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
0
