Circuitos Electrónicos-EPN. Realimentación Negativa.Estefanía Erreyes 1 REALIMENTACIÓN NEGATIVA Estefanía Erreyes Resumen— Este documento presenta un pequeño resumen y análisis de la realimentación negativa y sus efectos sobre los parámetros tales como ganancias, impedancias de entrada, impedancias de salida, etc. sobredimensiona la cantidad de realimentación necesaria para obtener la mejora requerida. El diagrama de bloques de un circuito con realimentación negativa se ve presentado de la siguiente forma: Índice de Términos— alimentación, ganancia, impedancia, negativa, realimentación. I. INTRODUCCION L a realimentación consiste en volver a alimentar un circuito a través de introducir la señal de salida, sea ésta de voltaje o corriente, parcial o completamente en la malla de entrada, esto puede ser en serie o en paralelo al circuito. Se puede tener realimentación positiva o negativa dependiendo de la polaridad que tenga la señal de entrada del circuito. Cuando la realimentación es positiva el dispositivo activo se satura, en cambio cuando la realimentación es negativa, ésta se utiliza para controlar el comportamiento de los amplificadores. II. REALIMENTACIÓN NEGATIVA La realimentación negativa se da cuando la señal de realimentación es de polaridad opuesta a la señal de entrada, es utilizada para controlar el comportamiento de los amplificadores independizándolos de los parámetros de los componentes activos. La realimentación negativa mejora algunas de las características de un circuito, sin embargo esto se da a costa de perdida de ganancia. Entre las mejoras que otorga una adecuada realimentación negativa son: Fig1. Diagrama de Bloques de Realimentación negativa En la realimentación negativa se puede distinguir tres parámetros principales, que son: A: Ganancia del amplificador β: Realimentación 𝐴𝑓 : Ganancia del amplificador realimentado III. TIPOS DE CONEXIÓN Existen cuatro formas básicas para conectar la señal de realimentación en los circuitos, éstas pueden ser tanto de voltaje como de corriente, combinados con en configuraciones ya sea serie o paralelo, siendo así se tiene: A. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE. Impedancia de entrada más alta Ganancia de voltaje más estable Respuesta en frecuencia mejorada Impedancia de salida más baja Reducción de ruido Operación más lineal Ajuste del ancho de banda de acuerdo a las necesidades Menor distorsión Además de la pérdida de ganancia, otra desventaja de ésta clase de circuitos es que pueden resultar inestables o propensos a alguna oscilación en frecuencia, sobre todo cuando se REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN SERIE Fig2. Fig3. Realimentación de corriente en paralelo En donde: 𝐴= 𝐼𝑜 𝐼𝑖 .Circuitos Electrónicos-EPN. Estefanía Erreyes 2 𝐴𝑓 = 𝑉𝑜 𝐼𝑠 C. Diagrama realimentación de voltaje en serie En donde: 𝐴= 𝑉𝑜 𝑉𝑖 Fig4. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO D. Realimentación de Corriente en serie En donde: 𝑉𝑓 𝛽= 𝑉𝑜 𝐴= 𝐼𝑜 𝑉𝑖 𝑉𝑜 𝑉𝑠 𝛽= 𝑉𝑓 𝐼𝑜 𝐴𝑓 = 𝐼𝑜 𝑉𝑠 𝐴𝑓 = B. Realimentación Negativa. REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO. Realimentación de voltaje en Paralelo En donde: 𝐴= 𝛽= 𝑉𝑜 𝐼𝑖 𝐼𝑓 𝑉𝑜 Fig4. Realimentación Negativa. REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO 𝐴𝑓 = 𝐼𝑜 𝐴𝑓 = 𝐼𝑠 𝐼𝑜 𝐴𝐼𝑖 𝐴𝐼𝑖 = = 𝐼𝑠 𝐼𝑖 + 𝐼𝑓 𝐼𝑖 + 𝛽𝐼𝑜 𝐴𝑓 = IV. V. siendo así se tiene que: A. IMPEDANCIA DE ENTRADA E IMPEDANCIA DE SALIDA Aplicando los mismos principios que en el caso de la ganancia se puede llegar a las expresiones de impedancias de entrada y de salida con el efecto de la realimentación. B. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO 𝑍𝑖𝑓 = 𝑉𝑖 𝑉𝑖 𝑉𝑖 = = 𝐼𝑠 𝐼𝑖 + 𝐼𝑓 𝐼𝑖 + 𝛽𝑉𝑜 𝑉𝑖 𝐼𝑖 𝑍𝑖𝑓 = 𝐼𝑖 𝛽𝑉𝑜 + 𝐼𝑖 𝐼𝑖 . REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN PARALELO 𝐴𝑓 = 𝑉𝑜 𝐴𝐼𝑖 𝐴𝐼𝑖 = = 𝐼𝑠 𝐼𝑖 + 𝐼𝑓 𝐼𝑖 + 𝛽𝑉𝑜 𝐴𝑓 = 𝐴𝐼𝑖 𝐼𝑖 + 𝛽𝐴𝐼𝑖 𝐴 𝐴𝑓 = 1 + 𝛽𝐴 C. de ésta forma es posible observar el efecto que tiene la realimentación en el circuito inicial. con lo cual se puede decir que la ganancia original 1 del circuito se ve afectada en un factor de 1+𝛽𝐴 Para que se cumpla con una realimentación negativa se debe tener en cuenta que |(1 + 𝛽𝐴)| debe ser mayor a 1.Circuitos Electrónicos-EPN. GANANCIA En base a cada una de las expresioes presentadas de cada una de las configuraciones se puede determinar de una forma más clara la expresión de la ganancia en realimentación para cada caso. REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN SERIE 𝐴𝑓 = 𝐼𝑜 𝐴𝑉𝑖 𝐴𝑉𝑖 = = 𝑉𝑠 𝑉𝑖 + 𝑉𝑓 𝑉𝑖 + 𝛽𝐼𝑜 𝐴𝑓 = 𝐴𝑉𝑖 𝑉𝑖 + 𝛽𝐴𝑉𝑖 𝐴 𝐴𝑓 = 1 + 𝛽𝐴 𝐼𝑖 = 𝑉𝑖 𝑉𝑠 − 𝑉𝑓 𝑉𝑠 − 𝛽𝑉𝑜 𝑉𝑠 − 𝛽𝐴𝑉𝑖 = = = 𝑍𝑖 𝑍𝑖 𝑍𝑖 𝑍𝑖 𝐼𝑖 𝑍𝑖 = 𝑉𝑠 − 𝛽𝐴𝑉𝑖 𝑉𝑠 = 𝐼𝑖 𝑍𝑖 + 𝛽𝐴𝑉𝑖 = 𝐼𝑖 𝑍𝑖 + 𝛽𝐴𝐼𝑖 𝑍𝑖 𝑍𝑖𝑓 = 𝑉𝑠 = 𝑍𝑖 + (𝛽𝐴)𝑍𝑖 = 𝑍𝑖 (1 + 𝛽) 𝐼𝑖 Debido a que para la configuración de realimentación de corriente en serie e tiene la misma forma a la entrada del circuito. 1) IMPEDANCIA DE ENTRADA A. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE B. Estefanía Erreyes 𝛽= 𝐼𝑓 𝐼𝑜 3 D. tal como se observa en las figuras 1 y 3 la impedancia de entrada de realimentación será la misma en ambas configuraciones. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE 𝑉𝑂 𝐴= 𝑉𝑖 𝑉𝑖 = 𝑉𝑆 − 𝑉𝑓 𝑉𝑜 = 𝐴𝑉𝑖 = 𝐴(𝑉𝑠 − 𝑉𝑓 ) 𝑉𝑜 = 𝐴𝑉𝑠 − 𝐴𝑉𝑓 = 𝐴𝑉𝑠 − 𝐴(𝛽𝑉𝑜 ) (1 + 𝛽𝐴)𝑉𝑜 = 𝐴𝑉𝑠 𝐴𝑓 = 𝑉𝑜 𝐴 = 𝑉𝑠 1 + 𝛽𝐴 𝐴𝐼𝑖 𝐼𝑖 + 𝛽𝐴𝐼𝑖 𝐴𝑓 = 𝐴 1 + 𝛽𝐴 Se puede observar que para todos los casos se tiene la misma expresión. 2) IMPEDANCIA DE SALIDA A. Una de las ventajas de la realimentación negativa es que brinda mayor impedancia de entrada y una menor impedancia de salida. REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE 𝑉 = 𝐼𝑍𝑜 + 𝐴𝑉𝑖 𝑉𝑠 = 0 → 𝑉𝑖 = −𝑉𝑓 Fig5. CIRCUITO EC-EC CON REALIMENTACIÓN Como ejemplos de aplicación se puede observar circuitos ECEC en configuraciones de realimentación de corriente en paralelo y en realimentación de voltaje en serie. El factor (1 + 𝛽𝐴) es la medida con la cual se ven alterados los principales parámetros de un circuito determinado cuando se encuentra en realimentación. B. CONCLUSIONES 𝑍𝑜 (1 + 𝛽𝐴)𝐼 = 𝑉 𝑍𝑜𝑓 = 𝑉 = 𝑍𝑜 (1 + 𝛽𝐴) 𝐼 Esta expresión también se aplica para la configuración de retroalimentación en paralelo. que pueden ser de voltaje o corriente en paralelo o en serie. Fig6. siendo asi se tiene los siguientes esquemas: La realimentación negativa brinda aportes y mejoras a un circuito determinado a costa de mermar la ganancia original del circuito. Estefanía Erreyes 𝑍𝑖𝑓 = 4 𝑍𝑖 1 + 𝛽𝐴 Con un principio similiar al caso anterior se puede decir que para la configuración de realimentación de corriente en paralelo se utiliza la misma expresión de impedancia de entrada. . VI.Circuitos Electrónicos-EPN. Existen 4 configuraciones principales para añadir realimentación a un circuito. por lo cual ésta expresión también se aplica para la realimentación de voltaje en paralelo. Realimentación Negativa. REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN SERIE. Circuito EC-EC con realimentación de corriente en paralelo 𝑉 = 𝐼𝑍𝑜 − 𝐴𝑉𝑓 = 𝐼𝑍𝑜 − 𝐴(𝛽𝑉) 𝑉 + 𝛽𝐴𝑉 = 𝐼𝑍𝑜 𝑍𝑜𝑓 = 𝑉 𝑍𝑜 = 𝐼 1 + 𝛽𝐴 Las configuraciones de voltaje tienen el mismo esquema a la salida del circuito. Circuito EC-EC con realimentación de voltaje en serie 𝑉𝑖 = 𝑉𝑓 𝐼= 𝑉 𝑉 𝑉 − 𝐴𝑉𝑖 = − 𝐴𝑉𝑓 = − 𝐴𝛽𝐼 𝑍𝑜 𝑍𝑜 𝑍𝑜 VII. pdf BIOGRAFÍA Estefanía Erreyes Nació en Machala-Ecuador el 8 de Septiembre de 1993. disponible en: http://www. Actualmente estudia en la Escuela Politécnica Nacional la carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones. T.ie. J. A.com) 5 . Realizó sus estudios secundarios en el Colegio Nacional “Nueve de Octubre”. Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos Sánchez.es/dario.uhu.cr/marin/lic/el3212/Libro/Tema4. Estefanía Erreyes REFERENCIAS [1] [2] [3] [4] [5] Boylestad.Circuitos Electrónicos-EPN. (rosy_nia8@hotmail. Amplificadores Realimentados.pdf. Realimentación Negativa.garcia/teoconrea.pdf. Pertenece al Club de Robótica de la EPN. Universidad de Tucuman. Circuitos Electrónicos Molina. de la ciudad de Machala.itcr.ac.pdf Nociones de Realimentación. Realimentación Negativa. disponible en: http://www. Olmos.