amplificador realimentado
DESCRIPTION
Amplificador realimentado contransistores NPNTRANSCRIPT
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y
TELECOMUNICACIONES.
“ANÁLISIS DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS”
“AMPLIFICADOR MULTIETAPA CON REALIMENTACIÓN”
ALUMNOS: VÍCTOR MANUEL LÓPEZ PÉREZ
AYAX ISRAEL ISIDRO ALVARADO
CARLOS EDUARDO AGUIRRE PÉREZ
MAESTRO: OSCAR RAFAEL HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ
5TO CUATRIMESTRE
R/A TUMBULUSHAL, CENTRO, TAB A 18 DE MARZO 2014.
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA
DEL CENTRO
INTRODUCCIÓN.
En los amplificadores realimentados una fracción de la señal de salida se
vuelve a introducir a la entrada, mejorando de este modo muchas de las
características de los amplificadores. La realimentación puede ser positiva o
negativa. Cuando esta fracción tiende a disminuir la señal de entrada entonces la
realimentación se denomina negativa, siendo ésta la empleada más usualmente en
circuitos amplificadores. En estas condiciones, el factor de amplificación del
dispositivo se ve algo disminuido, aunque mejora mucho tanto la respuesta con la
frecuencia como la estabilidad del amplificador, mejorando el ancho de banda, sus
impedancias de entrada y salida como también la disminución del ruido y la
distorsión.
Los amplificadores realimentados fueron inicialmente propuestos para la
realización de operaciones matemáticas en las computadoras analógicas. Sin
embargo hoy en día se utilizan prácticamente en todas las áreas de aplicación de la
electrónica analógica, tales como fuentes de alimentación, generadores de
funciones, instrumentos electrónicos de medida, etc.
El diagrama de bloques de la Fig.1.0, muestra que la señal de salida 𝑋0 es
devuelta a la entrada a través de la red de alimentación β.
El bloque A representa un amplificador básico y la red el modulo de
retroalimentación y un circuito mezclador o comparador. La relación entre la entrada
y la salida deterinará los efectos producidos sobre el bloque A al introducir la
realiementación.
Sea la salida del bloque A dada por
𝑋0 = 𝐴 ∙ 𝑋𝑖 (1)
Como 𝑋𝑖 = 𝑋𝑠 − 𝑋𝑓, entonces
𝑋𝑜 = 𝐴 ∙ (𝑋𝑠 − 𝑋𝑓) (2)
Figura 1.0
Pero
𝑋𝑓 = 𝛽 ∙ 𝑋0 (3)
Reemplazando (3) en (2) se despeja 𝑋0, luego se obtiene la ganancia realimentada
o ganancia en lazo cerrado, denotada por 𝐴𝑓, donde A es la Ganancia de lazo
abierto y 1 + 𝐴𝛽 es el factor de desensibilidad.
𝐴𝑓 =𝑋0
𝑋𝑠=
𝐴
1+𝐴𝛽 (4)
Existen dos tipos de realimentación:
Realimentación Positiva (PFB, positive feedback), si se cumple que 𝐴𝛽 <0; 𝐴𝑓 > 𝐴; 1 + 𝐴𝛽 < 1
Realimentación Negativa (NFB, negative feedback), si se cumple que 𝐴𝛽 >0; 𝐴𝑓 < 𝐴; 1 + 𝐴𝛽 > 1
La curva de la Figura 1.1 muestra la variación de 𝐴𝑓 en función de las
variaciones de 𝛽, considerando 𝐴 > 0
Note que si 𝛽 se incrementa, 𝐴𝑓 tiende a disminuir. Si 𝛽 = 0, entonces 𝐴𝑓 =
𝐴, finalmente si 𝐴𝛽 = −1, 𝐴𝑓 → ∞.
CONFIGURACIONES BASICAS DE LOS AMPLIFICADORES
REALIMENTADOS.
En el caso de amplificadores de voltaje la realimentación debe aumentar Zin y
disminuir Zout, para que toda la tensión que proviene de la señal de entrada caiga
sobre el amplificador y para que toda la tensión de la señal de salida caiga sobre la
carga que se coloque.
Figura 1.1. Variación de 𝐴𝑓 en
función de 𝛽
REALIMENTACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE.
REALIMENTACION DE VOLTAJE EN PARALELO.
En el caso de amplificadores de corriente la realimentación deberá disminuir Rin y
aumentar Rout, para que toda la corriente de la señal de entrada pase por el
amplificador y para que toda la corriente de salida pase por la carga colocada.
REALIMENTACION DE CORRIENTE EN SERIE.
Figura 1.2. Diagrama de
realimentación V en serie. Figura 1.3. Ejemplo de amplificador
realimentado de V en serie.
