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¿Qué es la retroalimentación negativa?
Las principales preocupaciones de los sistemas electrónicos son la estabilidad y la precisión. Para mantener estos elementos críticos, algunas de las salidas están conectadas a las entradas del sistema. Esto se llama retroalimentación.
Los sistemas de control se clasifican en dos tipos según las conexiones de retroalimentación: sistemas de bucle cerrado y sistemas de bucle abierto. Los sistemas de control de bucle abierto no incluyen una ruta de retroalimentación, mientras que los sistemas de circuito cerrado incluyen una ruta de retroalimentación para la corrección automática de errores.
Según la naturaleza de la retroalimentación, los sistemas de circuito cerrado se clasifican en dos tipos: sistemas de retroalimentación positiva y sistemas de retroalimentación negativa. En los sistemas de retroalimentación positiva, la retroalimentación se agrega a la señal de entrada.
Una señal de retroalimentación negativa resta una parte de la señal de la señal de entrada para ajustar la salida. Los sistemas que operan en base a sistemas negativos se conocen como “circuitos de retroalimentación negativa”. Esto también se llama “retroalimentación degenerativa”.
A continuación se muestra el diagrama de bloques básico del sistema de retroalimentación negativa. X, Y y Z son los bucles de entrada, salida y retroalimentación, respectivamente.
circuito de retroalimentación de transistores
La desventaja de los circuitos diseñados con transistores es que características como la ganancia, la distorsión, la resistencia de entrada/salida y la relación señal-ruido dependen de las características del transistor.
Este problema se puede superar introduciendo retroalimentación negativa. La retroalimentación negativa reduce la distorsión del circuito y permite controlar la entrada y la salida a los niveles deseados.
Retroalimentación del circuito seguidor del emisor
El circuito seguidor de emisor se muestra a continuación. El emisor del transistor está conectado a tierra a través de una resistencia y la salida se mide en un nodo paralelo entre el emisor y la resistencia conectada a tierra.
Aquí V.Acostumbrarse a él es la caída de voltaje entre la base y el emisor del transistor, y el comportamiento de retroalimentación negativa del circuito seguidor del emisor se expresa como V.en =vAcostumbrarse a él+Vafuera.
Ahora, V.Acostumbrarse a él=ven –Vafuera. Si el cociente de retroalimentación del circuito B = 1, la ganancia se puede calcular como A = 1/B = 1.
Ventajas de los circuitos seguidores de emisores
- Este circuito seguidor de emisor tiene dos ventajas principales.ellos son
- Proporciona amplificación de corriente sin proporcionar ganancia de voltaje.
- Lograr la adaptación de impedancia.
Retroalimentación en un circuito emisor común.
El circuito de puesta a tierra del emisor se muestra a continuación. El emisor del transistor está conectado a tierra a través de la resistencia Re y la salida se mide en el nodo paralelo del colector y la resistencia de suministro Rc.
Si VBE es la caída de voltaje entre la base y el emisor del transistor, entonces la entrada del circuito emisor común se expresa como V.en =vAcostumbrarse a él + yomiRmi. La salida del circuito es Vout = -i.C RC.
La ganancia del circuito se expresa como A.F =-RC/Rmi .
Hay dos formas de introducir retroalimentación negativa en un transistor emisor común. A continuación se muestran dos métodos.
Los circuitos de las Figuras a y b muestran los mismos circuitos con diferentes conexiones de retroalimentación negativa.
circuito de retroalimentación del amplificador operacional
Un circuito amplificador operacional con retroalimentación se denomina “circuito de retroalimentación de amplificador operacional”. Los amplificadores operacionales conectados con retroalimentación negativa tienen dos usos. Circuito amplificador operacional no inversor y circuito amplificador operacional inversor.
Circuito amplificador operacional no inversor
A continuación se muestra un circuito de amplificador operacional no inversor. La entrada a este circuito está conectada al terminal no inversor del amplificador operacional y la señal de retroalimentación está conectada al terminal inversor conectado a tierra a través de una resistencia. Por tanto, la impedancia de entrada es alta.
La ganancia de un amplificador operacional no inversor es fácil de determinar. Dado que el voltaje en ambas entradas es el mismo, la ganancia del amplificador operacional es muy alta. Suponiendo que no fluya corriente a través del amplificador operacional, la corriente que fluirá a través de ambas resistencias será la misma.
Este circuito forma un circuito divisor de voltaje, por lo que el voltaje en la entrada inversora es el mismo que el voltaje en la entrada no inversora. Es decir, Vin = Vout x R1 / (R1 + R2). La ganancia de un amplificador operacional no inversor se puede calcular como:
Vsalida/Vin = AV = 1 + R2/R1
Esto puede explicarse claramente mediante el funcionamiento de un circuito amplificador no inversor.
amplificador no inversor
A continuación se muestra un amplificador no inversor que utiliza un amplificador operacional. La entrada está conectada al terminal positivo o no inversor del amplificador operacional.
