Realimentación Juan Sebastián Moya Baquero [email protected] Agenda ● Repaso de conceptos ● Propiedades realimentación negativa ● Ejercicios Que es la Realimentación? Tipos de Realimentación Osciladores Alta precisión en procesamiento de señales Sistema Realimentado Negativamente General Qué Sistemas Realimentados Negativamente Conocemos? Por qué Realimentados Negativamente? Por qué Realimentados Negativamente? Proceso “A brief overview of the impact of process variability on circuits.” Cristina Meinhart Proceso “A brief overview of the impact of process variability on circuits.” Cristina Meinhart Proceso “A brief overview of the impact of process variability on circuits.” Cristina Meinhart Proceso “A brief overview of the impact of process variability on circuits.” Cristina Meinhart Sistema Realimentado Negativamente General H(s) es llamada la función de transferencia de lazo abierto Sistema Realimentado Negativamente General es llamada la función de transferencia de lazo cerrado Sistema Realimentado Negativamente General Usualmente G(s) es substituido por β, que es independiente del valor de la frecuencia. Elementos en Sistema Realimentado Negativamente 1 1 Usualmente hay un amplificador en “feedforward”. Elementos en Sistema Realimentado Negativamente 2 2 Un medio/nodo para sensar la salida. Elementos en Sistema Realimentado Negativamente 3 3 Red de realimentación. Elementos en Sistema Realimentado Negativamente 4 4 Un medio para generar el error (restador o sumador). Elementos en Sistema Realimentado Negativamente ● Usualmente hay un amplificador en “feedforward”. ● Un medio/nodo para sensar la salida. ● Red de realimentación. ● Un medio para generar el error (restador o sumador). Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Derivación del modelo de pequeña señal MOSFET Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Dependiente de T⚬. Dependiente de proceso. Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia Sistema Realimentado Caso más General Sistema Realimentado Caso más General : Ganancia de lazo : Ganancia de lazo abierto Sistema Realimentado Caso más General Se comenzó con un amplificador con alta ganancia y se usó realimentación para disminuirla, pero se llegó a una ganancia de lazo cerrado menos sensible! Cálculo General de la Ganancia de Lazo Cálculo General de la Ganancia de Lazo Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Modificación de las impedancias de los terminales Encontrar Rin de lazo abierto y Rin con realimentación Encontrar Rout de lazo abierto y Rout con realimentación Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Modificación del ancho de banda Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Modificación del ancho de banda Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Reducción de la no linealidad Ejercicio Reducción de la no Linealidad Ejercicio Reducción del Ruido Resumen Propiedades de los Sistemas Realimentados ● Insensibilizar la ganancia ● Modificación de las impedancias de los terminales ● Modificación del ancho de banda ● Reducción de la no linealidad ● Reducción del ruido Tipos de Amplificadores Tipos de Amplificadores Zin → ∞ Zin → 0 Zout → 0 Zout → ∞ Sensado y Mecanismo de Retorno 4 tipos de realimentación: Salida - Entrada* Tensión - Tensión Corriente - Corriente Tensión - Corriente Corriente - Tensión *Según Razavi. Sensado y Mecanismo de Retorno Sensado y Mecanismo de Retorno Realimentación en paralelo Realimentación en serie Sensado y Mecanismo de Retorno La adición de la señal realimentada y la señal de entrada se realiza de la siguiente manera: Sensado y Mecanismo de Retorno Sensado y Mecanismo de Retorno Para restar tensión, la entrada y la señal realimentada se encuentran en dos nodos diferentes. Sensado y Mecanismo de Retorno Para restar corriente, la entrada y la señal realimentada se encuentran en el mismo nodo. Ejemplo Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Zin=? Zout=? Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión ? ? Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión Topologías de realimentación Realimentación tensión-tensión ● Ganancia con realimentación: ● Resistencia de entrada con realimentación: ● Resistencia de salida con realimentación: Ejemplo Ejemplo Ejemplo Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Zin=? Zout=? Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Zin=? Zout=? Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Lazo se abre Se adiciona It Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión Topologías de realimentación Realimentación corriente-tensión ● Ganancia con realimentación: ● Resistencia de entrada con realimentación: ● Resistencia de salida con realimentación: Topologías de realimentación Realimentación tensión-corriente Topologías de realimentación Realimentación tensión-corriente Zin=? Zout=? Topologías de realimentación Realimentación tensión-corriente Topologías de realimentación Realimentación tensión-corriente Topologías de realimentación Realimentación tensión-corriente ● Ganancia con realimentación: ● Resistencia de entrada con realimentación: ● Resistencia de salida con realimentación: Ejemplo Topologías de realimentación Realimentación corriente-corriente ● Ganancia con realimentación: ● Resistencia de entrada con realimentación: ● Resistencia de salida con realimentación: Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. Ia = Ib + Ic Ia Ia Ia Ib Ic Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. Ia = Ib + Ic Ia Ia Ia Ib Ic Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. Dificultades en el análisis de realimentación Como se debe abrir correctamente el lazo para incluir apropiadamente los efectos de carga a la entrada y a la salida? Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. ● Algunos circuitos no pueden descomponerse claramente en un amplificador en directa y una red de realimentación. Dificultades en el análisis de realimentación ● Algunos circuitos no pueden descomponerse claramente en un amplificador en directa y una red de realimentación. Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. ● Algunos circuitos no pueden descomponerse claramente en un amplificador en directa y un red de realimentación. ● Algunos circuitos son difíciles de asociar a las 4 topologías de realimentación. Dificultades en el análisis de realimentación ● Algunos circuitos son difíciles de asociar a las 4 topologías de realimentación. IF o VF? Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. ● Algunos circuitos no pueden descomponerse claramente en un amplificador en directa y una red de realimentación. ● Algunos circuitos son difíciles de asociar a las 4 topologías de realimentación. ● Propagación en varias direcciones a través del loop. Dificultades en el análisis de realimentación ● Propagación en varias direcciones a través del loop. Dificultades en el análisis de realimentación ● Efectos de carga impuestos por la red de realimentación sobre el amplificador en directa. ● Algunos circuitos no pueden descomponerse claramente en un amplificador en directa y un red de realimentación. ● Algunos circuitos son difíciles de asociar a las 4 topologías de realimentación. ● Propagación en varias direcciones a través del loop. ● Múltiples mecanismos de realimentación. Dificultades en el análisis de realimentación ● Múltiples mecanismos de realimentación. Efecto de la carga en el bloque de realimentación El problema del efecto de la carga se manifiesta cuando se abre el lazo de realimentación para encontrar la ganancia en directa, Rin y Rout en abierta. Efecto de la carga en el bloque de realimentación Modelos de redes de dos puertos ● Tiene 4 variables asociadas a los puertos: V1, I1, V2 e I2. ● 2 de esas variables pueden ser variables de excitación y las otras dos variables de respuesta. I2 I1 + V1 _ Red de dos Puertos lineal + V2 _ Modelos de redes de dos puertos I1 + V1 _ Parámetros Y Red de dos Puertos lineal I2 + V2 _ Modelos de redes de dos puertos I1 + V1 _ Parámetros Z Red de dos Puertos lineal I2 + V2 _ Modelos de redes de dos puertos I1 + V1 _ Parámetros h Red de dos Puertos lineal I2 + V2 _ Modelos de redes de dos puertos I1 + V1 _ Parámetros g Red de dos Puertos lineal I2 + V2 _ Modelos de redes de dos puertos Circuitos equivalentes de redes de dos puertos Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensión? 0 Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Lazo en un único sentido! Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Diagrama correcto incluyendo el efector carga Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Diagrama correcto incluyendo el efector carga Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-tensión Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensióncorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensióncorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de tensióncorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Efecto Carga en realimentación corriente-tensión Efecto Carga en realimentación tensión-corriente Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de corrientetensión? Efecto Carga en realimentación tensión-corriente Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de corrientetensión? Efecto Carga en realimentación tensión-corriente Efecto Carga en realimentación tensión-corriente Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de corrientecorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de corrientecorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Con cual de los circuitos equivalentes representarían un amplificador de corrientecorriente? Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Efecto Carga en realimentación corriente-corriente Resumen de los Efectos de Carga g22 g11-1 z22 z11 Y22-1 Y11-1 h22-1 h11
