Materiales docentes para con...Ejercicios Tecnologa ... Parametrizamos β: impedancias de carga y...

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  • Tecnologa Electrnica

    Tema 2: Realimentacin y estabilidad.

    Realimentacin con efectos de carga. (2/3)

    Versin: 2015/03/05

  • ndice general del Tema

    1. Introduccin.

    2. Teora bsica de realimentacin

    1. Fundamentos y definiciones

    2. Ventajas de la realimentacin negativa

    3. Topologas de realimentacin

    3. Realimentacin con efectos de carga

    1. Efectos de carga.

    2. Mtodos de resolucin de circuitos realimentados

    4. Estabilidad en circuitos realimentados

    1. Anlisis de la estabilidad.

    2. Mtodos de compensacin

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 2

  • ndice

    3. Realimentacin con efectos de carga

    3.1 Efectos de carga: alteraciones de la teora bsica

    3.2 Parmetros privilegiados.

    3.2.1. Significado. Aproximaciones razonables

    3.3 Resolucin prctica

    3.3.1. Estimacin de los parmetros de

    3.3.2. Ejemplos genricos de resolucin

    3.4. Anlisis de amplificadores realimentados reales

    3.5. Ejercicios

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 3

  • 3.1. Realimentacin en amplificadores reales

    Los efectos de carga modifican las ganancias A y .

    stas dependen de Rs , Ro , Ri , RL ...

    No se cumplen las condiciones idealizadas con las que llegamos a la ecuacin fundamental:

    A

    AAf

    1

    Caracterizacin formal del problema:

    Mediante la teora general de cuadripolos

    ?

    ?

    ,...),(?

    ,...),(?

    f

    Ls

    Ls

    A

    RRf

    RRfA

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 4

  • 3.2. Topologas y parmetros privilegiados

    Fundamento terico suma de parmetros privilegiados

    Conexin

    serie

    o

    paralelo

    Conexin

    serie

    o

    paralelo

    iA rAfA oA

    i rf o

    Red A

    Red

    generadorreal

    cargareal

    A realimentado

    Asociacin Parmetros del A total

    Serie-Paralelo

    Paralelo-

    Paralelo

    Serie-Serie

    Paralelo-Serie

    ij

    A

    ij

    Total

    ij yyy

    ij

    A

    ij

    Total

    ij zzz

    ij

    A

    ij

    Total

    ij ggg

    ij

    A

    ij

    Total

    ij hhh

    Significado de los parmetros:

    i impedancia de entrada

    o impedancia de salida

    f transferencia directa

    r transferencia inversa

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 5

  • 3.2.1. Aproximaciones razonables

    En la teora general de cuadripolos las redes se modelan:

    Con cuatro parmetros: []T = []A + []

    Trabajoso de analizar ( clculo de parmetros; asociacin, asignacin)

    Pero en amplificacin se tiene un problema simplificable...

    Parmetros de un amplificador tpico:

    La transferencia directa es grande en la red A (amplificador)

    El amplificador no tiene una transferencia inversa notable. [rA 0]

    De hecho, hemos modelado A con solo tres parmetros

    La red :

    Es pasiva y bilateral (transfiere seal en los dos sentidos)

    Pero en sentido directo NO AMPLIFICA [fA f ]

    Y solo consideramos la transferencia inversa debida a la red

    Estas aproximaciones (razonables) permiten simplificar mucho el anlisis de un amplificador realimentado prctico.

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 6

  • 3.2.2. Topologas prcticas resultantes

    Ejemplos prcticos de modelado, para cada topologa

    Las redes A y son ms simples operativa ms manejable

    S-P[h]

    S-S[z]

    P-P[y]

    P-S[g]

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 7

  • 3.2.3. Idealizacin del problema

    Para poder aplicar la teora bsica: idealizamos el problema

    Conexin

    serie

    o

    paralelo

    Conexin

    serie

    o

    paralelo

    iA 0

    fA oA

    0 r0 0

    Red idealizada: A

    Red ideal

    generadorideal

    cargaideal

    La red total (el A realimentado) resulta equivalente a:

    Una red idealizada con un nico parmetro de transf. inversa

    El resto de elementos no ideales (todas las cargas: en generador, red , etc.)se asignan a un nuevo amplificador idealizado: A

    ideal ' AATotal

    A realimentado

    cambio cambio

    cambioEl mismo

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 8

  • 3.2.3. Idealizacin del problema: ejemplo

    Un ejemplo de idealizacin del problema: topologa P-P.

    Parametrizamos : impedancias de carga y transferencia inversa.

