Análisis de retroalimentación serie-derivación

Los circuitos microelectrónicos de Sedra/Smith presentan un método para analizar los circuitos de retroalimentación en serie-derivación separando el 'circuito A' del 'circuito B' en el que h11 y h22 se consolidan en el 'circuito A' junto con las resistencias de fuente y carga y h21 se descuida:ingrese la descripción de la imagen aquí

La ganancia de lazo abierto A está determinada por Vo/Vi:

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Todo tiene sentido hasta que presentan el siguiente circuito de ejemplo:

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Vuelven a dibujar el circuito para que el 'Circuito A' (a la izquierda) y el 'Circuito B' (a la derecha) se muestren claramente:

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He resaltado la parte que no entiendo. ¿Por qué R1, R2 y la fuente de entrada regresan a tierra? Si la combinación paralela de R1 y R2 constituye h11, entonces estas resistencias no deben volver a conectarse a tierra según la primera imagen que publiqué. Lo que parecen estar haciendo es esto:ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, la pregunta es: ¿cuál es la justificación para conectar h11 y Vi a tierra cuando no existe tal conexión en la primera imagen que publiqué?

¿Tiene una referencia en el libro para h 11 = R 1 / / R 2 o lo encontraste tu mismo? Parece que no puedo llegar a ese resultado.
La red de retroalimentación está compuesta por R1 y R2. La cantidad h11 es la impedancia vista mirando hacia la entrada con la salida en cortocircuito, por lo que es trivial mostrar que h11 = R1 || R2.
No es trivial para mí. La entrada termina en la puerta de Q1, que tiene una impedancia infinita en CC.
Lo siento, debería haber explicado que h11 corresponde solo a la red de retroalimentación (es decir, la red de retroalimentación separada del resto del circuito). Esta red de retroalimentación está compuesta únicamente por R1 y R2. Está resaltado en el cuadro azul en el circuito de ejemplo.
En la primera imagen, h11 y h22 pertenecen a la red de retroalimentación (el circuito B). Sin embargo, se consolidan en el circuito A con fines de análisis.
Eso tiene mucho más sentido. Voy a formular una respuesta.

Respuestas (1)

Comencé con el circuito equivalente completo de pequeña señal y verifiqué lo que están haciendo.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Reemplazar la red de retroalimentación con los parámetros híbridos produce:

esquemático

simular este circuito

Dónde h 11 = R 1 / / R 2 , h 12 = R 1 R 1 + R 2 y h 22 = R 1 + R 2 como probablemente hayas encontrado.

Así que creo que tu análisis es acertado. Creo firmemente que se trata de un error en el esquema de referencia.

También hay otra cosa que apunta a un error. Para que cualquier retroalimentación en serie-derivación funcione, necesita que el circuito 'A' tenga una entrada diferencial, y no una entrada de un solo extremo como se muestra en el diagrama. De lo contrario, no puede conectarlo en serie con otra cosa.

[EDITAR]

Tengo en mis manos la sexta edición del libro y noté que lo están haciendo correctamente en la Figura 10.16. Conectan la terminal negativa a tierra en los ejemplos 10.4, 10.5 para retroalimentación en serie-derivación.

Lo que también encontré fue que nuestro 'circuito A' real , tal como lo encontramos, no es de dos puertos y, por lo tanto, no puede representarse mediante parámetros h. Para ser de dos puertos, la corriente que fluye hacia la terminal de entrada positiva debe ser igual y opuesta a la corriente que fluye hacia la terminal negativa. Dado que la terminal de entrada positiva es flotante, nunca debería fluir corriente desde la terminal de entrada negativa . Creo que el autor lo 'arregló' cortando los terrenos de entrada y salida, convirtiéndolo en dos puertos. Sin embargo, al mismo tiempo, el autor también vinculó la entrada negativa y la salida negativa, lo que obviamente no es posible para la retroalimentación de derivación en serie como usted señaló.

Si bien esta acción convierte al amplificador en un amplificador de dos puertos, no conducirá a una representación correcta del circuito real. Sin embargo, puede ser una buena aproximación si la terminal de entrada negativa no conduce mucha corriente (si no lo hace, podemos ignorar esa corriente y tratar la entrada como un puerto).

La aplicación de la ley de corriente de Kirchoff a la siguiente región en azul muestra que la corriente a través de R D 1 debe ser igual a la corriente a través del terminal de entrada negativo (la suma de todas las corrientes en la región azul debe sumar 0).

Ley de corriente de Kirchoff

Así que si la corriente a través R D 1 puede ser limitado de alguna manera, podemos estar relativamente bien.

Si asumimos que la ganancia del 'circuito A' es grande, también podemos suponer que las entradas están prácticamente en cortocircuito. Entonces, para estimar la corriente que fluye desde la entrada negativa, podemos aplicar un voltaje V tanto a la entrada positiva como a la negativa y ver qué corriente recibimos R D 1 (y así a través de la entrada negativa).

Encontré (espero estar en lo correcto)

i = V gramo 01 gramo 01 ( h 11 + R D 1 ) + gramo metro 1 h 11 + 1

Parece que la aproximación se cumple para grandes gramo metro 1 , grande h 11 , grande R D 1 y pequeña gramo 01 (y pequeña V ). Esto está en línea con el diseño típico de este tipo de circuito.

No estoy seguro si el autor del libro se dio cuenta de esto. Personalmente, creo que compararon sus resultados con simulaciones y vieron que coincidían. Pero puramente teóricamente creo que hay algo fuera de lugar.

Con respecto a su último comentario, creo que el 'circuito A' tiene una entrada diferencial (una entrada en la puerta MOSFET y la otra en la fuente MOSFET). Una vez que h11 se mueve del 'circuito B' al 'circuito A', se conecta a la fuente MOSFET (como ha dibujado), y la terminal del 'circuito A' se mueve para abarcar h11.
La ganancia de bucle abierto, A, está determinada por Vo/Vi en el último diagrama que proporcionó. El problema es que, a menos que conecte h11 a tierra (lo que hacen los autores y no entiendo por qué), la salida se corta de la entrada y, por lo tanto, A = 0, lo que obviamente es incorrecto. Sin embargo, si esto es un error como sospecha, cometen el mismo 'error' varias veces a lo largo del capítulo, y dado que este es un libro de texto popular en su séptima edición, tiendo a sentir que tienen una razón legítima para conectar h11 a suelo.
Me refería a los + y - en el diagrama del circuito para el 'circuito A'. El signo menos está claramente destinado al símbolo de tierra de CA, pero esto significa que la entrada no es diferencial.
Sí, estoy de acuerdo, esta es toda la fuente de mi confusión. Pero como dije, me cuesta creer que lo estén arruinando.
Una posibilidad es que estén conectando a tierra la entrada negativa solo por analogía con el circuito original y para calcular la función de transferencia del 'circuito A'.
Pero, ¿por qué se les permite conectar a tierra la entrada negativa para calcular la función de transferencia del 'circuito A'? ¿Cuál es la justificación para poder hacer esto? No puedo simplemente conectar artificialmente dos nodos en un circuito, calcular una función de transferencia y luego esperar que esta sea la misma función de transferencia que habría calculado si no hubiera hecho esa conexión.
Si desea conocer el TF con la entrada diferencial , puede hacerlo si el circuito es lineal. Sin embargo, al determinar todos los parámetros h del 'circuito A', no estoy seguro de si es una buena idea. Lamentablemente, no tengo acceso a la séptima edición, así que no sé cuáles son los detalles.
De hecho, estoy usando la sexta edición, pero simplemente ponen a tierra la entrada negativa sin mencionar explícitamente por qué pueden hacer esto. Ha sido de gran ayuda hasta ahora, pero ¿puede proporcionar una justificación para la afirmación "Si desea saber el TF con la entrada diferencial, entonces puede hacerlo [conectar a tierra la entrada negativa] si el circuito es lineal".
Mi última afirmación es incorrecta. Solo podemos decir que el voltaje de salida es una combinación lineal de v y v + . Examinaré esto un poco más, pero me temo que necesitaría el libro para obtener el punto de vista del autor.
Lo que hacen es deshabilitar la retroalimentación y calcular la ganancia de bucle abierto con la carga de retroalimentación equivalente. Luego, también calculan el factor de retroalimentación y usan la teoría de control para expresar la ganancia de lazo cerrado como función de la ganancia de lazo abierto y el factor de retroalimentación.
Tengo en mis manos la sexta edición y edité mi respuesta.