Figura 1.4. Diagrama de
realimentación de V en paralelo.
Figura 1.5. Ejemplo de amplificador
realimentado de V en paralelo.
Figura 1.6. Diagrama de
realimentación de I en serie. Figura 1.7. Ejemplo de amplificador
realimentado de I en serie.
REALIMENTACIÓN DE CORRIENTE EN PARALELO
En la presente práctica se realizara un amplificador con realimentación de
corriente en serie y otra con realimentación de voltaje en serie.
DESARROLLO.
Para realizar esta práctica se utilizó un circuito amplificador multietapa,
específicamente de 3 etapas (ver figura 2.0), para este caso se optó por usar la
realimentación de corriente en serie y posteriormente la realimentación de voltaje
en serie.
Figura 1.8. Diagrama de
realimentación de I en paralelo.
Figura 1.9. Ejemplo de amplificador
realimentado de I en paralelo.
Figura 2.0. Diagrama de amplificador multietapa
Comenzando por la realimentación de corriente en serie (ver figura 2.1):
Ésta realimentación requiere de 3 resistencias llamadas Rf, R1 y Ro
Rf= 560Ω
R1= 180Ω
Ro= 560Ω
Conectando el circuito, Rf se conecta al emisor del transistor de la primera etapa
hacia tierra, R1 se conecta entre los nodos de Rf y Ro, finalmente Ro se conecta en
el emisor de la 3era etapa, logrando así una realimentación desde la 3era etapa.
Haciendo los cálculos correspondientes se obtiene la ganancia que para este
circuito es de:
Figura 2.0. Circuito amplificador multietapa
Figura 2.1. Circuito realimentado de corriente en serie
Realimentación de voltaje en serie (ver figura 2.2):
Para la realimentación de voltaje en serie solo fue necesario usar 2 etapas y se
usaron dos resistencias Rf y Ro junto con un capacitor de 100uf.
Rf=1kΩ
Ro=6.8kΩ
Ésta configuración se logra conectando Rf desde el emisor de la primera etapa
hacia tierra y Ro conectado en el nodo de Rf y el emisor hacia el colector de la
segunda etapa en serie con un capacitor de 100uf.
La ganancia de este circuito es:
Una vez hechas las conexiones correspondientes se implementa una señal de
entrada de audio y una bocina conectada a la salida de cada etapa, con el fin de
comparar la señal entrante con respecto a la señal amplificada.
Posteriormente se conecta un generador de funciones que funciona como señal de
entrada y un osciloscopio en el cuál observamos la señal de salida, el cual se
muestra más adelante.
Figura 2.2. Circuito Realimentado de voltaje en serie
RESULTADOS
En el amplificador le proporcionamos una realimentación de corriente en serie
obtuvimos una pérdida de amplitud pero se obtuvo una estabilidad en la señal de
audio y se escuchaba clara la señal. La señal resultante del amplificador se observa
en la siguiente figura 2.3.
Figura 2.3 Imagen del osciloscopio digital del multietapa con la realimentación de corriente
en serie nos muestra en el canal 1 (CH1) la señal de entrada y en el canal 2 (CH2) la señal
de salida.
Ganancia e impedancia del circuito amplificador con realimentación de
corriente en serie.
Ganancia de lazo cerrado de la realimentación de corriente en serie
4.1454 × 10−3
Impedancia de entrada de la realimentación de corriente en serie
−45.6655 × 10−9Ω
Impedancia de salida de la realimentación de corriente en serie
−29.9565 × 10−9Ω
En el amplificador le proporcionamos una realimentación de voltaje en serie
obtuvimos una pérdida de amplitud pero se obtuvo una estabilidad en la señal de
audio y se escuchaba clara la señal. La señal resultante del amplificador se observa
en la siguiente figura 2.4.
Figura 2.4. Imagen del osciloscopio digital del amplificador con la realimentación de voltaje
en serie nos muestra en el canal 1 (CH1) la señal de entrada y en el canal 2 (CH2) la señal
de salida.
Ganancia e impedancia del circuito amplificador con realimentación de
voltaje en serie.
Ganancia de lazo cerrado de la retroalimentación de voltaje en serie
7.8
Impedancia de entrada de la retroalimentación de voltaje en serie
−181846028.8Ω
Impedancia de salida de la retroalimentación de voltaje en serie
−56.3663 × 10−6Ω
CONCLUSIÓN.
Víctor Manuel López Pérez.
En esta práctica se realizó dos tipos de realimentación al amplificador de 3 etapas
realizado en la práctica número 1, una de ellas fue la realimentación de voltaje en
serie y la otra fue la realimentación de corriente en serie.
