efectos de la retroalimentación sobre el ruido y las no linealidades

En esta video conferencia (comienza a las 32:01), el profesor mostró una demostración sobre los efectos de la retroalimentación sobre el ruido y las no linealidades.

El siguiente gráfico es un sistema con señal de entrada que se aplica directamente a un amplificador operacional (el amplificador modela la parte lineal de la ganancia de la ruta directa), seguido de un elemento no lineal (tiene una zona muerta y dos grados diferentes de compresión de la región lineal) . Se coloca un potenciómetro entre la salida y la entrada del elemento no lineal para moderar los efectos sobre la no linealidad.

Lo que estoy confundido es por qué la ruta de retroalimentación (potenciómetro) está conectada entre la entrada y la salida del elemento de no linealidad como la figura 1 en lugar de la que modifiqué en la figura 2.

¿Puedo usar la ruta de retroalimentación con el divisor de voltaje como la figura 2?

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Figura 1: sistema de la conferencia

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Figura 2: sistema modificado

+1 por el enlace del video! James Roberge fue uno de los maestros analógicos. (Tendré que ver más.)

Respuestas (2)

El profesor en ese video está tratando de demostrar el efecto de la retroalimentación sobre el ruido y otras no linealidades.

Comencemos asumiendo que el amplificador es ideal: ganancia infinita, ancho de banda infinito y capaz de manejar cualquier carga. Sé que estos no existen, pero nos facilita hacer un experimento mental.

Tomando el circuito de la Figura 1, el sistema siempre tiene ganancia unitaria pero tenemos una fuente de ruido y no linealidad. El amplificador está forzando el voltaje en el contacto deslizante del potenciómetro para que coincida v i . Si imaginamos el limpiador completamente en el lado derecho como se dibuja, entonces el amplificador ve los efectos del ruido y la no linealidad y los corrige totalmente. Con el limpiador completamente en el lado izquierdo, el amplificador no ve ninguno de estos efectos, por lo que no hay corrección y vemos los efectos completos de la no linealidad y el ruido. Con el limpiaparabrisas en algún punto intermedio, hay una corrección parcial.

Para aclarar el punto con respecto a tener siempre ganancia unitaria, me refiero a ganancia unitaria con alguna distorsión superpuesta resultante del ruido y la no linealidad. La posición del potenciómetro controla la cantidad de distorsión que se ve.

Con su circuito de la figura dos, el amplificador ve todos los efectos de no linealidad y ruido, por lo que se corrigen por completo. Sin embargo, este circuito también introduce ganancia. El mas largo R 1 o el más pequeño R 2 más ganancia y.

v o = v i ( 1 + R 1 R 2 )

Tengo algunos problemas relacionados con tu respuesta. 1. "Tomando el circuito de la Figura 1, entonces el sistema siempre tiene ganancia unitaria pero tenemos una fuente de ruido y no linealidad". - ¿Por qué la unidad gana aquí si el limpiaparabrisas del potenciómetro no está completamente en la mano derecha? 2. "Con el limpiaparabrisas completamente en el lado derecho, el amplificador no ve ninguno de estos efectos, por lo que no hay corrección y vemos los efectos completos de no linealidad y ruido". - ¿Quiso decir en el lado izquierdo en su lugar?
Lo siento, tienes razón, la segunda "derecha" debería haber sido "izquierda". Edité mi respuesta para corregir esto y también agregué una nota para aclarar lo que quiero decir con ganancia unitaria.
Gracias. Pero todavía tengo un problema con el elemento no lineal. Suponiendo que tiene una ganancia a2, ¿cómo se calcula el voltaje de salida? Además, ¿dónde entra la señal de ruido en el bucle, en la entrada del elemento no lineal o en algún lugar?
La señal de ruido no debe existir en la entrada del elemento no lineal, ya que también es la salida del amplificador (lo que suponemos que es ideal), por lo que el ruido debe inyectarse en el elemento no lineal o crearse con él. . Si asumimos que el elemento no lineal tiene ganancia, la ganancia será a2 con el potenciómetro completamente hacia la izquierda aumentando o reduciéndose a la unidad a medida que lo giramos completamente hacia la derecha.
¿Puede calcular el voltaje de salida Vo en términos de Vi, la ganancia de dos amplificadores, ay a2 y resistencias?
Con un amplificador ideal porque la ganancia es infinita y no hay errores de compensación de entrada, suponiendo que tenemos retroalimentación negativa, ambas entradas son idénticas. Si asumimos que el amplificador tiene una ganancia finita a y el elemento no lineal puede ser reemplazado por otro amplificador de ganancia a 2 entonces esta es una pregunta más complicada y tal vez debería hacerse por separado. Pensaré en esto.

Tratar la no linealidad+ruido como una señal de ruido compuesto, v norte , entonces la salida será: v o = v ′ + v norte , dónde v ′ es la señal de salida del amplificador operacional. Suponga también, por simplicidad, que el potenciómetro está en la mitad de su recorrido.

La señal retroalimentada a la entrada inversora, y por lo tanto igual a la tensión de entrada, es entonces: v i = v o − v norte 2 , donación:

v o = v i + v norte 2
Por lo tanto, el ruido de salida se reduce a la mitad.

Si la retroalimentación es enteramente del v o final del potenciómetro, el ruido se elimina por completo; si es de la salida del amplificador operacional, todo el ruido aparece en v o

Si en la figura 2, R1 es una resistencia variable, ¿puedo variar su resistencia de 0 a infinito para obtener el mismo efecto que en la figura 1? Entonces, ¿las dos cifras dan el mismo resultado?
La figura 2 da una ganancia que depende de R1 y R2. La figura 1 tiene ganancia unitaria para todos los ajustes del potenciómetro. Por lo tanto, los dos circuitos no son equivalentes.
¿Puedes explicar por qué es ganancia unitaria? Si la ganancia es unitaria, ¿deberíamos conectar la salida directamente a la entrada inversora en lugar de a través del potenciómetro?
La figura 2 es la configuración estándar del amplificador no inversor, por lo que establece la ganancia por R1 y R2. La figura 1 es un búfer no inversor y da v o = v i + k . v norte , dónde 0 < k < 1 es la ganancia del potenciómetro. Los dos circuitos son bastante diferentes en características.
... No puedo ver lo que estás tratando de hacer. ¿Por qué estás buscando un equivalente a la figura 1? Parece bastante arbitrario.
No puedo ver por qué la Figura 1 es ganancia unitaria. Con la ganancia unitaria, ¿tomó en cuenta la ganancia del elemento de no linealidad?
¿Cómo se obtiene Vo = Vi + k*Vn?
No veo que la ganancia del elemento de no linealidad aparezca en ninguna parte de su expresión de ganancia. ¿Por qué no afecta?
Si haces el análisis, la mayoría de tus preguntas serán respondidas. Para la ganancia no lineal, mi respuesta decía consolidarla con la señal de ruido, lo cual es válido ya que la no linealidad corrompe la forma de onda.
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