1

TEMA 3

Conceptos de

Realimentación

Concepto de Realimentación

La realimentación consiste en introducir una porción de la señal

de salida a la entrada del sistema.

Realimentar negativamente significa en que la porción de señal

de salida se introduce a la entrada de forma tal, que se resta a

la misma.

f ox x i s fx x x

2

Ventajas de la Real. Negativa

Usando realimentación negativa en un amplificador,

se obtiene:

Estabilidad en el valor de la ganancia

Ajustar el ancho de banda según necesidades

Operación más lineal y con menos distorsión

Control en el valor de la impedancia de entrada

del circuito

Control en el valor de la impedancia de salida

del circuito

3

Esquema amplificador realimentado 4

f ox x

i s fx x x

Beneficios: Estabiliza la ganancia del amplificador contra cambios en

los parámetros de los dispositivos; permite modificar las impedancias

de entrada y salida del circuito; reduce la distorsión de la forma de onda

de la señal que produce; incremento en el ancho de banda de los

circuitos.

Desventajas: Reduce la ganancia del circuito; resulta necesario añadir

etapas de amplificación adicionales; aumento en el costo del circuito; se

producen oscilaciones si no se realiza un diseño correcto.

TOPOLOGIAS-Modos y Tipos 5

Parámetros6

Nombre del parámetro Símbolo V-S V-P I-S I-P

Ganancia del amplificador A V0 /Vi V0 /Ii I0 /Vi I0 /Ii

Realimentación Vf /V0 If /V0 Vf /I0 If /I0

Ganancia del amplificador

realim.

Af V0 /Vs V0 /Is I0 /Vs I0 /Is

Ganancia de lazo -A Vf /Vi If /Ii Vf /Vi If /Ii

Condiciones fundamentales7

Para que resulte válidas las deducciones que siguen deben

cumplirse las siguientes consideraciones:

1- La señal de entrada se transmite a la salida a través del

amplificador y no de la red ß. Esto significa que la red de

realimentación es unilateral.

2- La señal de realimentación se transmite desde la salida hacia

la entrada solo a través de la red ß. Esto significa que el

amplificador es unilateral.

3- La relación de transferencia de ß es independiente de Rs

(resistencia del generador de señales) y RL (resistencia de

carga).

En la práctica este no será el caso y deberemos llevar el

circuito real a la estructura ideal.

8Calculo de la ganancia Realimentada

AA

Af

( )1

Realimentación de tensión en serie

A

ß

+

-

Ii

+

-

ViVs

+

-

Vo

+

-Vf

Io

RL

+

-Vo

AV

Vf

o

s

V AVio =

V A V Vs fo = ( )

V A V Vs oo = ( )

V A A Vo s ( )1

VA V

Ao

s

(1+

)

Se puede demostrar que esta expresión de la ganancia

realimentada Af se cumple para todas las configuraciones

Desventaja de la Realimentación negativa: LA GANANCIA DISMINUYE!!!!

Consideraciones sobre la ganancia Realimentada

1 f

AA

A

Realimentación de tensión en serieAv

ß

+

-

Ii

+

-ViVs

+

-Vo

+

-Vf

Io

RL

+

-Vo

1 1A Realimentación negativa

1 1A Realimentación positiva

Realimentación de tensión en paralelo

1 f

AA

A

Observar:

Signo denominador

Dimensiones de A y β

Nombre del parámetro Símbolo V-S V-P I-S I-P

Ganancia del amplificador A V0 /Vi V0 /Ii I0 /Vi I0 /Ii

Realimentación Vf /V0 If /V0 Vf /I0 If /I0

Ganancia del amplif. realim. Af V0 /Vs V0 /Is I0 /Vs I0 /Is

Ganancia de lazo -A Vf /Vi If /Ii Vf /Vi If /Ii

9

1 f

AA

A

Si el producto de A por es un valor positivo (A. > 0), entonces el

denominador de Af será mayor que la unidad y por lo tanto Af < A,

condición para que la realimentación sea negativa.

Realimentación negativa y positivaComo:

Si Realimentación positiva0 1 1A

Entonces, si: 1 1A 0A

A y pueden ser funciones complejas dependientes de la

frecuencia.

Si A y son constantes reales; entonces A y tienen valores

constantes e independientes de la frecuencia.

10

Realimentación

negativa

Desensibilidad 11

1 f

AA

A

dA

dA

1 (1 A) A )

A

f

(

( )

( )1 2

dA

dA A A

A

A A

f

1

1

1

1 1

12( ) ( ) ( )

Si se deriva respecto de A:

dA

A

dA

A A

f

f

1

1( )

el cambio relativo de la ganancia de un

amplificador es menor cuando el mismo

está realimentado negativamente.

1 1A Si

1 D A Desensibilidad

1

1 S

A

Sensibilidad

12

Un amplificador sin realimentar tiene una tensión de salida de 9,3 V, cuando es excitado por una tensión de 30 mV. Si por efecto de cambios en la tensión de alimentación el amplificador varía su ganancia en un 12%.

a) Calcule el valor de ß de un circuito realimentado que permita que ese cambio sea de 0,2 %.

1) Ganancia sin realimentar:

2) Variación de la ganancia sin realimentar:

3)Despejando =0,19

b) ¿Cuál es la tensión de salida para el circuito realimentado?