Se observó de manera práctica así también de manera calculada las ganancias de
lazo de cerrado de cada realimentación, en lo cual se obtuvo lo siguiente:
La ganancia de lazo cerrado del amplificador con realimentación de corriente en
serie resulto ser negativa ya que dio como resultado 4.1454 × 10−3 se observó que
hubo pérdida de ganancia en la salida del amplificador pero obtuvimos mayor
estabilidad y se redujo el ruido;
En la ganancia de lazo cerrado del amplificador con realimentación de voltaje en
serie se obtuvo una ganancia positiva de 7.8 pero se observó mucho ruido en la
salida del amplificador.
Los amplificadores realimentados antes mencionados, se conectó la salida de cada
circuito realimentado al osciloscopio y a su entrada un generador de funciones con
una configuración de 1Khz y 2mV, en el osciloscopio se observó claramente que la
señal de salida del amplificador con realimentación de corriente en serie fue muy
pequeña en amplitud, mientras que el amplificador de voltaje en serie su señal de
salida fue de mayor amplitud.
Con la teoría recibida en clase puedo decir que la realimentación negativa tiene sus
ventajas ya que obtenemos incrementar el ancho de banda, reducir el ruido y la
distorsión pero perdemos ganancia en el amplificador.
Carlos Eduardo Aguirre Pérez
En la práctica realizada del amplificador multietapa se concluyó que cuando
subíamos el volumen del celular o computadora se distorsionaba la señal. Este
amplificador nos sirve para aumentar la amplitud de las señales pequeñas.
También en la última etapa se vio que la señal de salida se desplazaba más rápido
que la señal de entrada y la amplitud era más grande.
Utilizar una realimentación en cualquier circuito amplificador me ayudara que la
señal de salida del circuito amplificador se escuche más clara y tenga una ganancia
en voltaje o corriente dependiendo a la estructura de la realimentación.
Llegue a concluir que dependiendo la estructura de las resistencias del circuito con
realimentación se obtendrá una ganancia o una perdida depende al acomodo de las
resistencias propuestas.
Ayax Israel Isidro Alvarado:
Un circuito realimentado estabiliza la señal, sin embargo pierde amplificación, en el
caso de la realimentación corriente en serie el valor de la ganancia resultaba
negativo 4.1453x10^-3 conectando la bocina en la salida de cada etapa se observa
que la salida de la primera etapa es básicamente igual a la entrada, al conectar la
bocina en la salida segunda etapa se escucha considerablemente más fuerte, sin
embargo al momento de conectar la bocina a la salida de la tercera etapa el sonido
era bastante más bajo que con las otras dos etapas lo que indica que en realidad
ésta realimentación sufría una pérdida (cosa que se ve reflejada en la ganancia), y
a pesar de que éste tipo de circuitos estabiliza la señal se lograba escuchar un poco
de ruido en la salida del circuito.
Observando la señal en el osciloscopio se puede notar que la señal se debilita, es
decir sufre una pérdida.
Hablando del circuito realimentado de voltaje en serie el circuito consta de 2 etapas,
la ganancia calculada es de 7.8 lo que indica que el circuito si amplifica aunque en
una escala pequeña, al conectar la bocina en la salida de la primera etapa era
prácticamente igual a la señal de entrada, y cuando se conectó a la salida de la
segunda etapa se nota una pequeña amplificación en el sonido, sin embargo no era
algo de mucha relevancia, no obstante la señal de salida si resultaba ser bastante
limpia.
Observando la señal en el osciloscopio notamos que a pesar de que la señal de
entrada es muy pequeña, la señal de salida muestra una leve amplificación.
Entonces se puede decir que en circuito amplificador realimentado es útil si no se
necesita mucha amplificación y se requiere una señal limpia, sin embargo no es muy
confiable en todos los casos, ya que a pesar de que la señal puede ser más estable
aún hay posibilidades de que la señal de salida contenga ruido.
REFERENCIAS.
Amplificador con realimentación. (2013, 16 de agosto). Wikipedia, La enciclopedia
libre. Fecha de consulta: 05:36, marzo 17, 2014
desde http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Amplificador_con_realimentaci%C3
%B3n&oldid=69037860.
Huircán, J.I. (2008). Amplificadores Retroalimentados. Recuperado Marzo 15, 2014
desde http://quidel.inele.ufro.cl/~jhuircan/PDF_CTOSII/realieee.pdf
Abella, J. M. y Martínez-Duart (1996). Cap. 11 Amplificadores Realimentados Y
Operacionales en Fundamentos de electrónica física y microelectrónica (pp. 325-
338). Addison-Wesley Iberoamericana.