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Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica EXPERIENCIA N° 2 - Previo AMPLIFICADOR REALIMENTADO AUTOR Cristobal Ramos, Jorge Moises - 20184060F - [email protected] CÁTEDRA LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II - EE 458 N

VI CICLO – SEMESTRE 2021-2 DOCENTE BEAU H. FLORES ATOCHE

LIMA – PERÚ 2021

Informe Previo No.2: “Amplificador Realimentado” Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Electrónica II (EE442-M) - 2018-I Cristóbal Ramos Jorge Moisés [email protected] Abstract- The main objective of this experience is to design, simulate, implement, and analyze an amplifier, with negative feedback using a differential amplifier in a linear regime, all this through the circuit proposed in experience No. 2

Considérese el amplificador no inversor de la figura anterior los voltajes Vs, Vf y Ve están relacionados entre sí de la siguiente manera:

Keywords- función de Transferencia, Polos, Ceros, Estabilidad, Ganancia, Frecuencia media, Frecuencia de Corte.

Las relaciones de entrada y salida descritas con estas ecuaciones se pueden representar mediante La retroalimentación es de uso común en los un diagrama de bloques, según se muestra en la circuitos de amplificación. Una señal figura anterior. El voltaje Ve, que es la diferencia proporcional a la salida se compara con una señal de Vs y Vf, es amplificado por la de entrada o referencia, a fin de obtener una salida deseada del amplificador. La diferencia ganancia de voltaje A. La señal de entre las señales de entrada y salida de retroalimentación Vf es proporcional al voltaje de retroalimentación, conocida como señal de error, salida, y es retroalimentada al lado de la entrada. es amplificada por el amplificador. Existe 2 tipos Por tanto, el amplificador alimenta el voltaje de de realimentación: retroalimentación negativa y salida de regreso al lado de la entrada y compara voltajes. retroalimentación positiva.  Amplificadores Realimentados

I.

INTRODUCCIÓN

II.

OBJETIVO

En el diseño de los amplificadores, la retroalimentación se aplica para el efecto de una o más de las propiedades siguientes:

Implementar, simular y analizar un amplificador, con realimentación negativa usando una 1) Desensibiliza la ganancia: Hace el valor de la estructura diferencial en régimen lineal. ganancia menos sensible a las variaciones en el valor de los componentes del circuito, tales como la variación de temperatura. III. RETROALIMENTACION 2) Reduce la distorsión no lineal: Hace la salida proporcional a la proporcional a la entrada, en otras palabras, hace a la ganancia, hace a la ganancia del valor del nivel de señal. 3) Reduce el efecto del ruido: Como señales eléctricas indeseables generadas por los componentes del circuito y de la interferencia externa.

Figura 1: En la siguiente figura nos muestra la representación de un amplificador operacional no inversor con su diagrama de bloques

4) Controla las impedancias de entrada y de salida: Al seleccionarse una topología de retroalimentación apropiada, puede hacerse que las impedancias de entrada y salida aumenten o disminuyan según se desee. Las topologías de los amplificadores realimentados son las siguientes: 

Amplificador de tensión realimentación de tensión en serie.

con

  

Amplificador de transconductancia con realimentación corriente en serie. Amplificador de corriente con realimentación de corriente en paralelo. Amplificador de transresistencia con realimentación de tensión en paralelo. IV. DESARROLLO

 Además:  Luego:

a) Analice la estabilidad del sistema realimentado con 4 ceros y 4 polos en el lado de baja frecuencia correspondiente al amplificador usado en esta experiencia.

 Uniendo (0), (1) y (2), se obtiene la función de transferencia del amplificador en frecuencias medias:

 Sea la función de Trasferencia:

 Se deben tener en cuentas las siguientes También, cuando [S -> Infinito], se tendrá: consideraciones:  Si se desea que el sistema sea estable se es necesario que los polos se encuentren en el semiplano izquierdo de las raíces.  Los ceros de la función no deben atraer a los polos hacia el lado derecho de las raíces, pues el sistema se tornaría inestable.

 Reemplazando Valores se obtiene (sol. Teórica):

 La estabilidad también depende de la ganancia deseada (k), pues a mayor ganancia el sistema se vuelve más inestable. 

