Subido por David Crespo Saucedo

5 AMPLIFICADORES REALIMENTADOS

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AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
OBJETIVOS
• Comprender el concepto de Realimentación y lo que conlleva eso en el análisis de amplificadores.
• Entender el principio de operación del Amplificador realimentado, así como sus características del mismo.
• Describir los tipos y las propiedades de los amplificadores realimentados.
• Describir las diferentes configuraciones de realimentación, sus propiedades e implementación de los
circuitos.
• Seleccionar la correcta configuración de realimentación y analizar los amplificadores realimentados que
cumplan con los requerimientos especificados.
• Diseñar redes de realimentación que cumplan con las necesidades deseadas como ser ganancia en lazo
cerrado, impedancia de entrada, impedancia de salida.
CONTENIDO
• INTRODUCCIÓN.
• DEFINICIÓN REALIMENTACION.
• CARACTERÍSTICAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS.
• VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS.
• TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS.
• DISEÑO DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS.
INTRODUCCIÓN
Hasta ahora el análisis de los circuitos amplificadores estaba dirigido a analizar estos
circuitos a partir de la señal de entrada y el comportamiento de la salida bajo el
siguiente esquema:
ENTRADA
AMPLIFICADOR
SALIDA
Según lo visto, nos enfocamos en encontrar la relación salida – entrada, así como la
impedancia de entrada e impedancia de salida.
A este tipo de esquema se conoce como “Lazo Abierto”, debido a que la señal de salida
“se queda en la carga”, que llega a ser el destino final de la señal.
DEFINICIÓN DE REALIMENTACIÓN
La realimentación consiste en llevar parte de la señal de salida de un circuito hacia la entrada para
mezclarla o combinarla con la señal de entrada al circuito. Esto se puede apreciar en el siguiente diagrama:
SEÑAL DE ENTRADA +
SEÑAL DE SALIDA
Amplificador
+OCircuito de
Realimentación
En función del signo tiene dos tipos de realimentación:
 Realimentación Positiva, si la señal realimentada se suma con la de entrada.
 Realimentación Negativa, si la señal realimentada resta a la de entrada.
AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
• Los Amplificadores Realimentados utilizan el concepto de Realimentación Negativa.
• Es decir, la señal realimentada resta a la señal de entrada.
SEÑAL DE ENTRADA +
X
• A: Ganancia del
amplificador sin realimentar.
• β: Factor de Realimentación.
Z
-
SEÑAL DE SALIDA
Amplificador
A
W
Circuito de
Realimentación, β
Se va a encontrar la relación Y/X de la siguiente manera:
1. Z = X – W
2. Y = Z.A.
3. W = Yβ
Y
Ecuación de la Ganancia de un
Amplificador Realimentado
𝒀
𝑨
Combinando las tres ecuaciones se llega a: 𝑨𝑭 = =
𝑿 𝟏 + 𝜷𝑨
AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
La teoría de realimentación exige considerar una serie de suposiciones para
que sean válidas las expresiones que se van a obtener seguidamente. Estas
suposiciones son:
 La señal de entrada se transmite a la salida a través del amplificador básico y no a
través de la red de realimentación.
 La señal de realimentación se transmite de la salida a la entrada únicamente a través
de la red de realimentación y no a través del amplificador básico.
 El factor β es independiente de la resistencia de carga (RL) y de la fuentes (RS).
VENTAJAS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
ESTABILIDAD DE LA GANANCIA
Las variaciones debidas al envejecimiento, temperatura, sustitución de componentes, etc.., hace que se
produzca variaciones en el amplificador básico y, por consiguiente, al amplificador realimentado.
Diferenciando la ecuación de la ganancia realimentada:
𝑑𝐴𝐹
1 + 𝛽𝐴 − 𝛽𝐴
=
𝑑𝐴
1 + 𝛽𝐴 2
resolviendo y aplicando cálculo incremental resulta:
∆𝑨𝑭
∆𝑨/𝑨
=
𝑨
𝟏 + 𝜷𝑨
Así, por ejemplo, si D=1+ßA=100 y A sufre una variación del 10% (∆A/A=0.1) entonces la ganancia del
amplificador realimentado sólo varía en un 0.1% (∆Af/Af=0.001). Con ello, se estabiliza la ganancia del
amplificador realimentado a variaciones del amplificador básico.
VENTAJAS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
REDUCCIÓN DE LA DISTORSIÓN
La realimentación negativa en amplificadores reduce las características no lineales del amplificador básico
y, por consiguiente, reduce su distorsión. Este efecto se muestra en la siguiente figura.
Curvas de transferencia del Amplificador sin realimentar, a) y del amplificador realimentado, b)
VENTAJAS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
AUMENTO DEL ANCHO DE BANDA
• Una de las características más importantes de la realimentación es el aumento del ancho de banda del
amplificador que es directamente proporcional al factor de desensibilización 1+βA.
• Además debido a que el producto (Ganancia)x(Ancho de Banda) es un factor constante, implica que la
Ganancia en un amplificador realimentado disminuye.
DESVENTAJAS
1. DISMINUCIÓN DE LA GANANCIA. De acuerdo a la ecuación general, la ganancia
disminuye en un factor 1 + βA.
2. CIRCUITOS Y ANALISIS MÁS COMPLEJO. Ya que se disponen de más etapas para
compensar la disminución de la ganancia, además se introduce un circuito de
realimentación.
3. TENDENCIA A LA DESESTABILIZACIÓN. Al ser un sistema realimentado, y desde el
punto de vista fasorial el factor βA puede tener un desfase de 180°, lo que exige
cuidadosos diseños de estos circuitos.
CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES
En un circuito amplificador se puede tener como señal de entrada voltaje o corriente, y como señal de
salida también se puede tener voltaje o corriente.
ENTRADA
AMPLIFICADOR
SALIDA
• Esto implica que se pueden tener 4 posibles combinaciones entre las señales de salida y de entrada.
• Esto da origen a 4 tipos de amplificadores:
a.
b.
c.
d.
Amplificador de Voltaje: AV = Vo/Vi.
Amplificador de Corriente: AI = Io/Ii.
Amplificador de Transresistencia: R = Vo/Ii.
Amplificador de Transconductancia: G = Io/Vi.
CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR DE VOLTAJE
Es adecuado cuando:
AMPLIFICADOR DE CORRIENTE
Es adecuado cuando:
CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR DE TRANSRESISTENCIA
Es adecuado cuando:
Relación
entre R y AV
AMPLIFICADOR DE TRANSCONDUCTANCIA
Es adecuado cuando:
Relación entre G y AI
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
• Un amplificador es diseñado para responder a tensiones o corrientes a la entrada y
para suministrar tensiones o corrientes a la salida.
• En un amplificador realimentado, el tipo de señal muestreada a la salida (corriente o
tensión) y el tipo de señal mezclada a la entrada (tensión o corriente) dan lugar a
cuatro tipos de topologías:
1. realimentación de tensión en serie o nudo-malla o nudo-serie.
2. realimentación de corriente en serie o malla-malla o malla-serie.
3. realimentación de corriente en paralelo o malla-nudo o malla-paralelo.
4. realimentación de tensión en paralelo o nudo-nudo o nudo-paralelo.
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
Muestreo: Punto de donde se
obtiene parte de la señal de
salida.
Mezclado: Se realiza la resta
de las señal de realimentación
con la de entrada.
Tipo de Realimentación y el tipo
de amplificador necesario (entre
paréntesis)
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN SERIE
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS
• Una de las dificultades más importantes que surgen en el análisis de
amplificadores realimentados es identificar correctamente la topología o tipo de
amplificador realimentado.
• Un error en esta fase inicial origina un incorrecto análisis del circuito.
• La figura de la siguiente diapositiva describe dos estructuras típicas de muestreo de la
señal de salida.
1. En el muestreo de tensión o paralelo o nudo (figura 2.a) la red de realimentación se encuentra
conectada directamente al nudo de salida.
2. En el muestreo de corriente o serie o malla (figura 2.b) se realiza aprovechando la propiedad de que en
un transistor en la región lineal la intensidad de colector y emisor son prácticamente idénticas.
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
Punto de Muestreo:
Figura 2.A
Figura 2.B
 En figura 2.A se muestra un
caso típico de muestreo de
voltaje. Se genera un nodo
para extraer una muestra del
voltaje a la salida del circuito.
 En la figura 2.B muestreo de
corriente. Además, se aprecia
que en los transistores (ej. BJT)
las corrientes io = -ie
TOPOLOGIAS DE LOS AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
PUNTO DE MEZCLADO DE SEÑALES:
Figura 3.A
Figura 3.B
En la figura se indican dos estructuras
típicas que permiten mezclar la señal
de entrada con la señal de la red de
realimentación.
1. En la estructura de corriente o nudo
o paralelo (figura 3.A) la red de
realimentación mezcla la corriente
de entrada (isi) con la corriente
realimentada (if).
2. En la estructura de tensión o malla o
serie (figura 3.B) la red de
realimentación se mezcla la tensión
de entrada (vsi) con la tensión
realimentada (vf)
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
De acuerdo a lo visto, en este tipo de realimentación se saca de muestra voltaje de salida,
y se mezcla también voltaje, ya que al decir “en serie”, da a entender que se tienen
elementos en serie en el punto de mezclado, lo que indica claramente que se mezclan
voltajes (también se conoce como “malla”)
TOPOLOGÍA DEL AMPLIFICADOR
REALIMENTADO DE VOLTAJE EN SERIE.
El amplificador básico tiene modelo
equivalente en tensión constituido por zi, zo
y a v.
La red de realimentación se modela a través
de la red bipuerta constituido por los
parámetros Z1f, Z2f y ß
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
PASOS PARA EL ANALISIS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
1. Dada la topología respectiva del amplificador realimentado, extraer el circuito de
realimentación, y a partir del mismo, encontrar sus parámetros, aplicando algunas
condiciones a la entrada y salida del circuito de realimentación. Con esto se encuentra Z1f,
Z2f y β
𝒗𝒊𝒇
𝒗𝒐
𝒁𝟏𝒇 =
𝒁𝟐𝒇 =
𝒊𝒊𝒇
𝒊𝒐𝒇
𝒗𝒐 =𝟎
𝒗𝒊𝒇
𝜷=
𝒗𝒐
Circuito de realimentación
𝒊𝒊𝒇 =𝟎
𝒊𝒊𝒇=𝟎
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
PASOS PARA EL ANALISIS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
2. Se construye el modelo del
amplificador ampliado, es decir
conectar los parámetros encontrados
en el paso 1, con el amplificador sin
realimentar. A partir de este modelo
se encuentra los parámetros del
amplificador sin realimentar, es decir,
Zi, Zo y su Ganancia, A
En este caso se encuentra AV
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
PASOS PARA EL ANALISIS DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
3. Cálculo de los parámetros del amplificador realimentado a partir de las siguientes
ecuaciones.
a) Impedancia de entrada. La impedancia de entrada del amplificador realimentado
es de acuerdo al circuito: Zif=vsi/ii
Con la ayuda del circuito anterior se plantean las
ecuaciones:
Resolviendo el sistema de tres ecuaciones
se encuentra Zif:
β
β
Siendo:
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
b) Ganancia en tensión. La ganancia en tensión del amplificador realimentado se
define Avf = vo/vsi
𝑨𝑽
Por la definición general de la Ganancia realimentada: 𝑨𝑽𝒇 =
𝟏+ 𝜷𝑨𝑽
𝑣𝑜
c) Impedancia de salida. La impedancia de salida Zof se define como: 𝑍𝑜𝑓 =
𝑖𝑜 𝑣
𝑠 =0
La expresión de estas impedancias se obtienen resolviendo:
β
β
β
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
Amplificador con realimentación de voltaje en serie
Se pide calcular:
a) Impedancia de
entrada, Zif.
b) Impedancia de
Salida Zof.
c) Ganancia de
voltaje, Avf.
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
CÁLCULO DE LOS PARAMETROS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACIÓN
β
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
’
Por Equivalente Thevenin en Vs, Rs,
RB1 y RB2
’
’
MODELO EQUIVALENTE EN A.C.
