Retroalimentacion negativa paralelo y serie - Ricardo Hernandez

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5.1 Conexión serie – paralelo.
En la figura 5.8 se muestra la configuración serie – paralelo de un amplificador ideal con retroalimentación. Recuerde que esta configuración permite compara una porción del voltaje de salida con el voltaje de entrada (ver figura 5.6a y 5.7a).
Figura 5.8 Topología ideal para la conexión serie – paralelo.
El circuito de la figura 5.8 está formado por un amplificador de voltaje que posee una resistencia de entrada y una ganancia de voltaje de lazo abierto . Esta ganancia de voltaje está dada por la razón del voltaje de salida y el voltaje de error que está presente en la entrada del amplificador: 
[Ec. 5-6]
A partir de la ecuación 5-6 se puede escribir el voltaje de salida presente en el amplificador de la siguiente manera:[Ec. 5-7]
Este voltaje de salida proveniente del amplificador se le conecta la etapa de retroalimentación la cual toma una muestra del voltaje de salida, esta porción de voltaje forma lo que se conoce como voltaje de retroalimentación .El voltaje de retroalimentación es descrito como:
[Ec. 5-8]
El parámetro es una ganancia definida por la razón del voltaje de retroalimentación y el voltaje de salida, de tal forma que , por lo tanto su valor es adimensional por ser una relación entre dos voltajes. Ahora considere el voltaje de error que es la diferencia entre el voltaje de la señal de entrada y el voltaje de retroalimentación.
[Ec. 5-9]
Observe en la figura 5.8, como el voltaje de retroalimentación se aplica en serie con la fuente de entrada. Este hecho provoca que ante un incremento en el voltaje de salida, se presentara también un aumento del voltaje de retroalimentación, lo cual a su vez provocara una disminución en el voltaje de error debido a la retroalimentación negativa. Luego el voltaje de error más pequeño se amplifica generando un voltaje de salida que tiene un nivel todavía más bajo, lo cual significa que la señal de salida tiende a estabilizarse.
Ganancia de lazo para conexión serie – paralelo. 
La ganancia de voltaje de lazo cerrado del amplificador retroalimentado de la figura 5.8 se deduce a partir de las ecuaciones (Ec.5-7), (Ec.5-8) y (Ec.5-9).
[Ec. 5-10]
Que tienen la misma forma que la ganancia ideal de retroalimentación (Ec.1-6) definida en la unidad 1.
Impedancia de entrada para la conexión serie – paralelo. 
La impedancia de entrada es el valor de resistencia dinámica presente en la entrada del amplificador sin realimentar, en la figura 5.8 está representada como . El valor de esta resistencia dinámica se determinar a partir de la ecuación el amplificador retroalimentado de la figura 5.8 se deduce a partir de la ecuación 5-1, la cual establece esta impedancia como la relación entre el voltaje que entra al amplificador y la corriente de entrada; esto es:
[Ec. 5-11]
Lo primero es calcular el voltaje de entrada; debido a la conexión serie entre el bloque amplificador y el de retroalimentación, la tensión se puede calcular como:
[Ec. 5-12]
Con este valor de voltaje y aplicando la ley de ohm a la resistencia de entrada del bloque amplificador se tiene que el voltaje de error es:
[Ec. 5-13]
Ya se tiene el valor del voltaje de error. Ahora se debe determinar el voltaje de retroalimentación. Observe en la figura 5.8 que la red de retroalimentación está compuesta por una fuente de voltaje ideal, esto se hace debido a que la tensión de retroalimentación es un voltaje proporcional en un factor , por lo tanto el voltaje se expresa tal como se muestra en la ecuación 5-8, esto es, (). Ahora se toman las ecuaciones para los voltajes de error y retroalimentación y se sustituyen en la ecuación 5-12, reescribiéndose de la siguiente forma:
[Ec. 5-14]
Pero ¿cuál es valor de ? para responder a esta pregunta se debe recordar que el voltaje de salida del amplificador es el resultado de amplificar el voltaje de error por una ganancia de voltaje de lazo abierto (ecuación 5-7). Entonces sustituimos el valor de en la ecuación 5-14 y se tienen:
[Ec. 5-15]
Ahora según la ecuación 5-13 el voltaje de error es el producto de la corriente de entrada y la resistencia de entrada del amplificador de voltaje. Por lo tanto la ecuación 5-15 se puede reescribir como:
Finalmente se escribe la ecuación de impedancia de entrada en términos de y de 
[Ec. 5-16]
Esta última ecuación establece que la impedancia de entrada () del circuito retroalimentado, es la impedancia del amplificador de voltaje en lazo abierto sin retroalimentación (), multiplicada por el factor . Este factor es lo que se conoce como ganancia de retorno y es el factor que determina el grado de retroalimentación del circuito. Para el caso de la realimentación negativa . Por tanto esta retroalimentación tiende a aumentar la impedancia de entrada con respecto al amplificador sin realimentar. 
