“Año de la Promoción de la Industria Responsable y Compromiso Climático”

ELECTRONICA ANALOGICA II

LABORATORIO N° 02

REALIMENTACION NEGATIVA

PROFESOR:

- RUELAS ALVARADO, Saúl

FECHA DE REALIZACION DEL LABORATORIO

Martes 28 de octubre de 2014

LIMA 2014

ELECTRÓNICA ANALÓGICA II

LABORATORIO No. 2REALIMENTACION NEGATIVA

OBJETIVO:Estudio de los efectos de la realimentación negativa

FUNDAMENTO TEORICO:

REALIMENTACION NEGATIVA

Realimentación Negativa (frecuentemente abreviado como NFB, del inglés Negative Feedback) es un tipo de realimentación en el cual el sistema responde en una dirección opuesta a la señal. El proceso consiste en retroactuar sobre alguna entrada del sistema una acción (fuerza, voltaje, etc.) proporcional a la salida o resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección del cambio de la salida.

La realimentación 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 pérdida de ganancia con el consiguiente aumento de coste. El segundo problema está asociado con la realimentación al tener tendencia a la oscilación lo que exige cuidadosos diseños de estos circuitos. En la siguiente imagen observamos un diseño de retroalimentación general, siempre repartiendo señal a partir de la salida.

Análisis de circuitos con realimentación negativa:Se dice que un circuito con operacionales tiene realimentación negativa parte de la salida o toda se reconduce a la entrada inversora. Cuando nos encontramos con un circuito con realimentación negativa tenemos que entender que el operacional, por su forma de funcionar, variará la salida de tal forma que la tensión de la entrada inversora será igual a la de la entrada no inversora. Esta es otra idea importante que tienes que tener en cuenta.

El ejemplo de circuito más sencillo que se me ocurre con este tipo de realimentación es el siguiente:

Como se observa en el circuito, la tensión de salida se introduce directamente por la entrada inversora, esto quiere decir que nos encontramos ante un circuito con realimentación negativa, por lo tanto podemos decir que la tensión en la entrada no inversora es igual a la de la entrada inversora. Por lo tanto hallamos directamente la tensión de salida, que será igual a la tensión de entrada (Vin=Vout). A este circuito se le llama "seguidor de tensión" ya que la salida es idéntica a la entrada.

Beneficios de la Realimentación Negativa.

- Ayuda a superar la distorsión y la no linealidad.- Se aplana la respuesta en frecuencia o permite adaptarla a la curva de respuesta de frecuencia

deseada.- Sus propiedades se hacen predecibles, menos dependiente de la temperatura, de las diferencias

en la fabricación u otras propiedades internas de los elementos activos.- Las propiedades del circuito depende de la red de realimentación externa y de esta manera se

puede controlar fácilmente con elementos de circuitos externos.- El diseño del circuito se puede centrar en su función y no en los detalles de selección del punto

de funcionamiento, polarización, y otros detalles característicos del diseño de amplificadores a transistores discretos.

Algunos usos de la realimentación negativa para controlar sistemas son: control de temperatura mediante termostato, lazos de seguimiento de fase, la regulación hormonal o la regulación de temperatura en animales de sangre caliente.

PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente circuito:

2.- Mediciones en DC:Con S1 abierto, mida las tensiones DC en todos los nudos del circuito

VA = 1.471 VVB = 2.682 VVC = 3.886 VVD = 0.802 V

3.- Aplique la señal de entrada Vg con amplitud de 200 mVpp y frecuencia de 1 KHzA continuación:a) Con S1 cerrado mida la transrresistencia y la impedancia de entrada.b) Con S1 abierto mida la transrresistencia y la impedancia de entrada.La transrresistencia se define como: Rmf = Vo/IgLa impedancia de entrada se halla con: Zif = Vg/Ig

¿Cómo hará la medición de Ig?

a) Para S1 cerrado:

VO = 4.61 VIG = 27.207 µAVG = 800 mV

Por lo tanto:

Rm = 4.61 V/27.207 µA = 169.44 KΩZi = 800 mV/27.207 µA = 29.40 KΩ

b) Para S1 abierto:

A

BC

D

VO = 821 mVIG = 28.122 µAVG = 799 mV

Por lo tanto:

Rmf = 821 mV /28.122 µA = 29.19 KΩZif = 799 mV /28.122 µA = 28.41 KΩ

Para hacer la medición de IG se conectó el multímetro entre la resistencia de 10 KΩ y el condensador de 10 µF que esta alimentado por el generador de funciones.

4.- Para cada uno de los pasos 3ª y 3b, mida la respuesta en frecuencia del circuito y la impedancia de entrada:

Recomendación: Haga sólo las mediciones de tensión y deje los cálculos para el informe.

F(Hz)

20 100 200 1K 2K 5K

3 a Rm 169.18 169.10

169.08 169.82 169.16 169.27

3 a Zi 29.487 29.409

29.405 29.406 29.419 29.439

3 b

Rmf 29.179 29.196

29.193 29.192 29.210 29.209

3 b

Zif 28.537 28.450

28.447 28.446 28.463 28.426

F(Hz)

10K 20K 50K 70K 100K 150K

3 a Rm 169.21 168.74

167.20 165.61 164.66 156.20

3 a Zi 29.391 29.374

29.361 29.341 29.301 29.228

3 b

Rmf 29.226 29.206

29.209 29.165 29.169 29.144

3 b

Zif 28.443 28.423

28.426 28.418 28.422 28.432

INFORME FINAL:

1.- Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales.

Mediciones

Valor teórico Valor experimental

VA 1.53 V 1.471 VVB 2.62 V 2.682 VVC 3.72 V 3.886 VVD 0.81 V 0.802 V

Con S1 AbiertoVO 3.7 V 821 mVIG 7 µA 28.122 µAVG 70.6 mV 799 mV

Con S2 CerradoVO 3.76 V 4.61 VIG 6.14 µA 27.207 µAVG 70.6 mV 800 mV

2.- Indique la forma de realimentación que se han hecho en el paso 3 del experimento.

a) S1 abierto

Rmf = V 0Ig

Rmf = 821mV

28.122∗10−6

Rmf =29.19 KΩ

b) S2 cerrado

Rmf = V 0Ig

Rmf = 4.71V

27.207∗10−6

Rmf =169.44 KΩ

3.- ¿Cuál es el método que ha empleado para medir la impedancia de entrada? Explique el fundamento teórico para ello.

El método utilizado para hallar la obedece a la conocida Ley de Ohm, donde el producto de la intensidad de la corriente y la resistencia eléctrica es el voltaje. En este caso para hallar la impedancia de entrada, se procedió a dividir el voltaje de entrada (VG) y la intensidad de corriente de entrada (IG); el cociente nos daría el valor aproximado de la impedancia de entrada.

4.- ¿Cómo haría la medición de impedancia de salida?

Tomando o desconectando la señal de entrada haciéndola cero (0), para poder medir el Zo

5.- Haga el gráfico de la respuesta en frecuencia de la transrresistencia para cada caso. Y explique por qué tiene la forma medida?

Respuesta en frecuencia de la transrresistencia cuando el interruptor S1 está cerrado:

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 1600000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Frecuencia (Hz)

Tran

srre

sist

enci

a

De este gráfico se puede decir que el punto más alto de la transrresistencia ocurre cuando la frecuencia es de 20 Hz, a partir de ese punto la transrresistencia disminuirá a medida que la frecuencia aumente.

Respuesta en frecuencia de la transrresistencia cuando el interruptor S1 está abierto:

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 16000029.1

29.12

29.14

29.16

29.18

29.2

29.22

29.24

Frecuencia (Hz)

Tran

srre

sist

enci

a

De este gráfico se puede decir la transrresistencia aumentará a medida que la frecuencia aumente hasta 1KHz, el cual será su punto más alto. A partir de allí, la transrresistencia disminuirá conforme la frecuencia aumente.6.- Indique sus observaciones y conclusiones del experimento.

CONCLUSIONES

Estabiliza la ganancia, pero hay que utilizar múltiples etapas porque también disminuye la ganancia.

El proceso consiste en retroactuar sobre alguna entrada del sistema un voltaje proporcional a la salida o resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección del cambio de la salida. Mejora las impedancias de entrada y de salida

OBSERVACIONES

Se puede usar realimentación negativa para controlar sistemas como: control de temperatura mediante termostato, lazos de seguimiento de fase, etc.

Reduce la sensibilidad del sistema a variaciones de parámetros.

Aumenta el ancho de banda.

Reduce la distorsión no lineal.