¿Cuándo será inestable un circuito amplificador de retroalimentación negativa?

Un circuito amplificador de retroalimentación negativa puede volverse inestable y oscilar cuando la ganancia del bucle (la ganancia de todo el circuito de retroalimentación) excede la unidad (1) a una frecuencia particular. Aquí hay un desglose:

Comprensión de la ganancia del bucle:

* Ganancia de bucle abierto (A): Ésta es la ganancia del propio amplificador sin ninguna retroalimentación.

* Factor de retroalimentación (β): Esto representa la fracción de la señal de salida que se devuelve a la entrada.

* Ganancia de bucle (T): El producto de la ganancia en bucle abierto y el factor de retroalimentación (T =Aβ).

Condiciones de estabilidad:

* Operación estable: Cuando la ganancia del bucle es menor que la unidad (T <1) en todas las frecuencias, el amplificador es estable. La retroalimentación reduce efectivamente la ganancia general y evita oscilaciones.

* Operación inestable (oscilación): Cuando la ganancia del bucle alcanza o excede la unidad (T ≥ 1) en una frecuencia particular, el amplificador se vuelve inestable. Esto significa que el bucle de retroalimentación amplifica la señal en lugar de reducirla, lo que genera oscilaciones.

Factores que contribuyen a la inestabilidad:

1. Cambio de fase: Para que se produzcan oscilaciones, la señal de retroalimentación debe estar en fase con la señal de entrada a una frecuencia particular. Esto suele ocurrir cuando el amplificador u otros componentes del circuito de retroalimentación introducen un cambio de fase significativo.

2. Respuesta de frecuencia: La ganancia en bucle abierto y el factor de retroalimentación pueden variar con la frecuencia. Si la ganancia del bucle llega a ser mayor que la unidad a una frecuencia donde hay un cambio de fase suficiente, el amplificador oscilará.

3. Valores de los componentes: Los valores de resistencias, condensadores y otros componentes pueden afectar el cambio de fase y la ganancia del bucle de retroalimentación, influyendo en la estabilidad.

Consecuencias de la inestabilidad:

* Oscilaciones no deseadas: El amplificador produce una señal de salida continua incluso sin señal de entrada.

* Salida distorsionada: Las oscilaciones pueden distorsionar la señal de salida deseada.

* Daños a los componentes: En casos severos, las oscilaciones pueden causar corrientes y voltajes excesivos, dañando potencialmente el amplificador u otros circuitos conectados.

Abordar la inestabilidad:

* Compensación de frecuencia: A menudo se emplean técnicas para garantizar que la ganancia del bucle permanezca por debajo de la unidad en todas las frecuencias. Por lo general, esto implica agregar condensadores para crear un polo dominante en la respuesta de frecuencia del amplificador, reduciendo la ganancia en frecuencias más altas donde los cambios de fase se vuelven significativos.

* Selección adecuada de componentes: La selección cuidadosa de los componentes puede minimizar los cambios de fase y garantizar que el factor de retroalimentación sea apropiado.

* Análisis de circuito cerrado: Las simulaciones o el análisis teórico del sistema de circuito cerrado (incluida la retroalimentación) pueden ayudar a predecir posibles problemas de estabilidad antes de construir el circuito.

En resumen, La inestabilidad en los amplificadores de retroalimentación negativa surge cuando la ganancia del bucle alcanza o excede la unidad en una frecuencia donde hay un cambio de fase significativo. Comprender estos conceptos e implementar técnicas de diseño apropiadas es crucial para lograr un funcionamiento estable y confiable del amplificador.