AMPLIFICADOR DIFERENCIAL BJT

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

• Circuito amplificador diferencial

Mientras que la mayoría de los circuitos amplificadores diferenciales utilizan dos fuentes de voltaje, el circuito puede operar utilizando solo una de ellas.

La principal característica del amplificador diferencial es la ganancia muy alta que se obtiene cuando se aplica señales opuestas en las entradas, en comparación con la ganancia tan pequeña que se obtiene de las entradas comunes. La relación de esta ganancia diferencial a la ganancia común se denomina rechazo de modo común.

Circuito Equivalente

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL BJT

• Un amplificador diferencial es un circuito que amplifica solo la diferencia entre las señales aplicadas en sus dos entradas y rechaza o (atenúa) las señales aplicadas a sus entradas cuando estas son iguales.

• Para el estudio del Diferencial se puede considerar inicialmente como si se tuviera una caja negra, con dos terminales de entrada y un terminal de salida , donde = - .

Figura 1. caja negra que simula el amplificador diferencial

V1

V2V1

Diagramas y Esquemas• Esta constituido básicamente como dos amplificador a

emisores comunes conectados entre sí.• Se encuentra formado por dos entradas llamadas no inversora

inversora, donde se aplican las dos tensiones.• Tiene dos salidas del colector y .• Tiene una salida que es proporcional a la diferencia entre sus

dos entradas y .RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

V2

Diagramas y Esquemas• Hay varias combinaciones posibles de señal de entrada:

• Si se aplica una señal de entrada a cualquiera de las dos entradas con la otra conectada a tierra, la operación se conoce como “sencilla”.

RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

Diagramas y Esquemas• Hay varias combinaciones posibles de señal de entrada:

• Si se aplican dos señales de entrada de polaridad opuesta, la operación se conoce como “doble”.

RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

V2

Diagramas y Esquemas• Hay varias combinaciones posibles de señal de entrada:

• Si la misma señal de entrada se aplica a ambas entradas, la operación se denomina “modo común”.

RC1 RC2

RE1

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo1

Características• Características básicas.

• Una muy alta impedancia de entrada (por lo general de megaohms).

• Una muy alta ganancia de voltaje (por lo general algunos cientos de miles y más).

• Una baja impedancia de salida (por lo general de menos de 100Ω)

• Básicamente esta constituido por dos transistores de las mismas características.

RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

V2

Características• Características de combinaciones posibles de señal de entrada.

• En operación sencilla, se aplica una sola señal de entrada. Sin embargo, debido a la conexión común de los emisores, la señal de entrada opera en ambos transistores, y el resultado es una salida por ambos colectores.

RC1 RC2

RE1

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo1

Características• Características de combinaciones posibles de señal de entrada.

• En operación doble, se aplican dos señales de entrada, la diferencia de las entradas produce salidas por ambos colectores debido a la diferencia de las señales aplicadas en ambas entradas.

RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

V2

Características• Características de combinaciones posibles de señal de entrada.

• En operación en modo común, la señal de entrada común produce señales opuestas en cada colector; estas señales se anulan, de modo que la señal de salida resultante es cero. En la práctica, las señales opuestas no se anulan por completo y se obtiene una señal pequeña.

RC1 RC2

RE1

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo1

Características• Características de combinaciones posibles de señal de entrada.

• La impedancia en el modo común es mayor que en el modo diferencial

Tipo de Operación

Entrada Salida Impedancia

Sencilla Una sola señal

Salida por ambos colectores

Suma de las impedancias de los diodos base-emisor en polarización directaDoble Dos señales Salida por

ambos colectores

Modo común Señal común Salida aproximadamente cero

Diodo de base -emisor en polarización directa más la que impone el terminal de emisor

Características• El circuito es simétrico ya que sus transistores son idénticos, por lo

que ambos transistor quedaran polarizados en el mismo punto de trabajo al ser excitado por señales en sus entradas.

• La característica principal del amplificador diferencial es la ganancia muy grande cuando se aplican señales opuestas a las entradas, en comparación con la muy pequeña ganancia obtenida con entradas comunes, la relación de esta diferencia de ganancia con la ganancia común se llama ‘’rechazo en modo común”.