1)

2) La ganancia realimentada:

Al ser excitado por 30mv

Ejemplo: Desensibilidad

9,3310

0,30

o

i

VA

V

12%A

A

10,2%

(1 )

f

f

dA dA

A A A

5,1671

f

AA

A

5.167 30 155.01of f x iV A V x mV mV

Efectos de la Realimentación Neg. en el AB13

11

(1 )f

AA si A

A

≫

f

Af

H

o

f

fj

AjfA

1

)(

Para un amplificador de un solo polo

entonces A

A

jf

f

A

jf

f

A

A jf

f

f

o

H

o

H

o

o

H

1

1

1

1

)

(1 )

11 1

(1

o o Off

H o Hf

AA AA

f fj j

f A f

1

o

Ofo

AA

A

1 H oHff f A

Efectos de la Realimentación Neg. en el AB14

Para el circuito realimentado se cumplirá:

ff

ALf

L

o

(1+ )

A jfA

jf

f

o

Lf

(

)

1

Hf of H of A f ASi se cumplirá: H Lf f≫

Tb se puede demostrar que en el circ. realimentado:

Reducción de la Distorsión no Lineal 15

La realimentación negativa reduce las características no lineales

del amplificador básico, y por lo tanto disminuye la distorsión.

Observar la mejora en la curva de transferencia en tensión no-

lineal de un amplificador.

Este efecto es más notorio cuando se cumple ßA>>1

Caracterítica transferencia del amplificador

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2

Tensión de entrada

Ten

sió

n d

e s

alid

a

Sin realimentación

Realimentado

Efecto de la realimentación en la impedancia de

entrada de los circuitos realimentados

16

ii

+

-

viVs

+

-

Vo

+

-vf

io

RLAviRi

Ro

+

-

+

-

i

ii

I

VZ

i

sif

I

VZ

iif ZAZ )1(

Modo Serie

Ii

+

-

Vo

Io

RLAIiRi

Ro

+

-

If

Is

Is

i

ii

I

VZ

Modo Paralelo

s

i

ifI

VZ

o

iif

A

ZZ

1

Efecto de la realimentación en la impedancia de

salida de los circuitos realimentados

17

oo RZ

Muestra de TensiónIi

+

-

Vi

+

-

V

+

-Vf

AViRi

Ro

+

-

I

A

ZZ o

of

1

of

VZ

I

i fV V

. . . .

. . .

(1 . ) .

o i o f

o

o

V I Z AV I Z AV

V I Z A V

V A I Z

Efecto de la realimentación en la impedancia de

salida de los circuitos realimentados

18

+

-Vf

Io

AViRi Ro

+

-

V

I

+

-

Vi

oo RZ

Muestra de Corriente

of

VZ

I

i fV V

. .

. .

(1 . ).

i f

o o

o

o

V VI AV AV

Z Z

VI A I

Z

Z A I V

. 1of oZ Z A

RRL

oII

y

Como Identificar el modo de Realimentación19

Para identificar si es realimentación serie o paralelo, se debe

examinar el circuito de entrada.

Si la señal a realimentar se introduce en serie a la

entrada (modo serie), se cumplirá estrictamente

las siguientes ecuaciones, a la vez:Av

ß

+

-

Ii

+

-

ViVs

+

-Vf

s i f

s i

v v v

i i

Si la señal que se realimenta se introduce en

paralelo a la entrada (modo paralelo), se cumplirá

estrictamente las siguientes ecuaciones, a la vez:

s i f

s i

i i i

v v

Como identificar el tipo de Realimentación20

Para identificar si la muestra que se introducirá a la entrada es de

tensión o de corriente, se debe examinar el circuito de salida.

Av

ß

+

-Vo

Io

RL

+

-Vo

Si al cortocircuitar la salida como muestra

la figura; provocando que la tensión de

salida se anule; la señal que se introduce a

la entrada también es cero, entonces es

una muestra de tensión

Pero si cuando se deja el circuito de

salida abierto, como muestra la figura;

provocando que la corriente de salida sea

cero, la señal que se introduce a la

entrada se anula, entonces la muestra

que se está tomando es de corriente.

Ejemplo 21

Se necesita fabricar una partida de amplificadores, usando

el circuito de la figura. Para la producción se dispone de

transistores cuyos parámetros son:

hfe mín= 120, hfe máx= 350, hie= 2 K, hre = hoe=0.

a) Aplicando criterios de realimentación, calcule el valor de

Re para que los amplificadores no varíen su ganancia de

tensión en más de un 4 %.

1 f

o

S

vAA

A v

e eR Rf e

o c c c

v i

v i R R

ción)realimenta(sin .

..0

hiei

Rih

V

VA

b

Cbfe

s

027.0*1

1*

:expresión siguiente la de obtiene se Entonces

%4%

máxf

f

f

f

AA

A

A

A

A

A

Criterios de Diseño 22

Problema: la red de realimentación representa una carga para

el amplificador . Por lo tanto cuando se diseña la red β se

deben adoptar valores de forma tal que se cumpla:

1- La señal de entrada se transmite a la salida a través del

amplificador y no de la red ß. Esto significa que la red de

realimentación es unilateral.

2- La señal de realimentación se transmite desde la salida

hacia la entrada solo a través de la red ß. Esto significa que el

amplificador es unilateral.

3- La relación de transferencia de ß es independiente de Rs

(resistencia del generador de señales) y RL (resistencia de

carga