Amplificador con realimentación
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Un Amplificador con realimentación, es un circuito electrónico, generalmente integrado, que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor de ganancia. El amplificador con realimentación es una alternativa a los amplificadores con realimentación en voltaje, también llamados operacionales.
Sumario
Clasificación de los amplificadores
Antes de comenzar el estudio de la realimentación, es interesante clasificar los amplificadores en cuatro amplias categorías: amplificadores de tensión, de corriente, de transconductancia y de transresistencia. Esta clasificación se basa en las magnitudes de las impedancias de entrada y de salida de un amplificador, respecto a las de la fuente y las de la carga, respectivamente.
Amplificador de tensión
Se emplea en Amplificadores Operacionales y Amplificadores de Audio. Ri: Resistencia de entrada del amplificador. Rs: Resistencia interna de la fuente. RL: Resistencia de carga exterior. Ro: Resistencia de salida del amplificador. Si: Ri>>Rs?Ui~Us Ro<<RL?Uo~AvUi~AvUs Este circuito se denomina amplificador de tensión porque suministra una tensión de salida proporcional a la de entrada y el factor de proporcionalidad es independiente de las magnitudes de las resistencias de fuente y de carga. Un amplificador de tensión ideal sería aquel que tuviera una Ri infinita y una Ro nula.
Amplificador de corriente
Si: Ri<<Rs ? Ii ~ Is Ro>>RL ? IL ~AiIi IL ~ AiIi ~AiIs Un amplificador de corriente ideal es aquel que suministra una corriente de salida proporcional a la corriente de señal, siendo el factor de proporcionalidad independiente de Rs y RL. Ri = 0 y Ro ? ? para el caso ideal
Amplificador de transconductancia
(Convertidor tensión - corriente)
Si:Ri>>Rs?Ui~Us Ro<<RL?IL ~GmUi~GmUs
El amplificador ideal de transconductancia suministra una corriente de salida que es proporcional a la tensión de señal, independientemente de las magnitudes de Rs y RL. Ri ? ? y Ro ? ? para el caso ideal
Aplicaciones: Sistema automático en sensores de temperatura, presión. En TV (yugo) el oscilador es de tensión y se muestrea una gran corriente.
Amplificador de transresistencia
Caso práctico
Si : Ri<<Rs ? Ii ~ Is Ro<<RL ? Uo~RmIi
Caso ideal: Suministra una tensión de salida Vo proporcional a la corriente de señal Is, independientemente de Rs y RL (Ri?0, Ro?0).
Aplicaciones: Instrumentos digitales para medir corriente. En sistemas de control convierte I en V.
Concepto de realimentación
La realimentación (feedback en ingles) 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 perdida de ganancia con el consiguiente aumento de coste. El segundo problema esta asociado con la realimentación al tener tendencia a la oscilación lo que exige cuidadosos diseños de estos circuitos.
En cada uno de los cuatro tipos básicos de amplificadores vistos anteriormente es posible muestrear la corriente o la tensión de salida mediante una red de muestreo adecuada y aplicar esta señal a la entrada, a través de un cuadripolo de realimentación. A la entrada, la señal de realimentación se combina con la señal externa (fuente) por medio de una red mezcladora cuya salida ataca al amplificador. Puede ser realimentación positiva o negativa.
- Red de realimentación: Este bloque es habitualmente un cuadripolo pasivo que puede contener resistencias, capacitores e inductancias. Muy a menudo es sencillamente una red resistiva.
- Fuente de Señal: Puede ser una señal de tensión Vs en serie con un resistor Rs (representación de Thevenin) o una señal de corriente Is en paralelo con un resistor Rs (representación de Norton).
- Red de muestreo: a continuación se muestran dos bloques de muestreo. En uno se muestrea la tensión de salida, conectando la red de realimentación en paralelo con la salida. En este caso es conveniente que la impedancia de entrada de la red de realimentación sea mucho mayor que RL, para que no cargue la salida del amplificador. En el otro se muestra otra conexión de la red de salida, estando en este caso conectada en serie con la salida. La impedancia de entrada de la red de realimentación debe ser mucho menor que RL, para que la ganancia de corriente no se reduzca apreciablemente (sin realimentación). También son posibles otras redes de muestreo.
- Red Mezcladora: A continuación mostramos las conexiones sencillas y muy comunes de entrada serie y entrada paralelo.
La realimentación puede clasificarse como positiva o negativa. En el primer caso, cualquier aumento de la señal de salida da origen a una señal de realimentación en la entrada tal que aumenta más aún la magnitud de la señal de salida. Cuando la realimentación provoca una disminución en la magnitud de la señal de salida, se dice que el amplificador está realimentado negativamente.
