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• Nico Gallegos

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CIRCUITOS ELECTRONICOS AMPLIFICADORES

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

LABORATORIO Nº2:

REALIMENTACION NEGATIVA. Trabajo que como parte del curso de: CIRCUITOS ELECTRONICOS AMPLICADORES presentan los alumnos:

FRANCO SANDOVAL, Omar

COD.: 1520290

CERVANTES BARRETO, Diego

COD.: 1410315

CEVALLOS RAMIREZ, Edgar

COD.: 1521165

DE LA CRUZ CARBAJAL, Branco

COD.: 1623882

GALLEGOS TTITO, Nicomedes

COD.: 1120797

Profesor: FARRO CHIRINOS, Leslie Christian

Aula: A-0304 / A-0312

Lima, octubre de 2019

CIRCUITOS ELECTRONICOS AMPLIFICADORES

Laboratorio 2 (Realimentación negativa)

Resumen. - La realimentación es en general, un proceso que consiste en la transferencia de energía presente en la salida de un sistema a la entrada del mismo (o a otras entradas internas o subsiguientes). En el caso de los circuitos electrónicos, consiste en tomar parte o toda la salida de corriente o tensión que hay en la salida y llevarla a la entrada. Este proceso puede realizarse de una manera externa o producirse por efectos internos de los dispositivos y componentes empleados en el circuito, como por ejemplo las capacidades parásitas. Es un proceso tan fundamental en los circuitos electrónicos, como lo son la amplificación y la rectificación. Además de estar presente en muchísimos circuitos, es la base del funcionamiento de los sistemas que emplean Amplificadores Operacionales.

INTRODUCCIÓN En este informe analizaremos los efectos de la realimentación negativa y qué ventajas y desventajas nos ofrece frente a un amplificador sin realimentación. Para llevar a cabo esto, hay distintos procesos externos y efectos internos de los mismos dispositivos o componentes empleados en el circuito que podemos aplicar para la realimentación, como las capacitancias parásitas, las cuales vamos a emplear en el laboratorio para nuestro estudio de la realimentación negativa en amplificadores. La realimentación no sólo está presente en los amplificadores, sino que están presentes en muchos circuitos y dispositivos que están basados en el este principio, como son por ejemplo los amplificadores operacionales (OPAM) y sistemas de control de lazo cerrado.

MARCO TEÓRICO Realimentación La realimentación (feedback en inglés) negativa es ampliamente utilizada en el diseño de amplificadores ya que presenta múltiples e importantes beneficios. Uno de estos beneficios es la estabilización de la ganancia del amplificador frente a variaciones de los dispositivos, temperatura, variaciones de la fuente de alimentación y envejecimiento de los componentes. Otro beneficio es el de permitir al diseñador ajustar la impedancia de entrada y salida del circuito sin tener que realizar apenas modificaciones. La disminución de la distorsión y el aumento del ancho de banda hacen que la realimentación negativa sea imprescindible en amplificadores de audio y etapas de potencia. Sin embargo, presenta dos inconvenientes básicos. En primer lugar, la ganancia del amplificador disminuye en la misma proporción con el aumento de los anteriores beneficios. Este problema se resuelve incrementando el número de etapas amplificadoras para compensar esa pérdida de ganancia con el consiguiente aumento de coste. El segundo problema está asociado con la realimentación al tener tendencia a la oscilación lo que exige cuidadosos diseños de estos circuitos.

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La figura 4.1 describe el diagrama de bloques de un circuito realimentado constituido por un amplificador básico, una red de realimentación y un circuito mezclador o comparador. La señal de entrada Xs es restada en el mezclador con la señal Xf la cual es proporcional en un factor de transmisión ß a la señal de salida Xo realimentada a través de la red de realimentación (Xf =ßXo). La señal que llega al amplificador básico Xi es Xs-Xf . La denominación de realimentación negativa se debe a que el amplificador básico amplifica la señal de entrada restada con una parte de la señal de salida. La ganancia del amplificador realimentado Af se define

Pero como Xi =Xs-Xf , A=Xo/Xi y ß=Xf /Xo, fácilmente se comprueba que

La ganancia del amplificador realimentado Af es la ganancia del amplificador básico A dividida por el factor de sensibilidad D=1+ßA. La realimentación negativa se produce cuando ßA>0, luego Af < A ya que D>1. La realimentación positiva se produce cuando ßA Clasificación de los amplificadores La aplicación de la teoría de realimentación permite obtener cuatro tipos de modelos equivalentes de amplificadores: amplificador de tensión, amplificador de corriente o intensidad, amplificador de transconductancia y amplificador de transresistencia. Esta clasificación está basada en la magnitud de las impedancias de entrada y salida del amplificador en relación con las impedancias de la fuente y de carga respectivamente. Estos modelos son equivalentes entre sí y están relacionados a través de unas ecuaciones que se van a describir a continuación. • Modelo equivalente en tensión. La figura 4.4 muestra el modelo equivalente en tensión de un amplificador. Este modelo es adecuado cuando

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El amplificador de tensión ideal se caracteriza por Zi =∞ y Zo=0. Las características de transferencia entre la entrada y salida sin resistencia de carga (Av) y con resistencia de carga (AV) se definen como

Modelo equivalente en corriente. La figura 4.5 muestra el modelo equivalente en corriente o intensidad de un amplificador. Este modelo es adecuado cuando

El amplificador de corriente ideal se caracteriza por Zi =0 y Zo=∞. Las características de transferencia entre la entrada y salida sin resistencia de carga (Ai ) y con resistencia de carga (AI ) se definen como