 Realizando la simulación de la función de Transferencia V (13) /V (1):

b) Obtenga la función de transferencia del amplificador para la zona de frecuencias medias.

Diagramas Bode – V (13) /V (1): función de Transferencia

Entonces, usando un Amplificador OPAM (Ideal), se obtienen las siguientes expresiones para frecuencia media

 Se puede observar de la figura que para frecuencias medias su ganancia es constante entonces la función de transferencia del amplificador será su ganancia que es 10.88 dB 

c) Diseñe y analice el circuito amplificador propuesto, bajo las siguientes premisas: Fuente de Operación DC: 12V, Carga 15 KΩ Señal de pruebas 400 mVp a 1 KHz Corrientes mayores o iguales a 1 mA Frecuencia de corte fi = 100 Hz y fs = 10 Khz Ganancia a frecuencias medias 10 (aprox)

     

 Realizando la simulación en NI Multisim – DC:  Completando la Tabla 5.b: V3 10.03V V5 9.71V V8 -9.91V V9 -10.57V V16 -10.58V V2 45.47mV V6 41.15mV V+ 12V V-12V c) Conecte la fuente V1 con una señal de 0.4 Vp y 1 KHz; anote en AC. V V1 V V1 V1 V1 V1 V1 2 1 7 3 0 4 8 3

 Realizando la simulación en NI Multisim – AC:

Circuito Implementado – NI Multisim V.

PROCEDIMIENTO

a) Armar, en el simulador, el circuito propuesto, Construirlo tal que la tensión del nodo 10 (V10) sea nula.  Circuito Implementado en la Sección Anterior b) Comprobar los voltajes de polarización de acuerdo con su diseño; si son próximos, prosiga: V3

V5

V8

V9

V1 6

V2

V6

V+

V-

 Completando la Tabla 5.c: V2 931.189m V V6 924.295m V V3 401.86mV V18 36784mV V4 924.85mV V10 10.14V V13 10.08V V17 26.34mV V11 10.42 V12 10.12V

d) Efectúe un barrido de frecuencias y anote: V2 5HZ

14.730 mV 50HZ 145.20 mV 100HZ 280.805 mV 503.217 200 HZ mV 500 815.803 HZ mV

V6

V3

V18

V10

V13

14.729 mV 144.64 mV 279.098 mV 500.052 mV 810.705 mV 899.636 mV

542.67 uV 39.96 mV 98.92 mV 184.77 mV 308.35 mV 368.04 mV

502.19 uV 37.12 mV 90.99 mV 167.69 mV 278.55 mV 334.91 mV

18.51 mV 914.31 mV 2.495 V

871.26 uV 389.75 mV 1.711 V

401.11 mV

10.29 V 10.26 V

5.175 V 4.572 V 8.824 V 8.632 V 9.853 V 9.767 V

800 HZ 1.2 K HZ

905.816 mV 945.910 mV

938.226 mV

435.75 mV

5 K HZ

937.230 mV 850.549 mV

1.201 V 1.144 V 10.34 V

10.33

10 K HZ

981.218 mV 986.047 mV

2.098 V 2.006 V 9.462 V

9.463 V

20 K HZ

992.227 mV

660.559 mV

3.129 V 2.993 V 7.579 V

7.579 V

30 K HZ

995.429 mV

528.918 mV

3.567 V 3.413 V 6.320 V

6.320 V

40 K HZ

997.048 mV

447.069 mV

3.771 V 3.608 V 5.568 V

5.568 V

80 K HZ

999.009 mV

320.762 mV

4.004 V 3.832 V 4.48431 4.48430 V V

100 K HZ

999.279 mV

299.656 mV

4.034 V 3.861 V 4.313 V

VI.

4.313 V

REFERENCES

[1] Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith, Circuitos Microelectrónicos, 4ta edición, México, ed. O edición, México, ed. Oxford University, 1999. [2] Albert Paul Malvino, Principios de Electrónica, 6ta edición, Madrid, España, ed. McGraw-Hill/Interamericana de España, 2000. [3] Katsuhiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna, 5ta edición, Madrid, ed. Pearson Education, 2010....