Realimentação

Estrutura Básica

Na figura 1 vemos a forma geral de um sistema realimentado com os 3 módulos principais.

Módulo A – na malha direta, representando um amplificador com função de transferência A, suposta independente dos demais componentes

Módulo b – na malha de retorno, representando uma estrutura normalmente passiva com fator de realimentação ou função de transferência b.

Módulo S – compara, através da soma (realimentação positiva) ou da diferença (realimentação negativa), a amostra do sinal de saída com o sinal de entrada.

Figura 1

Os módulos A e b estão em paralelo, e como tal, têm seus terminais igualmente referenciados do ponto de vista da modelagem:

lado "1" à esquerda, lado "2" à direita.

Do ponto de vista do fluxo da informação (sinal), é o contrário:

Malha direta – A – entrada à esquerda

Malha de retorno – b – entrada à direita

No lado "2", saída do sistema, uma amostra do sinal de saída alimenta o módulo de realimentação. Esta amostragem pode ser feita de 2 formas:

Amostra de tensão – a entrada de "b " é conectada em paralelo com a saída de "A", de modo que compartilham a mesma tensão (ou parte dela). Caracteriza-se pelo nó em comum.

Amostra de corrente – a entrada de "b " é conectada em série com a saída de "A", de modo que têm em comum a corrente na carga (ou parte dela). Caracteriza-se pela malha comum.

No lado "1", entrada do sistema, ocorre a comparação [soma] entre os sinais da fonte externa "E" e o obtido na saida "b " (S_R), também de 2 modos distintos.

Comparação de corrente – a entrada de "A" é conectada em paralelo com a saída de "b ", de modo que compartilham a corrente fornecida pela fonte externa (ou parte dela). Caracteriza-se pelo nó comum aos 3 elementos.

Comparação de tensão – a entrada de "A" é conectada em série com a saída de "b ", de modo que compartilham a tensão fornecida pela fonte externa (ou parte dela). Caracteriza-se pela malha formada pelos 3 elementos.

Obs:

para a corrente, note que a amostragem se faz em série mas a comparação em paralelo. Para a tensão ocorre o contrário ! ! ! !
a caracterização do tipo de realimentação se faz na sequência

comparação Þ amostra série Þ paralelo Do diagrama acima obtemos as seguintes relações, para o caso de realimentação negativa:

S = A . S_e
S_R = b . S Þ A_F = S/E	Þ A_F = A / (1+ Ab )	(10.1)
S_e= E – S_R

Se a realimentação for positiva a comparação se faz pela adição.

S_e = E + S_RÞ A_F = S/E Þ A_F = A / (1 - Ab )

Nestas equações é importante identificar:

Ab Þ ganho de malha aberta

1+ Ab ou 1- Ab Þ quantidade de realimentação negativa ou positiva

S_e Þ sinal de erro = sinal efetivamente entregue ao amplificador

S_R Þ amostra do sinal de saida entregue ao comparador

A_F = A/[1+ Ab ] Þ ganho de malha fechada com realimentação negativa

A_F = A/[1- Ab ] Þ ganho de malha fechada com realimentação positiva

Casos notáveis

a) com realimentação negativa, se o ganho do amplificador (A) for muito elevado, o ganho de malha fechada (A_F) fica independente do ganho do amplificador.

A Þ ¥ Þ A_F = A/[1+Ab ] Þ A_F = A/Ab = 1/b

Os parâmetros de um amplificador variam muito de um componente para outro, sendo portanto impossível determinar com precisão a resposta a um estímulo qualquer. O ganho de tensão de um AmpOp, por exemplo, situa-se na faixa de 10⁴ a 10⁶. A estrutura de realimentação, por outro lado, é normalmente realizada com componentes passivos (resistores e capacitores) de alta precisão (melhor que 1%), resultando num ganho de malha fechada com a qualidade destes.

b) com realimentação positiva, se:

A = -1/b Þ A_F =A/[1+Ab ] = A/0 = ¥ Þ S_e e S_R indefinidos

Resulta que a saída S existe mesmo que a entrada seja nula. Trata-se de um OSCILADOR, que apresenta na saída um sinal periódico cuja frequência é determinada pela solução particular acima, onde A e b são grandezas complexas.