1 Introducción RETROALIMENTACIÓN • Ej. Introducción

RETROALIMENTACIÓN
Introducción
• La retroalimentación puede ser positiva (regenerativa) o negativa
(degenerativa).
• En el diseño de amplificadores suele emplearse la
retroalimentación degenerativa o negativa para:
–
–
–
–
–
Insensibilizar la ganancia.
Reducir la distorsión no lineal.
Reducir el efecto del ruido.
Controlar las impedancias de entrada y de salida.
Ampliar el ancho de banda de un amplificador.
• La idea básica de la retroalimentación negativa es cambiar
ganancia por otras propiedades.
tecnun
RETROALIMENTACIÓN
Introducción
• Ej. Introducción de una resistencia de degeneración de
emisor RE.
– Se consigue estabilizar el punto de operación p.ej. frente a
cambios térmicos.
– Se consigue aumentar la impedancia de entrada del
amplificador.
– Mejora la respuesta frecuencial.
• Estas propiedades se consiguen a base de perder
ganancia.
tecnun
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RETROALIMENTACIÓN
Estructura general de retroalimentación
Fuente
xs +
-
Σ
xi
xo
A
Carga
xf
Diagrama de flujo de señales,
donde cada cantidad x puede
representar una señal en
tensión o corriente.
β
xo=Axi
xf=βxo
A f=
β: Factor de retroalimentación
Aβ: Ganancia de Bucle
A: Ganancia en circ. Abierto
1+Aβ: Cantidad de retroalimentación
xo
A
xs = 1+Aβ
xi=xs-xf
El signo ‘-’ hace que
la retroalimentación
sea negativa.
tecnun
RETROALIMENTACIÓN
Estructura general de retroalimentación
x
A f= o = A
xs
1+Aβ
β puede controlarse muy bien
pues puede implementarse
mediante componentes pasivos
de baja dispersión.
1
A f~
β
Si Aβ>>1
xf =
tecnun
Aβ x
s
1+Aβ
xf~xs
xi~0
• En todo el desarrollo está implícito que tanto la fuente, la carga y
la red de retroalimentación no cargan el amplificador básico, es
decir la ganancia ‘A’ no depende de ninguna de estas 3 redes.
• En la práctica este no será el caso y deberemos llevar el circuito
real a la estructura ideal.
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RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Insensibilidad de la ganancia
Supongamos que β es constante. Sabemos que:
A f=
xo
A
xs = 1+Aβ
Si derivamos respecto Af en un lado y respecto A en el otro se
obtiene:
dAf=
dA
dA - Aβ dA
=
(1+Aβ)2
1+Aβ (1+Aβ)2
tecnun
RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Insensibilidad de la ganancia
Si ahora dividimos esta última ecuación por la primera, se tiene:
dAf
1
dA
=
Af 1+Aβ A
Porcentaje de variación
de la ganancia.
Puede observase como para una variación dada de la ganancia
A, la variación de la ganancia del sistema retroalimentado Af es
más pequeña. Por esta razón a la cantidad de retroalimentación
‘1+Aβ’ también se la denomina factor de insensibilidad.
tecnun
3
RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Aumento del ancho de banda
Consideremos un amplificador cuya respuesta en alta frecuencia
se caracteriza por tener un polo dominante ωH:
A(s)=
AM
1+s/ωH
AM: Ganancia en el centro de banda.
ωH: Polo dominante de alta frecuencia.
La ganancia del sistema retroalimentado será:
Af(s)=
A(s)
1+A(s)β
tecnun
RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Aumento del ancho de banda
Si sustituimos A(s) por su valor se tiene:
Af(s)=
=
AM
1+s/ωH
AM
1+β
1+s/ωH
AM
1+βAM
AM
1
=
=
1+s/ωH
1+βAM+s/ωH
+β
AM
=
1
1+
s
ωH(1+βAM)
tecnun
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RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Aumento del ancho de banda
Se observa como el valor del polo:
ωHf=ωH(1+AMβ)
a crecido en un factor igual a la cantidad de retroalimentación.
El producto ganancia por ancho de banda se mantiene Cte.:
ωHA=ωHfAf=Cte.
Para el caso de tener un polo dominante a baja frecuencia puede
demostrarse que:
ωL
ωLf=
1+AMβ
tecnun
RETROALIMENTACIÓN
Propiedades:
Reducción de la distorsión no lineal
vo
100
β~0.01
1000
vi
tecnun
β~0.05
Af=
1000
=90.9
1+1000x0.01
Af=
1000
=19.6
1+1000x0.05
Af=
100
=50
1+100x0.01
Af=
100
=16.6
1+100x0.05
5
RETROALIMENTACIÓN
Problema
RS
+
+
vs
A
+
RL
vo
R2
R1
tecnun
a) Identificar partes respecto a la estructura general de retroalimentación
b) Hallar el factor β de retroalimentación
c) Si A=104, encontrar R2/R1 para obtener Af=10
d) Si A decrece un 20% ¿Cual es el correspondiente decremento en Af?
E) Si ωH=100Hz, hallar Af(s) para R1=1kW y R2=9kW.
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