En un amplificador no inversor, la naturaleza de la salida es la misma que la naturaleza de la señal de entrada. Es decir, si la señal de entrada es positiva, la salida también será positiva, y si la señal de entrada es negativa, la salida también será negativa.
Fórmula de cálculo de ganancia del amplificador operacional
Si la ganancia de bucle abierto es AOL, el voltaje de salida del amplificador operacional no inversor viene dado por:
VSalida = AOL (Vin – V–) – – – – – – – -> (1)
Aquí, V- es función del voltaje de salida, generado por el divisor de voltaje formado por las resistencias R1 y R2. El terminal negativo del amplificador operacional tiene una impedancia alta, por lo que queda de la siguiente manera.
V- = β VSalida – – – – – – -> (2)
donde β = R1 / (R1 + R2).
Ahora, sustituyendo la ecuación (2) en la ecuación (1) se obtiene lo siguiente:
VSalida = AOL (Vin – β VSalida)
Resolviendo esto,
V￣Salida = Vin (1/(β+1/AOL))
Si el valor de AOL es muy alto, entonces sustituyendo el valor de β se obtiene:
Salida V = Vin (1+ R1/R2)
circuito de amplificador operacional inversor
A continuación se muestra el circuito de un amplificador operacional inversor. La entrada a este circuito está conectada al terminal inversor o negativo del amplificador operacional, y la señal de retroalimentación también está conectada al terminal inversor. La salida del circuito del amplificador operacional inversor está desfasada 1800 en comparación con la señal de entrada, lo que proporciona una ruta virtual.
En este circuito, la entrada misma no consume corriente. Por lo tanto, la corriente que fluye a través de las resistencias R1 y R2 será la misma. Por lo tanto, Vsal/R2 = Vin/R1. Aquí, la ganancia de voltaje Av del circuito viene dada por:
Vsal/Vin = AV = – R2/R1
Esto puede explicarse claramente mediante el funcionamiento de un circuito amplificador inversor.
amplificador inversor
Un amplificador inversor que utiliza un amplificador operacional se ve así: La entrada está conectada al terminal negativo o inversor del amplificador operacional.
En un amplificador inversor, la naturaleza de la salida es opuesta a la de la señal de entrada. Es decir, si la señal de entrada es positiva, la salida también será negativa, y si la señal de entrada es positiva, la salida también será negativa.
Fórmula de cálculo de ganancia del amplificador operacional
La ganancia de un circuito con amplificador operacional inversor se puede encontrar utilizando la ecuación de voltaje de salida para un circuito con amplificador operacional no inversor.
VSalida = AOL (Vin – V–) – – – – – – – -> (1)
Aquí V.– Se calcula mediante el divisor de tensión formado por RF y ren Y es una función de los voltajes de entrada y salida (Vout y Vin).Entonces
V– = 1/(RF+Ren ) (RFVen +Ren Vafuera) – – – – – – – -> (2)
Ahora, sustituyendo la ecuación (2) en la ecuación (1) se obtiene lo siguiente:
Vafuera =-Ven . (A(OL).RF)/(RF+Ren+A(OL).Ren)
Si el valor de ganancia de bucle abierto, AOL, es muy alto,
VSalida = -V (1+R)F/Ren )
A veces se inserta una resistencia entre tierra y la salida no inversora del amplificador operacional para reducir el voltaje de compensación de entrada debido a la caída de voltaje en la corriente de polarización. Esto reduce la distorsión del amplificador operacional. Un condensador de bloqueo de CC se conecta en serie con la entrada del amplificador operacional para eliminar corrientes de CC no deseadas.
Ventajas de la retroalimentación negativa
- La retroalimentación negativa estabiliza casi cualquier tipo de perturbación o generación de ruido.
- Se utiliza para superar las no linealidades del sistema.
- Esto ayuda a aplanar la respuesta de frecuencia del sistema y le permite obtener la curva de respuesta de frecuencia deseada. (reduce la distorsión de frecuencia)
- La retroalimentación negativa hace que el sistema sea menos dependiente de la temperatura y otras características externas del sistema.
- La resistencia de entrada aumenta. Es decir, la impedancia de entrada aumenta.
- Reduce la resistencia de salida. Es decir, reduce la impedancia de salida.
- Aumenta el ancho de banda de la señal de salida.
- Reduce la sensibilidad del sistema a características externas.
- Proporciona estabilidad del punto de polarización y CMMR excelente.
Desventajas de la retroalimentación negativa
- La conexión de retroalimentación negativa reduce la ganancia general del sistema.
- Pueden ocurrir oscilaciones si el sistema no está diseñado adecuadamente.