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TIPOS DE CONEXIONES DE REALIMENTACIÓN

Existen cuatro formas básicas de conectar la señal de realimentación. Tanto el voltaje como la corriente pueden realimentar la entrada en serie o en paralelo. Específicamente estas cuatro formas son:

1. Realimentación de voltaje en serie (figura 14.2a).

2. Realimentación de voltaje en derivación (figura 14.2b).

3. Realimentación de corriente en serie (figura 14.2c).

4. Realimentación de corriente en derivación (figura 14.2d).

En la lista anterior, voltaje se refiere a conectar el voltaje de salida como entrada para la red de realimentación: corriente se refiere a derivar una parte de la corriente de salida a través de la red de realimentación. En serie se refiere a conectar la señal de realimentación en serie con el voltaje de la señal de entrada: en derivación se refiere a conectar la señal de realimentación en derivación (en paralelo) con una fuente de corriente de entrada.

.

Realimentación de voltaje en serie

(Figura 14.2a).

realimentación de voltaje en serie, Af _ Vo>Vs;

La figura 14.2a muestra la conexión de realimentación de voltaje en serie con una parte del voltaje realimentada en serie con la señal de entrada con el resultado de que la ganancia total se reduce. Si no hay realimentación (Vf= 0), la ganancia de voltaje de la etapa del amplificador es

A=Vo/Vs=Vo/Vi

Si se conecta una señal de realimentación Vf en serie con la entrada,

Entonces: Vi=Vs-Vf

Puesto que: Vo=AVi=A(Vs-Vf)=AVs-AVf=AVs-A(βVo)

Entonces: (1+βA)Vo=AVs

de modo que la ganancia de voltaje total con realimentación es:

Af=Vo/Vs=A/(1+βA )

La ecuación (14.2) muestra que la ganancia con realimentación es la ganancia del amplificador reducida por el factor (1 + βA). Se verá que este factor también afecta a la impedancia de entrada y salida entre otras características del circuito.

Realimentación de voltaje en derivación

(Figura 14.2b).

realimentación de voltaje en derivación, Af _ Vo>Is;

La ganancia con realimentación para la red de la figura 14.2b es:

Af=Vo/Is=AIi/(Ii+If )=AIi/(Ii+βVo)=ALi/(Ii+βAIi )

Af=A/(1+βA )

Impedancia de entrada con realimentación

Figura 14.3

Conexión de realimentación de voltaje en serie

Realimentación de voltaje en serie En la figura 14.3 se muestra una conexión de realimentación de voltaje en serie más detallada. La impedancia de entrada se determina como sigue:

Ii=Vi/Zi=(Vs-Vf)/Zi=(Vs-βAVi)/Zi

IiZi=Vs-βAVi

Vs=IiZi+βAVi=IiZi+βAIiZi

Zif=Vs/Ii=Zi+( βA)Zi=Zi(1+βA)

Se ve que la impedancia de entrada con realimentación en serie es el valor de la impedancia de entrada sin realimentación, multiplicada por el factor (1+βA) y se aplica a ambas configuraciones de voltaje en serie (figura 14.2a) y de corriente en serie (figura 14.2c).

Realimentación de voltaje en derivación En la figura 14.4 se muestra una conexión de realimentación de voltaje en derivación. La impedancia de entrada se determina como

Figura 14.4

Conexión de realimentación de voltaje en derivación.

Zif=Vi/Is=Vi/(Ii+If)=Vi/(Ii+βVo)

=(Vi/Ii)/(Ii/Ii+βVo/li)

Zif=Zi/(1+βA)

Esta impedancia de entrada reducida se aplica a la conexión de voltaje en serie de la figura 14.2a y a la conexión de voltaje en derivación de la figura 14.2b. Impedancia de salida con realimentación La impedancia de salida para las conexiones de la figura 14.2 depende de si se utiliza realimentación de voltaje o de corriente. Con realimentación de voltaje la impedancia de salida se reduce, en tanto que la realimentación de corriente incrementa la impedancia de salida. es una corriente I, con Vs en cortocircuito (Vs=0). El voltaje V es, por tanto

Realimentación de voltaje en serie El circuito de realimentación de voltaje en serie de la figura 14.3 proporciona suficientes detalles del circuito para determinar la impedancia de salida con realimentación. La impedancia de salida se determina aplicando un voltaje V, y el resultado

resolver la resistencia de salida con realimentación:

Zif=Zi/(1+βA)

La ecuación (14.6) muestra que con realimentación de voltaje en serie la impedancia de salida

se reduce con respecto a la que no tiene realimentación, por el factor (1+βA).

