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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 1 CAP. 3 REALIMENTAÇÃO.

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1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 1 CAP. 3 REALIMENTAÇÃO

2 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 2 INTRODUÇÃO Realimentação: uma amostra do sinal de saída é incorporada à entrada Realimentação: Positiva (regenerativa) Negativa (degenerativa) Vantagens da realimentação negativa Estabilização do ganho Redução da distorção não linear Redução 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

3 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES ESTRUTURA GERAL DA REALIMENTAÇÃO A xfxf xsxs xoxo xixi + - : fator de realimentação A: ganho do amplificador x i =x s -x f x o =Ax x f = x o A = ganho de malha 1+ A = quantidade de realimentação A f = ganho de malha fechada

4 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 4 Se A >> 1 A f 1/ O ganho é totalmente determinado pelo elo de realimentação Se A >> 1 x f x s ( x f é uma réplica de x s.)

5 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 5 Exemplo: Z in = Z O =0 xsxs xfxf R2R2 R1R1 RLRL xoxo i= RR AR 1 A Aβ1 A AfAf RR R β A xfxf xsxs xoxo xixi + -

6 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES ALGUMAS PROPRIEDADES DA REALIMENTAÇÃO NEGATIVA a) Dessensibilidade do ganho Exemplo xsxs xfxf R 9R xoxo A=10000 =0.1

7 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 7 b) Extensão da largura de banda xsxs R1R1 R2R2 xoxo A(s) ω 3dB ω 3dBf βωAωβA1ω 3dBO O3dBf op amp amp malha fechada Freqüência de corte do amplificador realimentado Freqüência de corte do amp. op.

8 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 8 c) Redução na distorção S fb SiSi SoSo + - a S S o1 S o2 -S o1 -S o2 a2a2 a 3 =0 inclinação a 1 a2a2 a 3 =0 S SoSo Característica de transferência do amplificador básico

9 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 9 S o1 S o2 -S o1 -S o2 A2A2 A 3 =0 Slope A 1 SiSi SoSo A2A2 A 3 =0 Característica de transferência do amplificador básico

10 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES AS QUATRO TOPOLOGIAS BÁSICAS DA REALIMENTAÇÃO a) Realimentação série-paralelob) Realimentação paralelo-série

11 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 11 c) Realimentação série-séried) Realimentação paralelo-paralelo

12 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO SÉRIE-PARALELO Situação ideal

13 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 13 Situação real: a malha de realimentação carrega o amplificador básico a malha de realimentação afeta os valores de A, R i,, e R o considerar o efeito de R s e R L Problema: Determinar o circuito A e o circuito Parâmetros h são adequados para representar a rede de realimentação pois as variáveis independentes são a corrente de entrada e a tensão de saída

14 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 14 Parâmetros h h 11 h 12 V 2 h 21 I 1 h 22 V1V1 V2V2 I1I1 I2I Nota: h 11 : V/A impedância de entrada h 22 : A/V admitância de saída h 12 : V/V ganho de tensão reverso h 21 : A/A ganho de corrente

15 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 15

16 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 16 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros h 11 e h 22 Observações: R i e R o são as resistências de entrada e de saída do circuito A R if e R of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo R s e R L

17 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 17

18 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 18 Exemplo

19 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 19 Exemplo: Determinar a corrente CC em cada TBJ, V O, A,, A f, R in, R out 10,7 V

20 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO SÉRIE-SÉRIE Situação ideal

21 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 21 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

22 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 22 Parâmetros z I2I2 z 11 z 12 I 2 z 21 I 1 z 22 V1V1 V2V2 I1I

23 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 23

24 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 24 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros z 11 e z 22 Observações: R i e R o são as resistências de entrada e de saída do circuito A R if e R of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo R s e R L

25 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 25

26 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 26 Exemplo 8.2 (Sedra)

27 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO PARALELO-PARALELO Situação ideal

28 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 28 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

29 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 29 Parâmetros y y 21 V 1 y 22 V2V2 I2I2 + - y 12 V 2 y 11 V1V1 I1I1 + -

30 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 30 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros y 11 e y 22 Observações: R i e R o são as resistências de entrada e de saída do circuito A R if e R of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo R s e R L

31 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 31

32 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 32 Exemplo 8.3 (Sedra): Determinar o ganho de tensão, R in e R out. V CC =12 V R C = 4,7 k R B = 47 k R S = 10 k

33 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO PARALELO-SÉRIE Situação ideal

34 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 34 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

35 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 35 Parâmetros g I2I2 g 12 I 2 g 11 V1V1 I1I1 + - g 22 g 21 V 1 V2V2 + -

36 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 36 Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros g 11 e g 22 Observações: R i e R o são as resistências de entrada e de saída do circuito A R if e R of são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo R s e R L

37 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 37

38 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 38 Exemplo 8.4 (Sedra): Determinar o ganho de corrente, R in e R out.

39 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 39 Modelo de pequenos sinais Circuito A

40 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 40 Circuito para determinar Circuito para determinar R out

41 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES DETERMINAÇÃO DIRETA DO GANHO DE MALHA A(s) (s) RLRL VsVs VxVx R IS ViVi VoVo VrVr 1. Zerar a fonte 2. Abrir o elo de realimentação em um ponto arbitrário 3. Inserir uma fonte de teste 4. Ligar à saída do elo de realimentação uma impedância igual àquela vista antes de abrir a realimentação

42 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 42 Análise

43 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 43 Exemplo R 1 R 2 + S v v O P A R ID v x v O + R v r R 1 R 3 R A

44 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES ESTABILIDADE Função de transferência de malha fechada Hipóteses: ganho CC constante pólos e zeros em altas freqüências (s) constante em baixas freqüências A(s) (s) constante e positivo em baixas freqüências

45 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 45 ANÁLISE EM ALTAS FREQÜÊNCIAS Em regime permanente senoidal Ganho de malha A estabilidade do amplificador realimentado é determinada pelo modo como o ganho de malha varia com a freqüência

46 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 46 é um número real negativo Realimentação positiva Freqüência na qual a fase é 180º Ainda estável Oscilação sustentada em Oscilação com amplitude crescente

47 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 47 DIAGRAMA DE NYQUIST Gráfico polar de L(j ) com a freqüência como parâmetro

48 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES O EFEITO DA REALIMENTAÇÃO SOBRE OS PÓLOS plano s j j j

49 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 49 Os pólos de um amplificador realimentado são as raízes de sua equação característica: AMPLIFICADORES COM PÓLO SIMPLES

50 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 50 Graficamente Lugar das raízes plano s j

51 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 51 AMPLIFICADORES COM DOIS PÓLOS Equação característica Os pólos de malha fechada são dados por

52 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 52 Lugar das raízes j Forma da equação característica j 0

53 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 53 Módulo da resposta em freqüência Q < 0.5 pólos reais Q = 0.5 pólos reais e iguais Q > 0.5 pólos complexos conjugados

54 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 54 Exemplo 8.5 (Sedra)

55 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 55 Lugar das raízes

56 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 56 AMPLIFICADORES COM TRÊS OU MAIS PÓLOS

57 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES ESTABILIDADE USANDO AS CURVAS DE BODE Margens de ganho e de fase

58 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 58

59 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES COMPENSAÇÃO EM FREQÜÊNCIA


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