Embed Size (px)
DESCRIPTION
INGENIERIA ELECTRONICA
Citation preview
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
REALIMENTACION NEGATIVAREALIMENTACION NEGATIVAREALIMENTACION NEGATIVAREALIMENTACION NEGATIVA
La realimentación (feedback en ingles) negativa es ampliamente utilizada en el diseño de
Amplificadores ya que presenta múltiples e importantes beneficios. Uno de estos beneficios es la
estabilización de la ganancia del amplificador frente a variaciones de los dispositivos, temperatura,
variaciones de la fuente de alimentación y envejecimiento de los componentes. Otro beneficio es
el de permitir al diseñador ajustar la impedancia de entrada y salida del circuito sin tener que
realizar apenas modificaciones. La disminución de la distorsión y el aumento del ancho de banda
hace que la realimentación negativa sea imprescindible en amplificadores de audio y etapas de
potencia. Sin embargo, presenta dos inconvenientes básicos. En primer lugar, la ganancia del
amplificador disminuye en la misma proporción con el aumento de los anteriores beneficios. Este
problema se resuelve incrementando el número de etapas amplificadoras para compensar esa
perdida de ganancia con el consiguiente aumento de coste. El segundo problema esta asociado
con la realimentación al tener tendencia a la oscilación lo que exige cuidadosos diseños de estos
circuitos.
La realimentación negativa puede ser de voltaje o corriente, y se puede dar de cuatro (04) formas:
• Voltaje de entrada, voltaje de salida (VCVS)
• Corriente de Entrada, voltaje de salida (ICVS)
• voltaje de entrada, corriente de salida (VCIS)
• Corriente de entrada, corriente de salida (ICIS)
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION NEGATIVA (NEGATIVA (NEGATIVA (NEGATIVA (VCVSVCVSVCVSVCVS))))
Básicamente se trata de un circuito amplificador no inversor, cuya configuración y ganancia esta
dada por:
Redibujando el circuito se tiene:
Donde parte de la tensión de salida se realimenta hacia la entrada, y esa fracción (B), se
determina relacionando la tensión o voltaje de realimentación (V2), entre el voltaje de salida
(Vout).
Relacionando la ganancia de lazo cerrado con la ganancia de lazo abierto, se obtiene:
O también se puede expresar como:
El factor AOLB se conoce como “ganancia de lazo”, cuyo valor es importante para el diseño de
amplificadores con realimentación negativa, mejorando las características eléctricas del mismo.
La realimentación negativa de un VCVS tiene un efecto beneficioso en las imperfecciones de un
amplificador porque estabiliza la ganancia de voltaje, incrementa la impedancia de entrada,
disminuye la impedancia de salida y reduce la distorsión armónica.
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
IMPEDANCIA DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADOIMPEDANCIA DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADOIMPEDANCIA DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADOIMPEDANCIA DE ENTRADA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADO
La siguiente ecuación determina la impedancia de entrada en un amplificador de lazo cerrado:
Donde RRRRinininin es la impedancia de entrada del OPAMP y
RRRRCMCMCMCM es la resistencia de entrada en modo común del
OPAMP.
Generalmente el valor de RRRRCMCMCMCM es bastante grande,
por lo que la ecuación anterior se puede expresar
como:
IMPEDANCIA DE IMPEDANCIA DE IMPEDANCIA DE IMPEDANCIA DE SALIDASALIDASALIDASALIDA DEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADODEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADODEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADODEL AMPLIFICADOR DE LAZO CERRADO
La impedancia de salida en lazo cerrado es la impedancia de salida total que se ve desde la salida
hacia el amplificador, y esta dada por:
Donde, RRRROUTOUTOUTOUT es la resistencia de salida en lazo cerrado del amplificador operacional y que se indica
en la hoja de características.
Ejemplo: dado el circuito siguiente:
Donde Rin = 2MΩ, RCM = 200MΩ, AOL = 100,000,
ROUT = 75Ω
Determinar:
a) La fracción de realimentación
b) La ganancia de lazo cerrado
c) Impedancia de entrada
d) Impedancia de salida
Solución
a) La fracción de realimentación esta dad por:
100
3.9 100 0.025
b) La ganancia de lazo cerrado se obtiene como:
1
40
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
c) La impedancia de entrada será:
1 // 1 100,0000.0252MΩ//200MΩ 192MΩ
d) La impedancia de salida será:
/1 75/1 100,0000.025 0.03Ω
AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION NEGATIVA (VCINEGATIVA (VCINEGATIVA (VCINEGATIVA (VCISSSS))))
El amplificador ICVSICVSICVSICVS es un convertidor casi perfecto de
corriente a voltaje porque tiene impedancia de entrada
igual a cero e impedancia de salida igual a cero.
Su voltaje de salida esta dado por:
Las impedancias de entrada y salida están dadas por las relaciones siguientes:
AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION NEGATIVA (VCINEGATIVA (VCINEGATIVA (VCINEGATIVA (VCISSSS))))
Con un amplificador VCIS una tensión de entrada controla
una corriente de salida. A causa de la fuerte realimentación
negativa en este tipo de amplificador, la tensión de entrada
se convierte a un valor preciso de corriente de salida.
Cuando (R(R(R(R1111+R+R+R+R2222)/A)/A)/A)/AOLOLOLOL es pequeño, se puede reducir la expresión a:
Sus impedancias estarán dadas por:
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON AMPLIFICADOR CON REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION REALIMENTACION NEGATIVA (ICINEGATIVA (ICINEGATIVA (ICINEGATIVA (ICISSSS))))
Un circuito ICISICISICISICIS amplifica la comente de entrada. Debido a la fuerte realimentación negativa, el
amplificador ICISICISICISICIS tiende a actuar como un amplificador de corriente perfecto. Tiene una
impedancia de entrada muy baja y una impedancia de salida muy alta.
Tiene un factor de amplificación equivalente a:
Normalmente, el segundo termino del denominador es
mucho mayor que el primero y la ecuación se simplifica a:
la impedancia de entrada en lazo cerrado de un amplificador ICISICISICISICIS es:
Y el factor de realimentación esta dado por:
La impedancia de salida esta dada por:
EjemploEjemploEjemploEjemplo: dado el circuito de la figura, determinar cual es la corriente y potencia por la carga? Si la
resistencia de carga se cambia a 2Ω, ¿cual es la
corriente y la potencia por la carga?
Solución:Solución:Solución:Solución:
La ganancia esta dada por:
1
1!Ω
1Ω 1 1000
La corriente por la carga será:
# # 10001,5$ 1,5
La potencia en la carga se obtiene por:
% # 1,51Ω 2,25&
Si la resistencia de la carga se incrementa a 2Ω, la potencia será:
% # 1,52Ω 4,5&
REALIMENTACION NEGATIVA CON OPAMP
ING. DELVIS MORALES ESCOBAR
ANCHODE BANDAANCHODE BANDAANCHODE BANDAANCHODE BANDA
La realimentación negativa incrementa el ancho de banda de un amplificador porque la pendiente
de caída de la ganancia de tensión en lazo cerrado significa que se realimenta menos tensión, lo
que produce mas tensión de entrada corno compensación. Debido a esto, la frecuencia de corte
en lazo cerrado es mas alta que la frecuencia de corte en lazo abierto.
el ancho de banda en lazo cerrado viene dado por:
o también:
EjemploEjemploEjemploEjemplo: Determinar el ancho de banda de un circuito con realimentación negativa VCVS, si (1 +
AOLB) = 1000 Y f2(OL) = 160 Hz
SoluciónSoluciónSoluciónSolución:
' 1 ' 1000160)* 160+)*
