Una etapa no debería quemarse, pero cuando oscilan lo hacen a frecuencias mayores de 1 MHz, donde las capacidades parásitas no son ninguna minucia y por ejemplo cargar los 2nF de los transistores de salida es un gran trabajo para la etapa, los drivers pueden estar enviando picos de corriente de 300mA y más. Ésto hace que a la larga se queme, pero no porque la inestabilidad sea peligrosa. Muchos circuitos no lineales como los temporizadores y los relojes se aprovechan de este fenómeno para funcionar.
Cuando un amplificador lineal es inestable no se puede utilizar, al igual que si se hace un avión que entra en sólo barrena tampoco conviene utilizarlo, pero se puede estabilizar.
Hay tres técnicas para compensar la respuesta y la más usada es la compensación por el efecto Miller. Las veremos a continuación.
Condiciones de inestabilidad
| La condición para ser inestable es que debe haber ganancia y que se realimente una señal desfasada más de 180º. Se debe pensar que la realimentación lo que hace es restar una parte de la salida a la entrada, un desfase de 180º supone que se está sumando en vez de restando, por eso se tiende a oscilar. |  |
Un filtro paso bajo. ¿cómo se puede crear? Lo más normal es que se produzca por una capacidad parásita junto a una resistencia (RC). En la siguiente etapa de ejemplo tenemos una resistencia, Road1 y las capacidades parásitas base-emisor y base-colector del transistor QD. Tenemos también R4 y la capacidad parásita de QG, que en este caso se agrava por un fenómeno que comentaremos a continuación. En la gráfica vemos que la ganancia decrece a partir de una determinada frecuencia.
Esa es la realidad, las etapas no tienen un ancho de banda infinito, y se pueden crear multitud de polos. ¿qué pasa cuando se crean polos a frecuencias muy próximas? Que el desfase crece de manera muy rápida y la ganancia (habitualmente muy alta, >60dB) decrece muy lentamente, por lo que a alguna frecuencia el desfase de la salida será de 180º y tendremos ganancia suficiente como para que oscile.
| En ésta etapa de prueba (derecha), tal y como vemos en su gráfica de respuesta (diagrama de Bode de fase y de ganancia), el desfase de 180º tiene lugar a ~16 MHz. |  |
| A esa frecuencia la ganancia es de 51dB, por lo que oscilará cuando, en lazo cerrado, la ganancia mercada por la red de realimentación sea igual o menor que 51dB. Pero no oscilará cuando la ganancia sea superior a 52dB porque la ganancia "aparente" será menor que 1. | |
- Prescindir de la realimentación o reducir de manera drástica la cantidad.
- Compensar en frecuencia.
- Polo dominante
- Polo-cero
- Compensación por el efecto Miller.
Debemos introducir dos conceptos que marcan cómo de estable es una etapa: el margen de fase y el margen de ganancia.
| El el gráfico de la derecha podemos ver cómo se miden estas cifras. Existen dos frecuencias relevantes, f0 y f180 , marcan los puntos en los que la ganancia se hace igual a uno (0 db, f0) y la frecuencia en la que la fase es igual a 180º, f180. |  |
En la práctica conviene trabajar con márgenes holgados, si no se corre el riesgo de que las condiciones externas modifiquen éstos márgenes, como por ejemplo cargar con un condensador (cable), que reduce el margen de fase. El mínimo margen de fase recomendable es de 45º y el mínimo de ganancia, 10dB, pero cuanto más, mejor.
David Moreno
17812731
EES
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