TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES CAP. 3 REALIMENTAÇÃO TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.1 ESTRUTURA GERAL DA REALIMENTAÇÃO  A  xf xs xo xi + - : fator de realimentação A: ganho do amplificador xi=xs-xf xo=Ax xf =xo A = ganho de malha 1+ A = quantidade de realimentação Af = ganho de malha fechada TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Se A >> 1  Af  1/  O ganho é totalmente determinado pelo elo de realimentação Se A >> 1  xf  xs ( xf é uma réplica de xs.) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Exemplo: Zin =  ZO=0 xs xf R2 R1 RL xo i=0 2 1 R AR A β Af + =   A  xf xs xo xi + - TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.2 ALGUMAS PROPRIEDADES DA REALIMENTAÇÃO NEGATIVA a) Dessensibilidade do ganho Exemplo A=10000 =0.1 xs xf R 9R xo TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES b) Extensão da largura de banda xs R1 R2 xo A(s) op amp amp malha fechada ( ) βω A ω β 1 3dB O 3dBf » + = Freqüência de corte do amplificador realimentado ω 3dBf ω 3dB Freqüência de corte do amp. op. TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

Característica de transferência do amplificador básico c) Redução na distorção   Sfb Si So + - a S So1 So2 -So1 -So2 a2 a3=0 inclinação a1 S So Característica de transferência do amplificador básico TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES So1 So2 -So1 -So2 A2 A3=0 Slope A1 Si So Característica de transferência do amplificador básico TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.3 AS QUATRO TOPOLOGIAS BÁSICAS DA REALIMENTAÇÃO a) Realimentação série-paralelo b) Realimentação paralelo-série TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES c) Realimentação série-série d) Realimentação paralelo-paralelo TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.4 AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO SÉRIE-PARALELO Situação ideal TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

Problema: Determinar o circuito A e o circuito  Situação real: a malha de realimentação carrega o amplificador básico a malha de realimentação afeta os valores de A, Ri,, e Ro considerar o efeito de Rs e RL 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Parâmetros h h11 h12V2 h21I1 h22 V1 V2 I1 I2 + -   Nota: h11: V/A impedância de entrada h22: A/V admitância de saída h12: V/V ganho de tensão reverso h21: A/A ganho de corrente TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros h11 e h22 Observações: Ri e Ro são as resistências de entrada e de saída do circuito A Rif e Rof são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo Rs e RL TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Exemplo TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Exemplo: Determinar a corrente CC em cada TBJ, VO, A, , Af, Rin, Rout 10,7 V TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.5 AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO SÉRIE-SÉRIE Situação ideal TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Parâmetros z z11 z12I2 z21I1 z22 V1 V2 I1 + -   I2 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros z11 e z22 Observações: Ri e Ro são as resistências de entrada e de saída do circuito A Rif e Rof são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo Rs e RL TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.6 AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO PARALELO-PARALELO Situação ideal TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Parâmetros y y21V1 y22 V2 I2 + - y12 V2 y11 V1 I1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros y11 e y22 Observações: Ri e Ro são as resistências de entrada e de saída do circuito A Rif e Rof são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo Rs e RL TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Exemplo 8.3 (Sedra): Determinar o ganho de tensão, Rin e Rout. VCC=12 V RC = 4,7 k RB = 47 kW RS = 10 kW TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.7 AMPLIFICADOR COM REALIMENTAÇÃO PARALELO-SÉRIE Situação ideal TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Parâmetros g I2 g12I2 g11 V1 I1 + - g22 g21V1 V2   TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Conclusões: O efeito de carregamento da malha de realimentação é representado pelos parâmetros g11 e g22 Observações: Ri e Ro são as resistências de entrada e de saída do circuito A Rif e Rof são as resistências de entrada e de saída do amplificador realimentado incluindo Rs e RL TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Exemplo 8.4 (Sedra): Determinar o ganho de corrente, Rin e Rout. TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

Circuito para determinar b Circuito para determinar Rout TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.8 DETERMINAÇÃO DIRETA DO GANHO DE MALHA 1. Zerar a fonte S A(s) b (s) + - RL Vs Vx RIS Vi Vo Vr 3. Inserir uma fonte de teste 2. Abrir o elo de realimentação em um ponto arbitrário 4. Ligar à saída do elo de realimentação uma impedância igual àquela vista antes de abrir a realimentação TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Análise TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.9 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 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 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

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

3.10 O EFEITO DA REALIMENTAÇÃO SOBRE OS PÓLOS plano s j  TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

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

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

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

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

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

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Lugar das raízes TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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

TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.11 ESTABILIDADE USANDO AS CURVAS DE BODE Margens de ganho e de fase TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 3.12 COMPENSAÇÃO EM FREQÜÊNCIA TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES