:

• realimentación negativa: cuando la muestra de señal de salida es restada a la señal de entrada.

• realimentación positiva: cuando la muestra de señal de salida es restada a la señal de entrada.

• realimentación bipolar: La cual puede aumentar o disminuir la señal o actividad de salida.

La realimentación bipolar está presente en muchos sistemas naturales y humanos. De hecho generalmente la realimentación es bipolar es decir, positivo y negativo según las condiciones medioambientales, que, por su diversidad, producen respuestas sinérgicas y antagónicas como respuesta adaptativa de cualquier sistema.

Realimentación positiva:

Es un mecanismo de realimentación por el cual una variación en la salida produce un efecto dentro del sistema, que refuerza esa tasa de cambio. Por lo general esto hace que el sistema no llegue a un punto de equilibrio sino más bien a uno de saturación. Es un estimulo constante.

Realimentación negativa:

Es la más utilizada en sistemas de control, se dice que un sistema está retroalimentado negativamente cuando tiende a estabilizarse, es decir cuando nos vamos acercando a la orden de consigna hasta llegar a ella.

En el diseño de amplificadores se utiliza realimentación negativa, esto debido a las siguientes razones o ventajas:

• Insensibilizar la ganancia: Esto es, que la ganancia no se vea afectada ante la variación de un valor de cualquiera de los componentes del circuito.

• Reducir la distorsión no lineal: Esto es, hacer que la salida sea proporcional a la entrada, que es lo mismo hacer la ganancia constante independiente del nivel de señal.

• Reducir el efecto de ruido: reducir las señales eléctricas indeseables originadas por los mismos componentes del circuito y que afectan la salida.

• Controlar las impedancias de entrada y salida: Subir o bajar la impedancia de entrada y salida mediante la selección de una topología adecuada de realimentación.

• Ampliar el ancho de banda del amplificador: Hacer que sea menos selectivo.

Todo esto se obtiene a costa de una reducción de la ganancia, que sería la desventaja potencial de la realimentación.

Topología de la realimentación.

Anteriormente habíamos dicho que la realimentación se presenta cuando una parte de la salida se conecta a la entrada de un circuito. La salida y la entrada se pueden caracterizar por una tensión o una corriente, debida a esto existen cuatro (4) categorías de realimentación:

• Voltaje en serie.• Voltaje en paralelo.• Corriente en serie• Corriente en paralelo.

Los siguientes pasos permiten identificar en un circuito eléctrico el tipo de realimentación:

a) Ubicar el voltaje de salida (Vo) y el voltaje de entrada (Vi) en el circuito.b) Si la retroalimentación está directamente al nodo de salida la realimentación es

de voltaje, de lo contrario es de corriente.c) Cuando el retorno (realimentación) se conecta directamente al voltaje de entrada

(Vi) es en paralelo, si no es en serie.

A continuación se muestran algunas características para cada uno de los tipos de realimentación.

Voltaje serieVoltaje Paralelo

Corriente serie

Corriente Paralelo

Ganancia sin retroalimentación

A

v0

v i

v0

I i

I 0

v i

I 0

Ii

Retroalimentación B

v Fv0

I Fv0

v FI 0

I FI 0

Ganancia con retroalimentación

AFAF= A

1+BA

Impedancia de entrada con retro

Zif

Zi(1+BA)Zi

1+BAZi(1+BA)

Zi1+BA

Impedancia de salida con retro Z0f

Z0

1+BAZ0

1+BA Z0 (1+BA ) Z0(1+BA)

Conclusión v0=0 , Ii=0 v0=0 , v i=0 I 0=0 , I i=0 v i=0 , I 0=0

EXPERIMENTACIÓN

Realizar un circuito amplificador con realimentación de tipo corriente serie.

Solución: En la siguiente figura se muestra el circuito planteado:

Se puede ver en el circuito que la realimentación se hace sin tomar directamente ni el voltaje de salida por ello la realimentación es de corriente, y sin retornar directamente el voltaje de entrada por ello es serie.

Análisis Teórico AC

Datos:Ib = 5,5µAβ = 200re = 23,56Ω

RF = 180ΩRA = (RF+180Ω) 180Ω=120Ω

I 0=(3,6KΩ )∗β I b(3,6+10 )K Ω

=291,1764 μA ,v i=I b ¿

vF=180Ω∗(180Ω)∗(β+1 )∗I b

(180+180 )Ω=99,495mV

A=I 0

v i=291,1764 μA

158,576mV=1,8362mS

B=v FI 0

= 99,495mV291,1764 μA

=341,7Ω

Zi=2,2K Ω∥10K Ω∥¿

ZiF=Z i (1+BA )=1,697K Ω∗(1+341.7Ω∗1,8362mS )=2,76185K Ω

Z0=3,6K Ω

Z0F=Z0 (1+BA )=3,6K Ω∗(1+341.7Ω∗1,8362mS )=5,8587KΩ

PrácticaValores medidos en la práctica de laboratorio.

Sin retroalimentación Con retroalimentación

Voltaje fuente (V) 1v 1vVoltaje entrada (Vi) 0,7v 0,7vVoltaje salida (V0) 4v 21v

Impedancia entrada (Zi) 1,4KΩ 3,5 KΩImpedancia salida (Z0) 2,4 KΩ 5,97 KΩ

A 1,6327mS 5,0251mSB - 395,149 Ω

AF - 992,4264mSAv 5,714 30

CONCLUSIÓN

Finalmente se termina este proyecto de electrónica resaltando que se han cumplido los objetivos en la ejecución de procedimientos y también en el desarrollo de los cálculos experimentales.

De esta manera se explican a continuación todos los conocimientos y observaciones obtenidas en el desarrollo de esta práctica.

Primeramente se ha logrado implementar un circuito de retroalimentación corriente serie con la finalidad de obtener mediciones de las impedancias de entrada y salida con y sin los efectos de la realimentación.

La impedancia medida bajo los efectos de la realimentación fue mucho más grande que la medida sin efectos de retro y esto es debido a que en la ejecución de cálculos hay que multiplicar el valor de la resistencia obtenida por (1+BA), valor que representa el efecto de una corriente If de realimentación sobre la entrada.

La ganancia de corriente A en el circuito de retroalimentación es mucho más grande que el valor obtenido en el circuito sin retro.

En tanto a las ganancias de Voltaje, dado que se utilizaron dos etapas de amplificación configuradas como emisor común, se obtuvieron valores de Av altos en el caso del circuito con realimentación la ganancia de tensión fue mucho mayor que la obtenida sin efectos de retro.