La relación entre Ai y Av, y AI y AV es

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Modelo equivalente de transresistencia. La figura 4.6 se muestra el modelo equivalente en transresistencia de un amplificador. Este modelo es adecuado cuando

El amplificador de transresistencia ideal se caracteriza por Zi =0 y Zo=0. Las características de transferencia entre la entrada y salida sin resistencia de carga (Rm) y con resistencia de carga (RM) se definen como

La relación entre la Rm y Av, y la RM y AV es

Modelo equivalente de transconductancia. La figura 4.7 muestra el modelo equivalente en transconductancia de un amplificador. Este modelo es adecuado cuando

El amplificador de transconductancia ideal se caracteriza por Zi =∞ y Zo=∞. Las características de transferencia entre la entrada y salida sin resistencia de carga (Gm) y con resistencia de carga (GM) se definen como

La relación entre la Gm y Ai, y GM y AI es

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b

c

a

d

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2. Mediciones en DC Con S1 abierto, mida las tensiones en dc en todos los nudos del circuito. Va = 1.471 v Vb = 2.682 v Vc = 3.886 v Vd = 0.801 v

Simulación:

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3. Aplique la señal de entrada Vg con amplitud de 200 mVpp y frecuencia de 1Khz a) Con S1 cerrado mida la transrresistencia y la impedancia de entrada. b) Con S1 abierto mida la transrresistencia y la impedancia de entrada. La transrresistencia se define como: rmf = Vo/Ig La impedancia de entrada se halla con: Zif = Vg/ Ig ¿cómo hará la medición en Ig? a) Para S1 cerrado: Vo = 4.61v Ig = 27.207 µA Vg = 800 mV Por lo tanto: Rm = 4.61/ 27.207 µA = 169.44 KΩ Zi = 800 mV/27.207 µA = 29.40 KΩ

Simulación:

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b) Para S1 abierto: Vo = 821 mV Ig = 28.122 µA Vg= 799 mV Por lo tanto: Rm = 821 mV/ 28.122 µA = 29.19 KΩ Zi = 799 mV/28.122 µA = 28.41 KΩ

Simulación:

¿cómo hará la medición en Ig?

Para hacer la medición de Ig se conectó el multímetro entre la resistencia de 10kΩ y el condensador de 10 µF que está alimentando por el generador de funciones.

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4. Para cada uno de los pasos 3ª y 3b, mida la respuesta en frecuencia del circuito y la impedancia de entrada: Recomendación: Haga solo las mediciones de tensión y deje los cálculos para el informe. 3a 3a 3b 3b

F(Hz) rm Zi rmf Zif

20 169.18 29.487 29.179 28.537

100 169.10 29.409 29.169 28.450

200 169.08 29.405 29.193 28.447

1k 169.82 29.406 29.192 28.446

2k 169.16 29.419 29.210 28.463

5k 169.27 29.439 29.209 28.426

3a 3a 3b 3b

F(Hz) rm Zi rmf Zif

10k 169.21 29.391 29.226 28.443

20k 168.74 29.374 29.204 28.423

50k 167.20 29.361 29.209 28.426

70k 165.61 29.341 29.165 28.418

100k 164.66 29.301 29.169 28.422

150k 156.20 29.228 29.144 28.432

Informe final: 1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales.

2. Indique la forma de realimentación que se han hecho en el paso 3 del experimento. a) S1 abierto Rmf = Vo/ Ig Rmf = 821 mV/ 28.122*10^-6

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Rmf = 29.19 kΩ b) c) d) e)

S2 cerrado Rmf = Vo/ Ig Rmf = 4.71V/ 27.207*10^-6 Rmf = 169.44 kΩ

3. ¿cuál es el método que ha empleado para medir la impedancia de entrada? Explique el fundamento teórico para ello. El método utilizado para hallar es conocida como ley de ohm, donde el producto dela intensidad de la corriente y la resistencia eléctrica es el voltaje. En este caso para hallar la impedancia de entrada, se procedió a dividir el voltaje de entrada Vg y la intensidad de corriente de entrada Ig, el cociente nos daría el valor aproximado de la impedancia de entrada.

4. ¿cómo haría la medición de la impedancia de salida? Tomando o desconectando la señal de entrada haciéndola cero (0), para poder medir Zo.

5. Haga el grafico de la respuesta en frecuencia de la trans resistencia para cada caso. ¿Y explique por qué tiene la forma medida?



Respuesta en frecuencia de la transrresistencia cuando el interruptor S1 esta cerrado:

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De este grafico se puede decir que el punto más alto de la transrresistencia ocurre cuando la frecuencia es de 20 Hz, a partir de ese punto la transrresistencia disminuirá a medida que la frecuencia aumente.



Respuesta en frecuencia de la transrresistencia cuando el interruptor S1 este abierto:

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De este grafico se puede decir la transrresistencia aumentara a medida que la frecuencia aumente hasta 1kHz, el cual será su punto más alto. A partir de allí, la transrresistencia disminuirá conforme la frecuencia aumente.

6. Conclusiones: 

Estabiliza la ganancia, pero hay que utilizar múltiples etapas porque también disminuye la ganancia.



El proceso consiste en retro actuar sobre alguna entrada del sistema un voltaje proporcional a la salida o resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección del cambio de salida. Mejora las impedancias de entrada y de salida.

7. Observaciones: 

Se puede usar realimentación negativa para controlar sistemas como: control de temperatura mediante termostato, lazos de seguimiento de fase, etc.



Reduce la sensibilidad del sistema a variaciones de parámetros.



Aumenta el ancho de banda.



Reduce la distorsión no lineal.