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
MODELO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
• IMPEDANCIA DE ENTRADA: 𝑍𝑖 = 𝑅𝐵1 ≀≀ 𝑅𝐵2 ≀≀ ℎ𝑖𝑒1 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍1𝑓 = 𝟓. 𝟐𝟓[𝑲𝜴]
• IMPEDANCIA DE SALIDA:
𝑍𝑜 = 𝑍2𝑓 = 𝟒. 𝟖 [𝑲𝜴]
• GANANCIA DE VOLTAJE:
AV = AV(con R en Emisor).AV(Emisor Común)
𝐴𝑉 = −
ℎ𝑓𝑒 𝑅𝐿1 ≀≀ 𝑅𝐵3 ≀≀ 𝑅𝐵4 ≀≀ ℎ𝑖𝑒2
ℎ𝑖𝑒1 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍1𝑓
ℎ𝑓𝑒 . 𝑍2𝑓 ≀≀ 𝑅𝐿2
. −
ℎ𝑖𝑒2
= 𝟖𝟑𝟒. 𝟒𝟐
EJEMPLO DE REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
• IMPEDANCIA DE ENTRADA:
𝑍𝑖𝑓 = 𝑍𝑖 1 + 𝛽𝐴𝑉 = 5.25𝐾. 1 + 0.0208𝑥834.42 = 𝟗𝟔. 𝟑𝟔[𝑲𝜴]
• IMPEDANCIA DE SALIDA:
𝑍𝑜𝑓
𝑍𝑜
4.8𝐾
=
=
= 𝟐𝟖𝟗. 𝟔[𝜴]
𝑍𝑖
5.25𝐾
1+
. 𝛽𝐴𝑉
1+
𝑥0.0208𝑥834.42
𝑍𝑖 + 𝑅𝑠
5.25𝐾 + 0.6𝐾
• GANANCIA DE VOLTAJE:
𝐴𝑉𝑓
𝐴𝑉
834.42
=
=
= 𝟒𝟓. 𝟒𝟓
1 + 𝛽𝐴𝑉
1 + 0.0208𝑥834.42
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
En la figura se muestra la topología de un amplificador realimentado con muestreo de
corriente y mezclado de corriente o paralelo, es decir, se trata de un amplificador
realimentado de corriente en paralelo.
• Amplificador de Corriente con sus
parámetros zi, zo y ai
• Circuito de Realimentación con
sus parámetros Z1f, Z2f y β
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝒁𝟏𝒇
Circuito de Realimentación
𝒗𝒊𝒇
=
𝒊𝒊𝒇
𝒁𝟐𝒇
𝒊𝒐 =𝟎
𝒊𝒊𝒇
𝜷=
𝒊𝒐
𝒗𝒊𝒇 =𝟎
𝒗𝒐𝒇
=
𝒊𝒐
𝒗𝒊𝒇 =𝟎
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
Al igual que el caso del
Amplificador Realimentado anterior,
a partir de este modelo se hace el
análisis para encontrar sus
parámetros, es decir Zi, Zo y AI.
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
a) Impedancia de entrada. La impedancia de entrada del amplificador realimentado
es de acuerdo al circuito: Zif=vi/isi
Con la ayuda del circuito anterior se plantean las
ecuaciones:
Resolviendo el sistema de tres ecuaciones
se encuentra Zif:
β
β
Siendo:
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
b) Ganancia en Corriente. La ganancia en tensión del amplificador realimentado
se define AIf = io/isi
𝑨𝑰
Por la definición general de la Ganancia realimentada: 𝑨𝑰𝒇 =
𝟏+ 𝜷𝑨𝑰
𝑣𝑜’
c) Impedancia de salida. La impedancia de salida Zof se define como: 𝑍𝑜𝑓 =
𝑖𝑜’
La expresión de esta impedancia se obtiene resolviendo:
𝑖𝑠 =0
β
’
’
β
’
β
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
EJEMPLO: Dado el circuito mostrado en la figura, aplicar la teoría de realimentación
para calcular:
a) Zif, Zof, AIf
b) Avf = vo/vs
EJEMPLO REALIMENTACION DE CORRIENTE EN PARALELO
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝑍1𝑓
𝑍2𝑓
Pero referida a io:
𝑖𝑖𝑓
𝛽=−
𝑖𝑜
𝑣𝑖𝑓 =0
𝑣𝑖𝑓
=
𝑖𝑖𝑓
𝑣𝑜𝑓
=
𝑖𝑒
𝑖𝑖𝑓
𝛽=
𝑖𝑒
= 𝑅𝑓1 + 𝑅𝑓2 = 1.2𝐾 + 0.05𝐾 = 𝟏. 𝟐𝟓[𝑲𝜴]
𝑖𝑒 =0
= 𝑅𝑓1 ∥ 𝑅𝑓2 = 1.2𝐾 ∥ 0.05𝐾 ≅ 𝟎. 𝟎𝟓[𝑲𝜴]
𝑣𝑖𝑓 =0
𝑣𝑖𝑓 =0
𝑅𝑓2
50
=−
=−
= −𝟎. 𝟎𝟒
𝑅𝑓1 + 𝑅𝑓2
1.25
𝑅𝑓2
50
=+
=
= 𝟎. 𝟎𝟒
𝑅𝑓1 + 𝑅𝑓2
1.25
EJEMPLO REALIMENTACION DE CORRIENTE EN PARALELO
AMPLIFICADOR BASICO AMPLIADO
MODELO EQUIVALENTE EN A.C.
