Comentarios positivos

Como hemos visto, la retroalimentación negativa es un principio increíblemente útil cuando se aplica a amplificadores operacionales. Es lo que nos permite crear todos estos circuitos prácticos, pudiendo establecer con precisión ganancias, tasas y otros parámetros importantes con solo unos pocos cambios de valores de resistencia. La retroalimentación negativa hace que todos estos circuitos sean estables y autocorregibles.

El principio básico de la retroalimentación negativa es que la producción tiende a conducir en una dirección que crea una condición de equilibrio (equilibrio). En un circuito de amplificador operacional sin retroalimentación, no hay ningún mecanismo correctivo y el voltaje de salida se saturará con la menor cantidad de voltaje diferencial aplicado entre las entradas. El resultado es un comparador:

Con retroalimentación negativa (el voltaje de salida se “retroalimenta” de alguna manera a la entrada inversora), el circuito tiende a evitar que conduzca la salida a la saturación total. Más bien, el voltaje de salida se maneja solo tan alto o tan bajo como sea necesario para equilibrar los voltajes de las dos entradas:

Ya sea que la salida se retroalimente directamente a la entrada inversora (-) o se acople a través de un conjunto de componentes, el efecto es el mismo:la ganancia de voltaje diferencial extremadamente alta del amplificador operacional será "domesticada" y el circuito responderá de acuerdo con a los dictados del "bucle" de retroalimentación que conecta la salida a la entrada inversora.

¿Cómo funciona la retroalimentación positiva en un amplificador operacional?

Otro tipo de retroalimentación, a saber, retroalimentación positiva , también encuentra aplicación en circuitos de amplificadores operacionales. A diferencia de la retroalimentación negativa, donde el voltaje de salida se "retroalimenta" a la entrada inversora (-), con la retroalimentación positiva, el voltaje de salida se enruta de alguna manera a la entrada no inversora (+). En su forma más simple, podríamos conectar un trozo de cable recto desde la salida a la entrada no inversora y ver qué sucede:

La entrada inversora permanece desconectada del circuito de retroalimentación y está libre para recibir un voltaje externo. Veamos qué sucede si conectamos a tierra la entrada inversora:

Con la entrada inversora conectada a tierra (mantenida a cero voltios), el voltaje de salida será dictado por la magnitud y polaridad del voltaje en la entrada no inversora. Si ese voltaje resulta ser positivo, el amplificador operacional también impulsará su salida positiva, alimentando ese voltaje positivo de nuevo a la entrada no inversora, lo que resultará en una saturación de salida positiva completa. Por otro lado, si el voltaje en la entrada no inversora comienza en negativo, la salida del amplificador operacional se dirigirá en la dirección negativa, retroalimentando a la entrada no inversora y dando como resultado una saturación negativa total.

Lo que tenemos aquí es un circuito cuya salida es biestable :estable en uno de dos estados (saturado positivo o saturado negativo). Una vez que ha alcanzado uno de esos estados saturados, tenderá a permanecer en ese estado, sin cambios. Lo que se necesita para que cambie de estado es un voltaje colocado en la entrada inversora (-) de la misma polaridad, pero de una magnitud ligeramente mayor. Por ejemplo, si nuestro circuito está saturado a un voltaje de salida de +12 voltios, se necesitará un voltaje de entrada en la entrada inversora de al menos +12 voltios para que la salida cambie. Cuando cambie, se saturará completamente en negativo.

¿Qué utilidad tienen los comentarios positivos?

Un amplificador operacional con retroalimentación positiva tiende a permanecer en cualquier estado de salida en el que ya se encuentre. Se “engancha” entre uno de dos estados, saturado positivo o saturado negativo. Técnicamente, esto se conoce como histéresis .

La histéresis puede ser una propiedad útil para un circuito comparador. Como hemos visto antes, los comparadores se pueden utilizar para producir una onda cuadrada a partir de cualquier tipo de entrada de forma de onda en rampa (onda sinusoidal, onda triangular, onda de diente de sierra, etc.). Si la forma de onda de CA entrante está libre de ruido (es decir, una forma de onda "pura"), un simple comparador funcionará bien.

Sin embargo, si existe alguna anomalía en la forma de onda, como armónicos o "picos" que hacen que el voltaje suba y baje significativamente dentro del período de tiempo de un solo ciclo, la salida de un comparador puede cambiar de estado inesperadamente:

Cada vez que hay una transición a través del nivel de voltaje de referencia, no importa cuán pequeña sea esa transición, la salida del comparador cambiará de estado, produciendo una onda cuadrada con "fallas".

Si agregamos un poco de retroalimentación positiva al circuito comparador, introduciremos histéresis en la salida. Esta histéresis hará que la salida permanezca en su estado actual a menos que el voltaje de entrada de CA experimente un mayor cambio de magnitud.

Lo que crea esta resistencia de retroalimentación es una referencia dual para el circuito comparador. El voltaje aplicado a la entrada no inversora (+) como referencia que comparar con el voltaje de CA entrante cambia según el valor del voltaje de salida del amplificador operacional. Cuando la salida del amplificador operacional está saturada en positivo, el voltaje de referencia en la entrada no inversora será más positivo que antes. Por el contrario, cuando la salida del amplificador operacional está saturada en negativo, el voltaje de referencia en la entrada no inversora será más negativo que antes. El resultado es más fácil de entender en un gráfico:

Cuando la salida del amplificador operacional está saturada en positivo, el voltaje de referencia superior está en efecto y la salida no caerá a un nivel de saturación negativo a menos que la entrada de CA aumente por encima ese nivel de referencia superior. Por el contrario, cuando la salida del amplificador operacional está saturada en negativo, el voltaje de referencia más bajo está en efecto y la salida no aumentará a un nivel de saturación positivo a menos que la entrada de CA caiga por debajo de ese nivel de referencia más bajo. El resultado es una salida de onda cuadrada limpia nuevamente, a pesar de cantidades significativas de distorsión en la señal de entrada de CA. Para que una "falla" haga que el comparador cambie de un estado a otro, tendría que ser al menos tan grande (alto) como la diferencia entre los niveles de voltaje de referencia superior e inferior, y en el momento correcto. para cruzar ambos niveles.

Otra aplicación de la retroalimentación positiva en circuitos de amplificadores operacionales es la construcción de circuitos osciladores. Un oscilador es un dispositivo que produce una tensión de salida alterna (CA), o al menos pulsante. Técnicamente, se conoce como astable dispositivo:sin estado de salida estable (sin equilibrio alguno). Los osciladores son dispositivos muy útiles y se fabrican fácilmente con solo un amplificador operacional y algunos componentes externos.

Cuando la salida es positiva saturada, el V _ref será positivo y el condensador se cargará en una dirección positiva. Cuando V _rampa excede V _ref por el margen más pequeño, la salida se saturará en negativo y el condensador se cargará en la dirección opuesta (polaridad). La oscilación se produce porque la retroalimentación positiva es instantánea y la retroalimentación negativa se retrasa (por medio de una constante de tiempo RC). La frecuencia de este oscilador se puede ajustar variando el tamaño de cualquier componente.

REVISAR:

• La retroalimentación negativa crea una condición de equilibrio (equilibrio). La retroalimentación positiva crea una condición de histéresis (la tendencia a "engancharse" en uno de dos estados extremos).
• Un oscilador es un dispositivo que produce una tensión de salida alterna o pulsante.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de circuitos OpAmp de retroalimentación positiva