CAP. 3 REALIMENTAÇÃO

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1 CP. 3 ELMENTÇÃO NTODUÇÃO ealimentação: uma amostra do sinal de saída é incorporada à entrada ealimentação: Positiva (regenerativa) Negativa (degenerativa) antagens da realimentação negativa Estabilização do ganho edução da distorção não linear edução do efeito do ruído Controle das impedâncias de entrada e saída Extensão da largura de banda Desvantagens da realimentação negativa Diminuição do ganho Tendência à oscilação

2 3. ESTUTU GEL D ELMENTÇÃO x s Σ - β: fator de realimentação : ganho do amplificador x f x i x o β f x i x s -x f x o x x f βx o x x o s β β ganho de malha β quantidade de realimentação f ganho de malha fechada 3 Se β >> f / β O ganho é totalmente determinado pelo elo de realimentação x f βx o x f β x β s Se β >> x f x s ( x f é uma réplica de x s.) 4

3 Exemplo: x s xf i0 i0 Z in Z O 0 3 x o L β f β x s Σ - x f x i β x o β >> f 5 3. LGUMS POPEDDES D ELMENTÇÃO NEGT a) Dessensibilidade do ganho f β ; d f f d β Exemplo x s 3 x o 0000 β0. x f 9 df d f d 6

4 b) Extensão da largura de banda x s x 3 o (s) op amp O ( s) s f f β O 3dB ( β) s O 3dBf O f β O s 3dB O β amp malha fechada ( ) 3dBf Oβ 3dB Oβ 3dBf 3dB Freqüência de corte do amplificador realimentado 3dB β 3dB O 3dB Freqüência de corte do amp. op. 7 c) edução na distorção S i Σ - S ε a S o S o S fb β S o a 3 0 S o a a f aβ S o S i f a 3 0 inclinação a a -S o -S o S a Característica de transferência do amplificador básico o S ε 8

5 S o Característica de transferência do amplificador básico S o S o 3 0 S o Slope ( a β) a S i 3 0 -S o -S o a a β β a a β β S QUTO TOPOLOGS BÁSCS D ELMENTÇÃO a) ealimentação série-paralelo b) ealimentação paralelo-série 0

6 c) ealimentação série-série d) ealimentação paralelo-paralelo 3.4 MPLFCDO COM ELMENTÇÃO SÉE-PLELO Situação ideal f β Z ( β) if i if ( s) Z ( s) [ ( s)() β s ] i Z ( β) of o of ( s) Z ( s) [ ( s) β( s) ] o

7 Situação real: a malha de realimentação carrega o amplificador básico a malha de realimentação afeta os valores de, i,, e o considerar o efeito de s e L Problema: Determinar o circuito e o circuito β Parâmetros h são adequados para representar a rede de realimentação pois as variáveis independentes são a corrente de entrada e a tensão de saída 3 Parâmetros h h h - h h - h h h h h h 0 0 h h 0 0 Nota: h : / impedância de entrada h : / admitância de saída h : / ganho de tensão reverso h : / ganho de corrente 4

8 h h malha de realimentação malha de realimentação h h amplificador básico amplificador básico 5 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros h e h β h 0 Observações: i e o são as resistências de entrada e de saída do circuito if e of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo s e L in out if s of L 6

9 7 Exemplo 8

10 Exemplo: Determinar a corrente CC em cada TBJ, O,, β, f, in, out 0, MPLFCDO COM ELMENTÇÃO SÉE-SÉE Situação ideal o, é uma transcondutância i β é uma transresistência f o s β ( β) if i ( β) of o 0

11 Situação real Parâmetros z são adequados para representar a rede de realimentação pois as variáveis independentes são a corrente de entrada e a corrente de saída Parâmetros z z z - z z - z z z z z 0 z 0 z 0 z 0

12 z z malha de realimentação malha de realimentação z z amplificador básico amplificador básico 3 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros z e z β z 0 Observações: i e o são as resistências de entrada e de saída do circuito if e of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo s e L in out if of s L 4