    Se asignan a A todas las cargas existentes:

    R del generador, de la carga y parmetros de impedancia de

    Obtenemos as un nuevo amplificador A, que llamaremos A

    As: generador, carga y red son las ideales para la topologa dada

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 9

  • 3.3. Ejemplos de idealizacin: caso S-P (1/2)

    2221212

    2121111

    vhihi

    vhihv

    Todas las cargas A

    Acciones sobre la red :

    h21 despreciable frente a A

    h11 y h22?

    h12 (esto es: )?

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 10

  • Atentos a las variables bajo estudio!

    Atentos a las variables bajo estudio!

    3.3.1. Serie-Paralelo (2/2). Parmetros [h]

    Anulamos variable comn

    en la salida

    Anulamos variable comn

    en la entrada

    *

    *

    2221212

    2121111

    vhihi

    vhihv

    01

    11111

    2

    v

    i

    vhR

    02

    2

    22

    22

    1

    1

    i

    i

    v

    hR

    0

    12

    1

    io

    f

    vv

    vh

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 11

  • 3.3.2. Serie-Serie (1/2). Parmetros [z]

    2221212

    2121111

    izizv

    izizv

    Generalizamos el mtodo para hallar los parmetros de :

    R11 anular la variable comn en la salida

    y R22 anular la variable comn en la entrada

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 12

  • 3.3.2. Serie-Serie (2/2). Parmetros [z]

    *

    *

    2221212

    2121111

    izizv

    izizv

    Anulamos variable comn

    en la salida

    Anulamos variable comn

    en la entrada

    01

    11111

    2

    i

    i

    vzR

    02

    22222

    1

    i

    i

    vzR

    02

    12

    1

    i

    f

    Zi

    vz

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 13

  • 3.3.2. Paralelo-Paralelo. Parmetros [y]

    01

    111

    2

    vi

    vR

    02

    222

    1

    vi

    vR

    1 0

    f

    y

    o v

    i

    v

    Anulamos variable comn

    en la salida

    Anulamos variable comn

    en la entrada

    *

    *

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 14

  • 3.3.2. Paralelo-Serie. Parmetros [g]

    2

    111

    1 0i

    vR

    i

    1

    222

    2 0v

    vR

    i

    1 0

    f

    i

    o v

    i

    i

    Anulamos variable comn

    en la salida

    Anulamos variable comn

    en la entrada

    *

    *

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 15

  • 3.3.2. Resumen: anlisis en ctos. prcticos

    Identificar la topologa:

    Ella impone los tipos de ganancias A y correspondientes, y

    la asignacin en serie o paralelo de los efectos de carga sobre A

    Idealizar la estructura:

    Convertir todo, salvo A, en ideal. Para ello...

    Asignar las impedancias de fuente y carga a A.

    Obtener el efecto de carga sobre A en la entrada (R11) Anular la variable comn a la salida en la red

    Efecto de carga en la salida (R22) y valor de Anular la variable comn a la entrada en la red

    El nuevo amplificador resultante ser: A

    Aplicar la teora general de realimentacin sobre A y ideal

    Comprobar que A es adimensional y positivo

    Interpretar los resultados sobre el circuito original

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 16

  • 3.3.2. Resumen: anlisis en ctos. prcticos

    Siempre necesitaremos determinar la topologa:

    En anlisis, para poder reconocer las redes A y

    En diseo, segn nuestro objetivo

    Para reconocer la topologa hay que buscar:

    Un restador de seales a la entrada (variables que se suman...)

    Un muestreador de seales a la salida (variable comn)

    La topologa fuerza las condiciones concretas del anlisis:

    Tipo de parmetros, tipo de ganancias, etc.

    Esto puede exigir transformar el cto. original en un equivalente

    [Nota: no se necesitan conocimientos formales de la teora de cuadripolos]

    En consecuencia, los datos buscados pueden no ser los mismos que los obtenidos en el anlisis idealizado.

    Por ello, si se necesitan saber datos sobre las redes originales

    hay que identificar los datos requeridos sobre ellas!

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 17

  • Aplicacin de las tcnicas estudiadas.Ejemplo:

    Obtener el valor de la Rin y Rout del amplificador no-inversor

    3.4. Anlisis de amps. realimentados reales.

    Rin Rout

    Amplificador realimentado en serie-paralelo (tensin-tensin)

    Aplicaremos la teora de realimentacin a este problema

    Tecnologa Electrnica Tema 2-2: Realimentacin con efectos de carga - 18

  • Hay que transformar el problema original segn la topologa: