Previo 3 Electronicos 2

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL 1) ¿Qué ¿Qué ca cara ract cter erís ísti tica cas s #iferencial$ •

•

•

•

resa resalt ltan ante tes s

ofre ofrece ce

el

a!l a !li" i"ca ca#o #orr

Una de las características más importantes es la simetría que tiene este circuito con respecto a los dos transistores, que hace que sus corr corrien ientes tes de colec colecto torr sean sean iguale iguales s hacien haciendo do que las resis resisten tencia cias s variables (re) también lo sean. Se puede utilizar este amplifcador como un modo inversor (a salida esta des!asada "#$ $ con respecto a la entrada), o modo o modo no inversor (la salida no tiene una des!ase con respecto a la entrada), o modo di!erencial cuando utiliza los dos modos anteriores. Se usa usa este este ampl amplif ifca cado dorr para para ampl amplif ifca carr las las se%a se%ale les s en medi medios os ruidos ruidosos os,, o sea sea el ruido ruido es atenu atenuado ado en este este ampli amplifca fcador dor (&odo (&odo com'n com'n,, gananc ganancia ia de volta voltae e peque peque%a) %a)  la se%al se%al es amplifc amplifcada ada (&odo di!erencial, ganancia de voltae es alta) *ste amplifcador contiene dos entradas  dos salidas, as salidas están des!asadas des!asadas una con respecto a la otra en una ángulo de "#$ $, o sea que una esta en !ase con la entrada  la otra está des!asada "#$ $.

o "



 

+ig."a

%) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) %) Encontrar los !untos #e re!oso #el a!li"ca#or #iferencial a e&!erientar '"(ura a * +) a) Con resistencia '"(ura ,a)/acemos el equivalente del circuito en corriente continua para la fgura 0a, donde las capacitancias se hacen circuito abierto1 *ntonces como el circuito es un circuito simétrico el potenci2metro se considera que se pone 3$ 4hm para cada transistor, también solo analizaremos un solo lado debido a la simetría del circuito la !ormula es.

5ara esta corriente de reposo el transistor tiene una resistencia dinámica que es1 r e

r e

=

=

26mv  Ic Q

22.41 6

 7ambién hallamos para el circuito el voltae base " (8 ") que es igual al voltae base  (8 )1 -b" 9

−

 Ic

β 

× 1k  = −5.8v

 7ambién hallamos para el circuito el voltae colector " (: ") que es igual al voltae colector  (: )1 V C 

= 12v −

7.5k  ×  Ic

=

3.3v

 7ambién hallamos para el circuito el voltae *misor " (* ") que es igual al voltae emisor  (* )1 V  E 

=

−  Ic

β 

× 1k  −

0.7v

= −0.705

:on estos valores de voltae tenemos que1 -:* 9 0.$$3 v ;ota1 estos puntos de reposo de este amplifcador son iguales para los dos transistores debido a la simetría del circuito.

+) Con una fuente #e corriente '"(ura ,+)/acemos el equivalente del circuito en corriente continua para la fgura 0b, donde las capacitancias se hacen circuito abierto1

*ntonces como el circuito es un circuito simétrico el potenci2metro se considera que se pone 3$ 4hm para cada transistor, también solo analizaremos un solo lado debido a la simetría del circuito la !ormula es  considerando que el potenci2metro de "$< esta en su má=imo valor1 /allamos para el circuito el voltae base  (8 ), por un divisor de voltae1 -b 9

4.7k  × ( −12v ) 10k  + 4.7 k 

= −3.83v

:on este dato hallaremos el voltae el en *misor  (- *)1 V  E 2

= V b 2 −

0 .7 v

= −4.5v

/allamos la corriente > :?1 >c? 9 a resistencia dinámica es1

V  E 

− ( −12v )

3.9k 

= 1.92mA

re 9 "@.30 6  Ic1 =

 Ic 2

2

=

0.96mA

5ara el voltae colector  tenemos1 Vc 2

= 12v −

0.96mA × (7.5k  + 0.22k  + 0.05k ) − 5.5v = −0.959v

*l voltae colector emisor es del transistor 1 V CE 2

= V C 2 − V  E 2 =

3.54v

5ara el transistor " tenemos los siguientes puntos de reposo1 *l voltae en el colector " es (-c")1 Vc1

= 12v −

0.96mA × 7.5k  = 4.8v

5ara la base " tenemos el siguiente voltae1 V  B1

 A × 1k  = −4.8mv = −4.8µ 

*l voltae en el emisor es1 -*" 9 -8" A $.Bv 9 $.B$0 5ara el voltae colector emisor " tenemos1 V CE 1

= V C 1 −  V  E 1 =

5.5048v

+,1) !ara .arios .alores #el !otenci/etro #e 10 teneos:onsideramos la resistencia de potenci2metro como una variable (- p)  hallamos el valor de la corriente en !unci2n de esta variable1  IcQ 2

=

−

59.69 − 0.7 v ×  R p

3.9k  × ( R p

+

4.7k )

+

3.07mA

5ara C5 9 "$< tenemos, >c ? 9 ".D mE 5ara C5 9 3< tenemos, >c ? 9 ".@D mE 5ara C5 9 $< tenemos, >c ? 9 $."# mE @) Consi#eran#o 2ue 31 * 3% son #os se4ales #e la isa intensi#a# !ero #esfasa#as una con res!ecto a la otra en 15006 encontrar '"(ura a * +) A #6 Ac6 3o6 7i6 7o * CMRR8 a) 9acien#o el an:lisis en o#o co;n #el circuito-

*l equivalente del circuito en c.a. es haciendo las !uentes de voltae continuo igual a cero  los capacitares iguales a corto circuito,  también vemos que el voltae de salida es igual en las dos salidas1