RC1 RC2

RE

Q1Q2

V1

VCC

VEE

Vo2Vo1

V2

USOS

Los usos típicos de estos amplificadores son proporcionar cambios en la amplitud de voltajes (amplitud y polaridad).

Osciladores

En muchos tipos de circuitos de instrumentación.

Funcionamiento• Si la tensión de aumenta, la corriente del emisor del transistor aumenta (acordarse

que ), causando una caída de tensión en .

• Si la tensión de se mantiene constante, la tensión entre base y emisor del transistor disminuye, reduciéndose también la corriente de emisor del mismo transistor. Esto causa que la tensión de colector de () aumente.

Funcionamiento• Del mismo modo cuando la tensión en aumenta, también aumenta la corriente de colector del

transistor , causando que la tensión de colector del mismo transistor disminuya,) disminuye.

• Si el valor de la resistencia fuera muy grande, obligaría a la suma de las corrientes de emisor de los transistor y , a mantenerse constante, comportándose como una fuente de corriente.

Funcionamiento• Entonces, al aumentar la corriente de colector de un transistor, disminuirá la

corriente de colector del otro transistor.

• Por eso cuando la tensión crece, la tensión en decrece.

Cálculos

Polarización en cd.Primero consideremos la operación de polarización de cd del circuito de la figura. Con entradas de ca obtenidas de la fuente de voltaje, en esencial el voltaje en cada entrada es de 0V, como se muestra en la figura. Con cada voltaje a base 0V, el voltaje de polarización de cd del emisor en común es

La corriente de polarización de cd en el emisor es

Cálculos

Suponiendo que los transistores son apareados (como ocurriría en una unidad de circuito integrado), obtenemos

Y por lo tanto se obtiene un voltaje de colector de

CálculosOperación de circuito en modo común.Si bien un amplificador diferencial proporciona en gran medida la amplificación de la diferencia de la señal aplicada a ambas entradas, también deberá proporcionar una amplificación un tanto pequeña de la señal común a ambas entradas. El circuito equivalente de ca de una entrada común se muestra en la figura, por lo que podemos escribir

CálculosLo que se puede volver a escribir como

La magnitud de voltaje de salida es entonces

Ejemplo de cálculosPolarización en cd.Calcule los voltajes y corrientes de cd en el circuito de la figura.

𝐼𝐸=𝑉 𝐸𝐸 − 0.7𝑉

𝑅𝐸

=9𝑉 − 0.7𝑉3.3𝑘Ω

≈ 2.5𝑚𝐴

Con un voltaje de colector de

Ejemplo de cálculosPolarización en cd.Calcule los voltajes y corrientes de cd en el circuito de la figura.

El voltaje del emisor en común es, por lo tanto, de 0.7V, mientras el voltaje de polarización del colector es de cerca de 4.1V para ambas salidas.

Ejemplo de cálculosOperacion de ca de un circuito.Calcule los voltajes de salida sencillo para el circuito de la figura

Los cálculos de polarización de cd proporcionan

La corriente de cd del colector, entonces es

Ejemplo de cálculosOperacion de ca de un circuito.Calcule los voltajes de salida sencillo para el circuito de la figura

De modo que

SimulaciónEjercicio 1Simulación del ejercicio de polarización en cd.

Conclusiones

El diseño de un amplificador diferencial involucra considerar la configuración de polarización del amplificador, su resistencia de entrada, resistencia de salida, sus ganancias diferencial y común, su relación de rechazo común y su rango de excursión.

La salida de un amplificador con comportamiento lineal es igual a la superposición de la entrada diferencial multiplicado por la ganancia diferencia mas la entrada común multiplicada por la ganancia común.

La fuente de corriente de polarización de un amplificador diferencial se puede poner en practica utilizando diversas técnicas, incluyendo un resistor simple, un transistor único,el espejo de corriente y la fuente de Widlar.

Un amplificador diferencial excitado con una señal grande a menudo se aleja de un comportamiento lineal y debera describirse mediante ecuaciones no lineales.

Integrantes

Tania TorresVeronica

VelasquezYulissa OrdoñezChristian Pulla

Leonardo Pineda

GRACIAS POR SU ATENCION