Realimentación de corriente en serie La impedancia de salida con realimentación de corriente en serie se determina aplicando una señal V a la salida con Vs en cortocircuito, y así se obtiene una corriente I, con la relación de V a I como la impedancia de salida.

Figura 14.5

Conexión de realimentación de corriente en serie.

La figura 14.5 muestra una conexión más detallada con realimentación de corriente en serie. Para la parte de salida de una conexión de realimentación de corriente en serie mostrada en la figura 14.5, la impedancia de salida resultante se determina como sigue. Con Vs=0

Vi=Vf

Ii=Vo/Zo=-AVi=V/Zo-AVf=V/Zo-AβI

Zof=V/I=Zo(1+βA)

En la tabla 14.2 se resume el efecto de la realimentación en la impedancia de entrada y salida.

Tabla 4.2

Efecto de una conexión de realimentación en la impedancia de entrada y salida

EJEMPLO 14.1 Determine la ganancia de voltaje, la impedancia de entrada y la de salida con realimentación para la configuración de realimentación de voltaje en serie con A__100,

Ri =10 k y Ro =20 k para la realimentación de de (a) β= 0.1 y (b) β=0.5.

Solución: Con las ecuaciones (14.2), (14.4) y (14.6), obtenemos:

a)

Af=A/(1+βA )=(-100)/(1+(-0.1)(-100) )=(-100)/(11 )=-9.09

Zif=Zi(1+βA)=10k(11)=110k

Zof=Zo/(1+βA)=(20x〖10〗^3)/11=1.82k

b)

Af=A/(1+βA )=(-100)/(1+(-0.5)(-100) )=(-100)/51=-1.96

Zif=Zi(1+βA)=10k(51)=510k

Zof=Zo/(1+βA)=(20x〖10〗^3)/51=392.16k

Reducción en la distorsión debida a la frecuencia

Prácticamente, la distorsión que surge por la frecuencia debido a la ganancia del amplificador que varía con la frecuencia, se reduce considerablemente en un circuito de amplificador con realimentación negativa de voltaje

Reducción del ruido y distorsión no lineal

La realimentación de señal tiende a mantener a un nivel bajo la cantidad de la señal de ruido (como el zumbido de una fuente de alimentación) y la distorsión lineal. El factor (1= βA) reduce tanto el ruido de entrada como la distorsión no lineal resultante, lo que constituye una considerable mejora. Sin embargo, observemos que la ganancia total se reduce (el precio requerido por el desempeño mejorado del circuito). Si se utilizan etapas adicionales para elevar la ganancia total hasta el nivel sin realimentación, hay que tener en cuenta que la o las etapas adicionales podrían introducir tanto ruido de regreso al sistema a medida que éste es reducido por el amplificador realimentado. Este problema se puede subsanar en parte reajustando la ganancia del circuito amplificador realimentado para obtener una ganancia más alta, al mismo tiempo que se proporciona una señal de ruido reducida.

Efecto de la realimentación negativa en la ganancia y el ancho de banda

En la ecuación (14.2), la ganancia total con realimentación negativa es

Af=A/(1+βA )≅ A/( βA )=Af=( 1)/( β )

Mientras que la ganancia total es alrededor de Para un amplificador práctico (con frecuencias de corte inferior y superior únicas) la ganancia en lazo abierto se reduce a altas frecuencias debido al dispositivo activo y a las capacitancias del circuito. La ganancia también reducirse a bajas frecuencias con etapas del amplificador acopladas capacitivamente. Una que la ganancia en lazo abierto A se reduce lo suficiente y el factor βA ya no es mucho más grande que 1.

Figura 14.6

Efecto de la realimentación negativa en la ganancia y el ancho de banda.

La figura 14.6 muestra que el amplificador con realimentación negativa tiene más ancho de banda (βf) que el amplificador sin realimentación (B). El amplificador realimentado tiene

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