La compensación de Miller es la técnica de compensación por polo dominante más utilizada en los amplificadores de audio y que se implementa mediante un proceso de retroalimentación de la señal de salida.
En lo que sigue voy a realizar el análisis que permitirá entender cómo, a través de esta técnica de retroalimentación, se produce el fenómeno conocido como separación de polos (pole splitting).
Consideramos un amplificador básico en configuración de emisor común y al que añadimos entre su colector y base una red pasiva de retroalimentación. Esta consiste simplemente en un condensador, Cf.
El amplificador básico forma parte de un amplificador multietapa. Utilizando para el transistor su circuito equivalente de pequeña señal y teniendo en cuenta las impedancias de la fuente de señal y de la carga vamos a obtener el siguiente circuito,
Si nos centramos en los componentes de la Figura 2, R1 incluye la resistencia de salida de la etapa previa y Rpi del transistor. R2 incluye la resistencia de salida debida al efecto de Early, la resistencia del colector Rc y la resistencia de entrada de la siguiente etapa. C1 y C2 incluyen los componentes Miller debido a Cmu y además C2 contiene la capacitancia de entrada de la etapa posterior. Ii representa la corriente de salida de la etapa precedente.
Se podría realizar un análisis nodal del circuito de la Figura 2 para obtener su función de transferencia. Sin embargo se perdería de este modo el sentido físico de lo que está ocurriendo en el circuito con las señales. Prefiero utilizar una técnica diferente de análisis en la que considero la red de retroalimentación como un circuito de dos puertos y calcular las expresiones de los parámetros-y.
El objetivo es representar el circuito de la Figura 2 conforme a la estructura general de un amplificador con retroalimentación,
Al tratarse de un amplificador con retroalimentación en paralelo-paralelo, los parámetros-y son la elección más adecuada para el estudio ya que tanto el puerto 1 como el puerto 2 modelizan la red como una fuente de corriente dependiente en paralelo con una admitancia.
Una vez realizados los cálculos de las admitancias, podemos representar el amplificador de una manera más intuitiva, como vemos en la siguiente figura donde he considerado las admitancias y11=y22=sCf como partes integrantes del circuito-A,
Una señal positiva en la fuente de corriente de entrada Ii origina una tensión positiva Vpi. Esta tensión genera una tensión negativa en la salida del amplificador Vo, lo que a través de las transadmitancia y12 provoca que la corriente de retroalimentación If siga una excursión positiva. La señal de error que se inyecta al amplificador Ie = Ii - If se reduce. De esta manera hemos comprobado que se trata de una retroalimentación negativa.
El análisis algebraico del circuito de la Figura 5 arroja como resultado la función de transferencia en lazo cerrado,
El cero se halla a una frecuencia muy alta por lo que no lo tomaremos en consideración. Después de algunas manipulaciones y simplificaciones algebraicas del denominador, se llega a la siguiente expresión para el primer polo wp1,
obtenemos la expresión del segundo polo, wp2,
En las dos expresiones anteriores de los polos se observa que si aumentamos el valor de Cf, entonces wp1 se hace más pequeño y wp2 más grande. Comportamiento conocido como división de polos (pole splitting). El polo wp1 se denomina polo dominante. El traslado de wp2 a frecuencias más altas del espectro tiene como consecuencia la mejora de la estabilidad del amplificador.
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