-emos que en modo com'n se utiliza a una sola !uente para las dos entradas que reciben una corriente base de la misma magnitud. /allamos el voltae de salida del circuito es (colector  tierra)1 V 0

= − β  ×  Ib1 ×

7.5k 

 7ambién hallamos el voltae de entrada entre la base  tierra1 Vi

=  Ib1 β  ×

r e

+  Ib1 β  × 0.27k  +

2 Ib1 β  × 4.7k 

5or lo tanto hallaremos la ganancia en modo com'n del amplifcador di!erencial del e=perimento1 −  Ib1 β  × 7.5k   AC 

=

 Ib1 β  × r e

+  Ib1 β  × (0.27k  +

 AC 

9.4k )

= −0.773

 7ambién hallaremos el análisis de la impedancia de entrada (teniendo en cuenta como ve el circuito con respecto a la corriente de base)1

 F también vemos que por la simetría del circuito solo se analiza uno de las partes, entonces la impedancia de entrada es1  Z i

= 1k  //( β  ×

r e  Z i

+

β  × 0.27k  + 2 β  × 4.7k )

=

0.99k  6

a impedancia de salida del circuito es1  Z 0

=  RC 1 =

7.5k  6

+) 9acien#o el an:lisis en o#o #iferencial #el circuito*l equivalente del circuito en c.a. es haciendo las !uentes de voltae continuo igual a cero  los capacitares iguales a corto circuito,  también vemos que el voltae de salida es igual en las dos salidas pero des!asadas en "#$$1

-emos que en modo com'n se utiliza dos !uentes de corriente des!asadas "#$$ pero para el análisis usaremos solo una !uente para la base "  la base

se pone a tierra, por lo tanto la ganancia a modo di!erencial la ganancia de una !uente se le suma la ganancia de la otra !uente (superposici2n).  7ambién hallamos el voltae de entrada entre la base  tierra1 Vi

=  Ib1 β  × r e +  Ib1 β  × 0.27k  +

2 Ib1 (4.7k  // 0.27k  + 0.9(1 − α ) + r e )

/allamos el voltae de salida del circuito es (colector  tierra)1 = α  ×  Ie 2 × 7.5k 

V 0

/allaremos el voltae de salida en !unci2n de las corrientes de entrada, entonces la corriente >e es igual a1  I e 2

β  Ib1

=

4.7k  + 0.27k  +

V 0

× 4.7k 

22.41k Ω 1000

β  Ib1

= α  × 7.5k  ×

4.7k  + 0.27k  +

+

0.9 × (1 − α )

× 4.7k 

22.41k Ω 1000

+

0.9 × (1 − α )

Cesolviendo1 V 0

=

7.02 × β  × Ib1

5or lo tanto hallaremos la ganancia en modo di!erencial del amplifcador di!erencial del e=perimento1  Ad 1

=

7.02 × β  ×  Ib  Ib1β  × r e

+  Ib1β  × 0.27k  +

 Ad 1

2 Ib1 ( 4.7k  // 0.27k  + 0.9(1 − α ) + r e )

= −12.31

a ganancia total en modo di!erencial sería1 Ed 9 Ed " 9 0.G  7ambién haremos el análisis de la impedancia de entrada (teniendo en cuenta como ve el circuito con respecto a la corriente de base)1

 Z i

= 1k  //( β  × r e +

β  × 0.27k  + β  × (4.7k  //(0.27k  + 22.41Ω + 0.9 × (1 − α ))  Z i

=

0.995k  6

a impedancia de salida del circuito es1  Z 0

=  RC 2 =

7.5k  6

a relaci2n de rechazo en modo com'n es1  RRMC  =

 Ad   AC 

= −31.84

) ¿2ué .enta?E@I3O o *=perimentar las propiedades del Emplifcador Hi!erencial. II8, IN@RODBCCCION A!li"ca#or Diferencial os Emplifcadores 4peracionales  otros circuitos anal2gicos, suelen basarse en1 "  os a!li"ca#ores #iferenciales   *tapas de ganancia implementados por amplifcadores intermedios acoplados en corriente continua ... @  Una etapa de salida tipo pushpull (etapa clase 8 en contra!ase) -er el siguiente gráfco, donde se muesta el diagrama de bloques con la confguraci2n interna de un amplifcador operacional.

Principio de funcionamiento del Amplicador diferencial 

Enalizar el gráfco de la derecha. *l amplifcador di!erencial básico tiene  entradas -"  -. Si la tensi2n de -" aumenta, la corriente del emisor del transistor ?" aumenta (acordarse que >* 9 8=>8), causando una caida de tensi2n en Ce. Si la tensi2n de - se mantiene constante, la tensi2n entre base  emisor del transistor ? disminue, reduciéndose también la corriente de emisor del mismo transistor. *sto causa que la tensi2n de colector de ? (-outI) aumente. La entra#a 31 es la entra#a no in.ersora #e un a!li"ca#or o!eracional Hel mismo modo cuando la tensi2n en - aumenta, también aumenta la la corriente de colector del transistor ?, causando que la tensi2n de colector del mismo transistor disminua. (-outI) disminue. La entra#a 3% es la entra#a in.ersora #el a!li"ca#or o!eracional

Si el valor de la resistencia C* !uera mu grande, obligaría a la suma de l as corrientes de emisor de los transistor ?"  ?, a mantenerse constante, comportándose como una !uente de corriente *ntonces, al aumentar la corriente de colector de un transistor, disminuirá la corriente de colector del otro transistor. 5or eso cuando la tensi2n -" crece, la tensi2n en - decrece.