13 5 Exemplo 8. (Sedra) 6

14 3.6 MPLFCDO COM ELMENTÇÃO PLELO-PLELO Situação ideal o, é uma transresistência i β é uma transcondutância f o s β ( β) / if i ( β) / of o 7 Situação real Parâmetros y são adequados para representar a rede de realimentação pois as variáveis independentes são a tensão de entrada e a tensão de saída 8

15 Parâmetros y - y y y - y y y y y y y 0 0 y y Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros y e y β y Observações: 0 i e o são as resistências de entrada e de saída do circuito if e of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo s e L in if s out of L 30

16 3 Exemplo 8.3 (Sedra): Determinar o ganho de tensão, in e out. CC C 4,7 kω B 47 kω S 0 kω 3

17 3.7 MPLFCDO COM ELMENTÇÃO PLELO-SÉE Situação ideal f o s β ( β) / if i ( β) of o 33 Situação real Parâmetros g são adequados para representar a rede de realimentação pois as variáveis independentes são a tensão de entrada e a corrente de saída 34

18 Parâmetros g g - g g g - g g g g g g 0 0 g g Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros g e g β g Observações: 0 i e o são as resistências de entrada e de saída do circuito if e of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo s e L in if s out of L 36

19 37 Exemplo 8.4 (Sedra): Determinar o ganho de corrente, in e out. 38

20 Modelo de pequenos sinais Circuito 39 Circuito para determinar β Circuito para determinar out 40

21 3.8 DETEMNÇÃO DET DO GNHO DE MLH. Zerar a fonte s 3. nserir uma fonte de teste x - Σ - S i (s) β(s) o L. brir o elo de realimentação em um ponto arbitrário r - S 4. Ligar à saída do elo de realimentação uma impedância igual àquela vista antes de abrir a realimentação 4 nálise r o r β o β Ganho de malha x x L r x β 4

22 Exemplo v S D P v O 3 D 3 r o 3 v O ( ) 3 r x 3 D v x v r - 3 L r x ESTBLDDE Função de transferência de malha fechada f ( s) ( s) ( s) β( s) Hipóteses: ganho CC constante pólos e zeros em altas freqüências β(s) constante em baixas freqüências (s)β(s) constante e positivo em baixas freqüências 44

23 NÁLSE EM LTS FEQÜÊNCS Em regime permanente senoidal f ( j) ( j) ( j) β( j) Ganho de malha L( j) ( j) β( j) ( j) β( j) e jφ( w ) estabilidade do amplificador realimentado é determinada pelo modo como o ganho de malha varia com a freqüência : Freqüência na qual a fase é 80º L( j ) 80 é um número real negativo ealimentação positiva L( j80 ) < f ( j) > ( j) inda estável L( j 80 ) f ( j) Oscilação sustentada em 80 L( j80 ) > Oscilação com amplitude crescente 46

24 DGM DE NYQUST Gráfico polar de L(j) com a freqüência como parâmetro O EFETO D ELMENTÇÃO SOBE OS PÓLOS plano s j υ(t) v e 0 σ0t cos t n σ j σ j σ 48

25 Os pólos de um amplificador realimentado são as raízes de sua equação característica: ( s) β( s) 0 MPLFCDOES COM PÓLO SMPLES 0 ( s) s 0 f ( s) s p ( 0β) ( β) p ( β) pf p Graficamente Lugar das raízes plano s j o pf p p β ( ) O σ f 0 p pf 50

26 MPLFCDOES COM DOS PÓLOS ( s) 0 ( s )( s ) p p Equação característica ( s) β 0 s p s( p p ) ( 0β) p 0 Os pólos de malha fechada são dados por s ( p p ) ± ( p p ) 4( 0β) p p 5 Lugar das raízes p p j p p σ Forma da equação característica j s 0 s Q Q σ 5

27 Módulo da resposta em freqüência Q ( p 0 β) p p p Q < 0.5 pólos reais Q 0.5 pólos reais e iguais Q > 0.5 pólos complexos conjugados 53 Exemplo 8.5 (Sedra) 54

28 Lugar das raízes 55 MPLFCDOES COM TÊS OU MS PÓLOS 56

29 3. ESTBLDDE USNDO S CUS DE BODE Margens de ganho e de fase 57 58

30 3. COMPENSÇÃO EM FEQÜÊNC 59