Oscilación Y Retroalimentación

Resumen

Los amplificadores son indispensables en cualquier sistema de comunicaciones, al igual que los filtros, los osciladores, los mezcladores, etc. En el caso de un transmisor cuya señal de entrada es de unos pocos miliwatts y es necesario que suministre a la antena una señal de varios Kw, es evidente que la señal tiene que amplificarse hasta conseguir el nivel de potencia de salida requerido. En un receptor al que la antena entrega una señal del orden de picowatts (10-12 w), debe producir una señal

de salida con potencia suficiente para excitar, por ejemplo a un altavoz, también es indispensable amplificar la señal varios órdenes de magnitud. En principio, los amplificadores deben cumplir con la condición de transmisión sin distorsión, por lo menos en la banda de paso de interés y, por consecuencia, deben ser lineales en el sentido de que sólo pueden modificar la amplitud de la señal sin cambiar su forma de onda. Esto último, en general, es aplicable, si bien con matices, a los sistemas analógicos pero no necesariamente a los sistemas digitales.

Introducción

Un oscilador es un circuito que produce una oscilación propia de frecuencia, forma de onda y amplitud determinadas. Aquí se estudiarán los osciladores senoidales. Según habíamos visto, un sistema realimentado puede ser oscilante a causa de una inestabilidad.

Aprovecharemos esta particularidad, que en otro contexto se consideraba desventajosa, y consideraremos primeramente una estructura como la de la figura siguiente.

Figura 1. Estructura básica de realimentación para lograr un oscilador

Oscilación y Retroalimentación (Control de Ganancia)

• Retroalimentación negativa = si en el nodo las senales de entrada

se restan y los valores de A y β son valores positivos (Af < A).

• Retroalimentación positiva = si en el nodo las senales de entrada se

suman en lugar de restarse (Af > A).

• Ejemplo:

1) si A = -10 y β = 0.0999, Af = -104

2) si A = -9.9 y β = 0.0999, Af = -901

Un cambio en ganancia, A, de un 1% produjo un cambio en Af de un 91 %. Por lo tanto, la retroalimentacion positiva tiene una pobre estabilidad.

• Ejemplo: Si Aβ = -1, Af = ∞, por lo tanto, una senal en la salida puede ser generada sin que exista una senal en la entrada (oscilador).

Tipos de Retroalimentación

 Existen cuatro tipos de retroalimentacion y cada uno afecta la impedancia de entrada y de salida de los amplificadores.

 Voltage Feedback – si el circuito de retroalimentacion muestrea el voltaje de salida.

 Current Feedback – si el circuito de retroalimentacion muestrea la corriente de salida.

 Series Feedback – si la senal de retroalimentacion es conectada en serie con la fuente de senales.

 Parallel Feedback – si la senal de retroalimentacion es conectada en paralelo con la fuente de senales.

 “Series” y “Parallel” se refiere a la conexion con la entrada.

 “Voltage” y “Current” se refiere a la conexion con la salida.

 Cuatro Tipos de Retroalimentacion

 Series Voltage Feedback – amplificador de voltaje (Av = vo / vi)

 Series Current Feedback – transconductancia (Gm = io / vi)

 Parallel Voltage Feedback – transresistencia (Rm = vo / ii)

 Parallel Current Feedback – amplificador de corriente (Ai = io / ii)

Enfoque intuitivo

Supongamos que hemos encontrado una frecuencia para la cual, al abrir el lazo e inyectar a la entrada una señal xi de dicha frecuencia, resulta que a su salida obtendremos xr = -xi (figura 2a). Entonces puede reemplazarse xr por –xi sin que modifique el funcionamiento (figura 2b). Por lo tanto el circuito sigue oscilando sin entrada.

Estabilidad en amplitud

Hay dos fenómenos vinculados con la amplitud de un oscilador:

a) La distorsión

b) La inestabilidad de amplitud

Ambos fenómenos están asociados con la saturación y la variación de parámetros. Habíamos visto que el hecho de que la amplitud no aumentara constantemente obedecía

a que había una especie de realimentación de tipo amplitud-ganancia. Al aumentar la

amplitud baja la ganancia, haciendo que los polos tiendan a reingresar en el semiplano

real

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