Realimentação Positiva em Amplificadores Operacionais - Aplicações Lineares

[Matec]

Vamos a um circuito básico para o entendimento.






Todos reconhecem que com S1 aberta, temos um amplificador inversor com ganho -10.
Porém, com S1 fechada obtemos um circuito bem mais complexo.

Esse circuito não tem nada de novo, pois ele se aproxima do circuito oscilador, ou de um disparador com CI . A  maior preocupação para que esse circuito se mantenha estável é que a relação R2 / R1 seja menor que a relação (R5+R4)/R3 . Mantendo-se essa restrição o circuito tende a se manter estável, com os devidos cuidados para circuitos de alto ganho.

                                R2 / R1  <  (R5+R4)/R3    (é a Lei) 

É lógico que se os valores se aproximarem da igualdade, a realimentação positiva fará com que o circuito fique instável, oscilante ou travado. Então as relações:

                        R2 / R1  =  (R5+R4)/R3  ou      R2 / R1  >  (R5+R4)/R3   


Estão fora de qualquer aplicação para uso em áudio.

(Na verdade a existência de R4 nesse contexto, é para que eu nunca esqueça dessa restrição).

Em termos práticos eu sempre utilizo nesses circuitos os TL072 ou LF353 pelo bom comportamentos que eles apresentam nesse caso.
Mesmo assim o uso de capacitores, para restrição de anomalias DC é necessário.  Os desvios DC (Offset) serão multiplicados muito mais que o previsto, então o uso de C2 é quase que obrigatório.,

Outra restrição C2 não pode ser maior que C1 =>  C1> C2
Senão dependendo do ganho positivo, teremos assim um oscilador.

Outra hora darei mais detalhes desse circuito e suas características  "positivas"  .

Abs     

[Patines]

Matec.  Veja bem que não é por existir uma realimentação que retorna da saída para a entrada não inversora que o circuito apresenta realimentação positiva.  Parece até piada o que escrevi, mas é verdade.

Se a realimentação for positiva em DC, o circuito ficaria preso ou no negativo ou no positivo quando livre de estímulos externos, ou até com estimulo externos, dependendo do nível de realimentação.

Se o circuito é realimentado positivamente em AC, ele deve obrigatoriamente oscilar.

Se não oscila continuamente, é evidente que não apresenta realimentação positiva.

Saúde e amor

[Matec]

Patines

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Nomes, nomes... Vc não está errado sobre isso, talvez teria sido melhor eu ter escrito que são: "Circuitos de realimentação negativa com componentes de realimentação positiva, anulando em parte essa realimentação negativa", um nome bem extenso. Mas tudo são nomes. Se fosse tudo realmente ao pé da letra, o Circuito 1 abaixo também não poderia ser escrito como sendo com "realimentação negativa", e sim com "componente de realimentação negativa". Talvez então o único "Realimentação Negativa" real  que sobraria seria esse do Circuito 2.



Mesmo assim obrigado pelas observações 

Abs

Agora outra imagem




Se simplesmente com realimentação Negativa esse circuito apresenta um ganho de 10x quando acionamos a chave S1 o ganho sobe para aproximadamente 20x.

Desligando S1 e acionando S2 , teremos agora um ganho de aproximadamente  118x





Já dá pra sentir que a variação de resistências não corresponde à variação de ganho, ou seja, não é linear. Caso agora o resistor R7 tivesse seu valor alterado de 10k Ohms  para 9,5k Ohms, o ganho de tensão seria de aproximadamente 218x.

Ou seja, uma escala exponencial.
Por isso, um cuidado redobrado nessa região.

Eu não fiz estudos profundos nem criei fórmulas para esse comportamento, não era meu intuito na época. Mas fiz mais algumas observações que serão interessantes para alguns dos criadores de novos pedais de distorção daqui do fórum.

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Também fiz observações em amplificadores de potência, e, apesar do arrepio que isso possa dar em muitos, existem técnicas que fazem esse tipo de circuito ser estável como aquele que tem somente realimentação negativa.

Abs.

[gfr]

Pra oscilar, precisa ter realimentação positiva com o ganho em malha fechada maior ou igual a um.

http://en.wikipedia.org/wiki/Barkhausen_stability_criterion

Por exemplo, em circuitos de "bootstrap" para aumentar uma impedância tem realimentação positiva, mas o ganho na malha é menor que um, então não oscila.

[Patines]

Pra oscilar, precisa ter realimentação positiva com o ganho em malha fechada maior ou igual a um.

http://en.wikipedia.org/wiki/Barkhausen_stability_criterion

Por exemplo, em circuitos de "bootstrap" para aumentar uma impedância tem realimentação positiva, mas o ganho na malha é menor que um, então não oscila.

Sim compreendo o que tu fala, e o bootstrap causa aumento sensível de ganho num circuito, pois simula um aumento de impedância, mas que globalmente significa uma realimentação negativa com grande impedância ligada como carga, ou determinante do ganho.  O interessante é que num transistor usado como buffer, ou seguidor de emissor sempre tem ganho menor que 1..  é muito bom para ser usado como bootstrap.

E com ganho menor que um mas próximo disso pode apresentar oscilações amortecidas como resposta a mudanças bruscas de tensão.  Deve ser isso que o Matec se referia ao falar sobre "bom comportamento" do circuito, que deve estar nesta zona de funcionamento.

Mas fale um pouco mais do sobre este circuito Matec.  Qual o uso que tu deu pra ele?

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Fiz uns cálculos em DC (desprezando o offset e curto-circuitando os capacitores de valores altos) e descobri as condições que criam instabilidade ao circuito, ou divisão por zero na expressão para o ganho.  Se isso pode ajudar alguém eu passo o desenvolvimento ao Matec para postar no fórum.

A expressão para o ganho também explica como conseguir ganhos altos.

Seria mais ou menos assim, considerando R5=0:

G = [(R3+R4)*R2]/(R2*R4-R1*R3)

Caso R2*R4=R1*R3  o circuito fica instável ..  Por outro lado, quanto menor o valor do denominador, maior o ganho.

Saúde e amor!

[Matec]

Eita cara bom!

Patines, obrigado pela contribuição ao tópico. Vou desvendar suas fórmulas aqui para mim.
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Como eu disse antes, fora alguns cuidados que se deve ter com essa configuração, (a lista ainda não terminou), podemos já dizer que é muito simples de se conseguir ganhos altos com esse tipo de circuito.

Se podemos ter ganhos altos, também podemos ter clipping do sinal. Desde soft clipping até distorções mais fortes, porém o comportamento do circuito é diferente, o que abre novas opções para experimentação.

Como na região em que   R2 / R1  <  (R5+R4)/R3 se aproximam da igualdade, os ganhos crescem muito rapidamente, eles também decrescem muito rápido, sob qualquer mudança de resistividade

Por isso um circuito como este, que normalmente não teria muito efeito no sinal, se torna um circuito de clipping muito eficaz.

Essa configuração é básica e conhecida de todos.





Já esta é  diferente, no modo de fazer o clipping, pois a posição dos diodos faz com que atuem somente no componente positivo da realimentação, alterando o tipo de resposta.





O formato da onda se dá pela adição de C3.

As possibilidades de se utilizar esses circuitos ainda não terminou....

Abs