EJEMPLO REALIMENTACION DE CORRIENTE EN PARALELO
ii
io
CIRCUITO EQUIVALENTE PARA PEQUEÑA SEÑAL
EJEMPLO REALIMENTACION DE CORRIENTE EN PARALELO
PARÁMETROS DEL AMPLIFICADOR SIN REALIMENTAR:
• Impedancia de Entrada: 𝑍𝑖 = 𝑍1𝑓 ∥ ℎ𝑖𝑒1 = 1.25𝐾 ∥ 1.1𝐾 = 𝟓𝟖𝟓[𝜴]
• Impedancia de Salida: 𝑍𝑜 = ∞
𝑖
• Ganancia de Corriente: 𝐴𝐼 = 𝑜 =
𝑖𝑖
−
𝑅𝐿1 . ℎ𝑓𝑒
𝑅𝐿1 + ℎ𝑖𝑒 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍2𝑓
.
𝑍1𝑓
𝑍1𝑓 + ℎ𝑖𝑒
−ℎ𝑓𝑒 = 𝟓𝟗𝟗. 𝟗𝟎
EJEMPLO REALIMENTACION DE CORRIENTE EN PARALELO
PARÁMETROS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
• Impedancia de Entrada:
• Impedancia de Salida:
• Ganancia de Corriente:
b) ?????????
𝑍𝑖𝑓
𝑍𝑖
585
=
=
= 𝟐𝟑. 𝟒[𝜴]
1 + 𝛽𝐴𝐼
1 + 0.04𝑥599.90
𝑍𝑜𝑓 = 𝑍𝑜
𝐴𝐼𝑓
𝑅𝑆
1+
β𝐴 = ∞
𝑍𝑖 + 𝑅𝑆 𝐼
𝐴𝐼
599.9
=
=
= 𝟐𝟒
1 + 𝛽𝐴𝐼
1 + 0.04𝑥599.9
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
En la figura se muestra la topología de un amplificador realimentado con muestreo
de tensión y mezclado de corriente o paralelo, es decir, se trata de un amplificador
realimentado de tensión o voltaje en paralelo.
Similar en desarrollo a los
anteriores apartados, con el
amplificado básico (zi, zo y rm) y la
red de realimentación.
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝒁𝟏𝒇
𝒗𝒊
=
𝒊𝒊𝒇
𝒁𝟐𝒇
𝒗𝒐 =𝟎
𝒊𝒊𝒇
𝜷=
𝒗𝒐
𝒗𝒊 =𝟎
𝒗𝒐
=
𝒊𝒐𝒇
𝒗𝒊 =𝟎
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
Al igual que el caso de los
Amplificadores Realimentados
anteriores, a partir de este modelo
se hace el análisis para encontrar
sus parámetros, es decir Zi, Zo y RM.
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
a) Impedancia de entrada. La impedancia de entrada del amplificador realimentado
es de acuerdo al circuito: Zif=vi/isi
𝒁𝒊
𝒁𝒊𝒇 =
𝟏 + 𝜷𝑹𝑴
b) Ganancia de Transresistencia. La ganancia en tensión del amplificador realimentado se
define RMf = vo/isi
𝑹𝑴
Por la definición general de la Ganancia realimentada: 𝑹𝑴𝒇 =
𝟏+ 𝜷𝑹𝑴
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
c) Impedancia de salida. La impedancia de salida Zof se define como:
𝒁𝒐𝒇
𝒁𝒐
=
𝑹𝑺
𝟏+
𝜷𝑹𝑴
𝒁𝒊 + 𝑹𝑺
o
𝒁𝒐𝒇
𝒁𝒐
=
𝟏 + 𝜷𝑹𝑴
𝑍𝑜𝑓
𝑣𝑜
= ′
𝑖𝑜
Si RS = ∞
O Zi << RS
𝑖𝑠 =0
EJEMPLO REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
La figura indica el esquema de un amplificador realimentado basado en el amplificador
operacional µA741. Este amplificador tiene el modelo equivalente cuyos valores son: zi
= 2 [MΩ], zo = 75Ω y av=200000; nótese la polaridad de la entrada del amplificador.
Se pide obtener la relación entre vo/ii y las impedancias de entrada y salida.
EJEMPLO REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝑍1𝑓
𝑍2𝑓
𝑣𝑖
=
𝑖𝑖𝑓
𝑣𝑜
=
𝑖𝑜𝑓
𝑖𝑖𝑓
𝛽=
𝑣𝑜
= 𝑅𝑓 = 𝟏[𝑴𝜴]
𝑣𝑜 =0
= 𝑅𝑓 = 𝟏[𝑴𝜴]
𝑣𝑖 =0
=±
𝑣𝑖 =0
1
1
= ± 6 = ±𝟏𝟎−𝟔 𝛀
𝑅𝑓
10
−𝟏
= [𝑺]
EJEMPLO REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
AMPLIFICADOR BASICO AMPLIADO
a) Impedancia de Entrada:
𝑍𝑖 = 𝑍1𝑓 ∥ 𝑧𝑖 = 1𝑀Ω ∥ 2𝑀Ω = 𝟔𝟔𝟔. 𝟔𝟔𝟕[𝑲𝜴]
b) Impedancia de Salida:
𝑍𝑜 = 𝑍2𝑓 ∥ 𝑧𝑜 = 1𝑀Ω ∥ 75Ω ≅ 𝟕𝟓[𝜴]
b) Ganancia de Transresistencia:
𝑅𝐿 ∥ 𝑍2𝑓
𝑣𝑜
𝑅𝑀 =
=−
. 𝑎𝑣 . 𝑍𝑖
𝑖𝑖
𝑧𝑜 + 𝑅𝐿 ∥ 𝑍2𝑓
RM = -1.3233x1011[Ω]
EJEMPLO REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO
PARÁMETROS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
• Impedancia de Entrada:
• Impedancia de Salida:
𝑍𝑖𝑓
𝑍𝑜𝑓
𝑍𝑖
666.67𝐾
=
=
= 𝟓. 𝟎𝟑[𝜴]
1 + 𝛽𝑅𝑀
1 + 10−6 𝑥1.3233𝑥1011
𝑍𝑜
75
=
=
= 𝟎. 𝟓𝟔𝟔[𝒎𝜴]
1 + 𝛽𝑅𝑀
1 + 10−6 𝑥1.3233𝑥1011
• Ganancia de Transresistencia: 𝑅𝑀𝑓
𝑅𝑀
−1.3233x1011
𝟔
=
=
=
−𝟏𝟎
1 + 𝛽𝑅𝑀
1 + 10−6 𝑥1.3233𝑥1011
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
La figura indica la topología de un amplificador realimentado con muestreo de
intensidad y mezclado de tensión o serie, es decir, se trata de un amplificador
realimentado de intensidad en serie.
El amplificado básico (zi, zo y gm)
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝒁𝟏𝒇
𝒗𝒊𝒇
=
𝒊𝒊𝒇
𝒁𝟐𝒇
𝒊𝒐 =𝟎
𝒗𝒊𝒇
𝜷=
𝒊𝒐
𝒊𝒊𝒇 =𝟎
𝒗𝒐𝒇
=
𝒊𝒐
𝒊𝒊𝒇 =𝟎
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR AMPLIADO
Al igual que el caso de los
Amplificadores
Realimentados anteriores,
a partir de este modelo
se hace el análisis para
encontrar sus parámetros,
es decir Zi, Zo y GM.
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
a) Impedancia de entrada. La impedancia de entrada del amplificador realimentado
es de acuerdo al circuito: Zif=vsi/ii
𝒁𝒊𝒇 = 𝒁𝒊 𝟏 + 𝜷𝑮𝑴
b) Ganancia de Transconductancia. La ganancia en tensión del amplificador realimentado
se define GMf = io/vsi
Por la definición general de la Ganancia realimentada:
𝑮𝑴𝒇 =
𝑮𝑴
𝟏+ 𝜷𝑮𝑴
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
c) Impedancia de salida. La impedancia de salida Zof se define como:
𝒁𝒐𝒇 = 𝒁𝒐
𝑍𝑜𝑓
𝒁𝒊
𝟏+
𝜷𝑮𝑴
𝒁𝒊 + 𝑹𝑺
o
𝒁𝒐𝒇 = 𝒁𝒐 𝟏 + 𝜷𝑮𝑴
Si RS = 0
O Zi >> RS
𝑣𝑜
= ′
𝑖𝑜
𝑣𝑠 =0
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
En la figura se muestra el modelo
equivalente de pequeña señal de
un amplificador realimentado
multietapa.
Se pide calcular sus parámetros
realimentados.
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL CIRCUITO DE REALIMENTACION
𝑍1𝑓
i1
𝑍2𝑓
𝑣𝑖𝑓
=
𝑖𝑖𝑓
𝑣𝑜𝑓
=
𝑖𝑒
𝑣𝑖𝑓
𝛽=
𝑖𝑒
𝑉𝑖𝑓 = 𝑖1 𝑅𝑓
𝑅𝑓
𝑖1 =
𝑖
3𝑅𝑓 𝑒
𝑉𝑖𝑓 = 𝑅𝑓
𝑅𝑓
𝑖
3𝑅𝑓 𝑒
= 𝑅𝑓 ∥ 2𝑅𝑓
2
2
= 𝑅𝑓 = 3𝐾 = 𝟐[𝑲𝜴]
3
3
= 𝑅𝑓 ∥ 2𝑅𝑓
2
2
= 𝑅𝑓 = 3𝐾 = 𝟐[𝑲𝜴]
3
3
𝑖𝑒 =0
𝑖𝑖 =0
𝑖𝑖 =0
𝑅𝑓 3𝐾
=
=
= 𝟏[𝑲𝜴]
3
3
En términos de io:
𝑣𝑖𝑓
𝛽=−
𝑖𝑜
𝑖𝑖 =0
𝑅𝑓
3𝐾
=−
=−
= −𝟏[𝑲𝜴]
3
3
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
AMPLIFICADOR BASICO AMPLIADO
CIRCUITO EQUIVALENTE EN A.C.
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
AMPLIFICADOR BASICO AMPLIADO
+
Vi
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUENA SENAL
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR BASICO AMPLIADO
a) Impedancia de Entrada: 𝑍𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍1𝑓 = 𝟒𝟎𝟒[𝑲𝜴]
b) Impedancia de Salida:
𝑍𝑜 = ∞
𝑖𝑜
b) Ganancia de Transconductancia: 𝐺𝑀 =
𝑣𝑖
2
𝐺𝑀 = −
𝑅𝐿 . ℎ𝑓𝑒
3
𝑅𝐿 + ℎ𝑖𝑒3 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍2𝑓 𝑅𝐿 + ℎ𝑖𝑒2 ℎ𝑖𝑒1 + 1 + ℎ𝑓𝑒 . 𝑍1𝑓
= −𝟎. 𝟎𝟖𝟕𝟔 𝜴
−𝟏
= [𝑺]
EJEMPLO DE REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE
ANALISIS DEL AMPLIFICADOR REALIMENTADO
• Impedancia de Entrada: 𝑍𝑖𝑓 = 𝑍𝑖 1 + 𝛽𝐺𝑀 = 404𝐾(1 + 1𝐾. 𝑥0.0876) = 𝟑𝟓. 𝟕𝟗[𝑴𝜴]
• Impedancia de Salida: 𝑍𝑜𝑓 = 𝑍𝑜
𝑍𝑖
1+
𝛽𝐺𝑀 = ∞
𝑍𝑖 + 𝑅𝑆
• Ganancia de Transconductancia:
𝐺𝑀𝑓
𝐺𝑀
−0.0876
−𝟔 [𝑺]
=
=
=
−𝟗𝟖𝟖.
𝟕𝟏𝒙𝟏𝟎
1 + 𝛽𝐺𝑀
1 + 103 𝑥0.0876
RESUMEN DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
RESUMEN DE AMPLIFICADORES REALIMENTADOS
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