Este efecto de incrementar la impedancia es deseable en un amplificador de voltaje ya que esta característica elimina los efectos de carga en la fuente de señal de entrada debido al amplificador.
Impedancia de salida para la conexión serie – paralelo. 
La impedancia de salida para esta configuración se determina mediante el método estudiado en la el capítulo 5.1 esto es:
La impedancia de salida se determina en las terminales de salida viendo hacia atrás al sistema con la señal aplicada igual a cero.
Puesto que la señal de salida es un voltaje, la resistencia de carga de la figura 5.8 se sustituye por una fuente de voltaje de prueba , anulando el voltaje de entrada, tal como se muestra en la figura 5.9.
Figura 5.9 Resistencia de salida ideal para la conexión serie – paralelo.
Una vez hecho esto, se calcula la corriente de prueba , para después determinar la impedancia de salida con .
Observe que la rama que entra en el bloque de retroalimentación es un circuito abierto y está en paralelo con el resto del circuito, provocando que el voltaje este presente en el bloque de retroalimentación. Aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff a lo largo del circuito cerrado a la salida del amplificador (sin considerar la red de retroalimentación), se puede expresar como la suma de la tensión que cae en más la tensión de la fuente controlada.
[Ec. 5-17]
Ahora el voltaje de entrada está dado por , pero debido a que la señal de entrada se ha anulado se tiene que el voltaje de error es:
[Ec. 5-18]
Combinando las ecuaciones 5-17 y 5-18 se tiene lo siguiente:
[Ec. 5-19]
Ordenando los términos de e de la ecuación 5-19 se tiene:
Finalmente se tiene que la resistencia de salida (impedancia de salida) con todo y la retroalimentación es:
[Ec. 5-20]
La ecuación 5-20 muestra que la configuración serie – paralelo produce una disminución en la resistencia de salida cuando se compara con la salida del amplificador básico de voltaje. Esta condición es una propiedad deseable en un amplificador de voltaje. Esto elimina los efectos de carga en la señal de salida cuando se conecta la carga de salida. La figura 5.10 muestra el circuito equivalente para este amplificador de voltaje retroalimentado.
Figura 5.10 Circuito equivalente amplificador de voltaje en configuración serie – paralelo.
5.2 Calculo de ganancias de corriente y voltaje.
La figura XXX muestra un resumen de las cuatro posibles configuraciones en las que se puede conectar un amplificador operacional con realimentación negativa. Estas cuatro configuraciones ya se han analizado en las secciones anteriores asi como sus características.
Figura XXX Resumen de configuraciones retroalimentación negativa.
El cálculo de las ganancias, impedancias, voltajes y corrientes de las cuatro posibles configuraciones en las que se puede conectar un amplificador retroalimentado se puede realizar utilizando las fórmulas que se resumen en el siguiente cuadro.
Es importante recordar cuales son las unidades para la ganancia y para cada uno de los cuatro casos de la figura XXX. En la siguiente tabla se puede observar las unidades para estas configuraciones.
El esquema de cuadripolos con el que se realizóel análisis de las cuatro configuraciones de retroalimentación negativa son prácticas para deducir el conjunto de fórmulas y calcular sus parámetros más relevantes. 
Sin embargo existen un conjunto de configuraciones de retroalimentación con componentes reales. La figura xxx se muestran los cuatro tipos de realimentación negativa con componentes resistivos.
Figura XXX Resumen de configuraciones retroalimentación negativa.
A partir de estas configuraciones y con el conjunto de fórmulas obtenidas se pueden calcular los parámetros importantes. Por ejemplo:
Para el circuito con retroalimentación de la siguiente figura anterior determinar:
a) El tipo de retroalimentación.
b) El valor de la ganancia de retroalimentación 
c) La ganancia total del circuito retroalimentado 
a) El circuito tiene retroalimentación de voltaje en serie.
b) El valor de la ganancia de retroalimentación se determina mediante las formulas deducidas.
c) La ganancia total del circuito retroalimentado es: