Topologia De Retroalimentacion

ELEN 3312 – Electrónica II Prof. Caroline González Rivera

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Retroalimentación y Osciladores
Sección 1: Efectos de la Retroalimentación en la ganancia

Figura 1: Configuración Básica de un amplificador con retroalimentación. La señal de retroalimentación es: En el nodo: En la salida: A( donde A = “open-loop gain” Por lo tanto, la función detransferencia de circuito cerrado (closedloop transfer function) es: 1 Retroalimentación negativa = si en el nodo las señales de entrada se restan y los valores de A y β son valores positivos (Af < A). Retroalimentación positiva = si en el nodo las señales 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 cambioen ganancia, A, de un 1% produjo un cambio en Af de un 91 %. Por lo tanto, la retroalimentación positiva tiene una pobre estabilidad. Ejemplo: Si Aβ = -1, Af = ∞, por lo tanto, una señal en la salida puede ser generada sin que exista una señal en la entrada (oscilador). Notas:

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Page 2 of 13 Retroalimentación y OsciladoresEstabilización de Ganancia

Al diseñar amplificadores con retroalimentación negativa generalmente se escoge: Aβ » 1, entonces 1 el cual es bueno porque β puede depender exclusivamente de componentes pasivos los cuales son bien estables (resistores, capacitores). Usualmente, la ganancia de un amplificador depende de parámetros como gm o rπ, los cuales tienden a ser variables con el punto de operación y latemperatura. Con esto en mente, se puede diseñar amplificadores bien estables y precisos a pesar de los parámetros gm y rπ los cuales son imprecisos. Ejemplo: 1) si A = 10,000 y β = 0.01, Af = 99 2) si A = 9000 y β = 0.01, Af = 98.9 Aunque la ganancia A se redujo por un 10%, Af cambio solamente en un 0.1%.

Notas:

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Sección 2: Reducción de Distorsión no-lineal y ruido A. Distorsión

Figura 2: Amplificador no-lineal con su curva característica. Hay distorsión debido a que la curva característica es no-lineal. Si se desea un amplificador usando retroalimentación con Af = 10, como Af = 1/β, entonces β = 0.1. Esto es cierto solo cuando Aβ >> 1 y en este caso Aβ = (10)(0.1) = 1, por lotanto, necesitamos un amplificador con una ganancia bien alta para compensar.

Notas:

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Figura 3: Adición de un pre-amplificador lineal con una ganancia bien altay retroalimentación negativa para reducir la distorsión. Af = 9.99 para 0 < xo < 10 Af = 9.98 para -10 < xo < 0 Notar que laganancia de “closed-loop” es prácticamente igual tanto para salidas positivas como para salidas negativas. ¡La salida no sufre distorsión cuando uso feedback!

B. Ruido
Fuentes de Ruido o Ruido termal o Acople de señales de otros circuitos o Power supply hum o Shot noise o Ruido microfónico – ruido eléctrico que ocurre debido a la vibración de los componentes del circuito ¡Todo artefactointroduce ruido! 1. Sin retroalimentación

Figura 4: Modelo que contabiliza el ruido introducido a los amplificadores. Notas:

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Si xs representa la señal a procesar por el amplificador el rms y xnoise representa la señal de ruido en rms entonces:

A X R A X R

2. Con retroalimentaciónFigura 5: Amplificador de retroalimentación con fuente de ruido. A2 representa un amplificador noise-free. Se añade para compensar por las pérdidas de ganancia por la retroalimentación. Para determinar el SNR del amplificador con retroalimentación:

¡Con retoalimentación, el SNR ha aumentado por un factor de (A2)2! El ruido disminuye al usar retroalimentación.

Notas:

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