INFORME PREVIO NO4

FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICA Y ELCTRICA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE

INGENIERA ELECTRICACURSO:

Circuitos electrnicos II

TRABAJO:

Informe Final N2TEMA:

Amplificador DiferencialALUMNO:

VILCHEZ JESUS, Chris Michael 09190019PROFESON:

ING. CELSO GERNIMO

09 de Febrero del 2015AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

1.-Objetivos:

Experimentar las propiedades del amplificador diferencial.

2.- Cuesionario previo

Qu caractersticas resaltantes ofrece el amplificador diferencial?

Se puede utilizar este amplificador como un modo inversor (La salida esta desfasada 1800 con respecto a la entrada),o modo no inversor (la salida no tiene una desfase con respecto a la entrada), o modo diferencial cuando utiliza los dos modos anteriores. Este amplificador contiene dos entradas y dos salidas, Las salidas estn desfasadas una con respecto a la otra en una ngulo de 1800, o sea que una esta en fase con la entrada y la otra est desfasada 1800. Una de las caractersticas ms importantes es la simetra que tiene este circuito con respecto a los dos transistores, que hace que sus corrientes de colector sean iguales haciendo que las resistencias variables (re) tambin lo sean.

Se usa este amplificador para amplificar las seales en medios ruidosos, o sea el ruido es atenuado en este amplificador (Modo comn, ganancia de voltaje pequea) y la seal es amplificada (Modo diferencial, ganancia de voltaje es alta)

2.-Encontrar los puntos de reposo del amplificador diferencial a Experimentar (figura 3.a y 3.b)

a) Con resistencia (figura 3.a):

Hacemos el equivalente del circuito en corriente continua para la

figura 3.a, donde las capacitancias se hacen circuito abierto:

Entonces como el circuito es un circuito simtrico el potencimetro se considera que se pone 50 Ohm para cada transistor, tambin solo analizaremos un solo lado debido a la simetra del circuito la formula es.

Para esta corriente de reposo el transistor tiene una resistencia dinmica que es:

Tambin hallamos para el circuito el voltaje base 1 (B1) que es igual al voltaje base 2 (B2):

Tambin hallamos para el circuito el voltaje colector 1 (C1) que es igual al voltaje colector 2 (C2):

Tambin hallamos para el circuito el voltaje Emisor 1 (E1) que es igual al voltaje emisor 2 (E2):

Con estos valores de voltaje tenemos que:

Nota: estos puntos de reposo de este amplificador son iguales para los dos transistores debido a la simetra del circuito.

b) Con una fuente de corriente (figura 3.b):

Hacemos el equivalente del circuito en corriente continua para la

figura 3.b, donde las capacitancias se hacen circuito abierto:

Entonces como el circuito es un circuito simtrico el potencimetro se considera que se pone 50 Ohm para cada transistor, tambin solo analizaremos un solo lado debido a la simetra del circuito la formula es y considerando que el potencimetro de 10k esta en su mximo valor:

Hallamos para el circuito el voltaje base 2 (B2), por un divisor de voltaje:

Vb2 =

Con este dato hallaremos el voltaje el en Emisor 2 (VE2):

Hallamos la corriente ICQ:

La resistencia dinmica es:

Tambin sabemos:

Para el transistor 1 tenemos los siguientes puntos de reposo:

El voltaje en el colector 1 es (Vc1):

Para la base 1 tenemos el siguiente voltaje:

El voltaje en el emisor es:

Para el voltaje colector emisor 1 tenemos:

Para el voltaje colector 2 tenemos:

El voltaje colector emisor es del transistor 2:para varios valores del potencimetro de 10k tenemos:

Consideramos la resistencia de potencimetro como una variable (Vp) y hallamos el valor de la corriente en funcin de esta variable:

Para RP = 10k tenemos, IcQ2 = 1.92 mA

Para RP = 5k tenemos, IcQ2 = 1.39 mA

Para RP = 0k tenemos, IcQ2 = -0.18 mA

Considerando que V1 y V2 son dos seales de la misma intensidad pero desfasadas

una con respecto a la otra en 1800, encontrar (circuitos experimentales) Ad, Ac, Vo, Zi, Zo y CMRR.

a) Haciendo el anlisis en modo comn del circuito:

El equivalente del circuito en c.a. es haciendo las fuentes de voltaje continua igual a cero y los capacitares iguales a corto circuito, y tambin vemos que el voltaje de salida es igual en las dos salidas:

Vemos que en modo comn se utiliza a una sola fuente para las dos entradas que reciben una corriente base de la misma magnitud.

Hallamos el voltaje de salida del circuito es (colector y tierra):

Tambin hallamos el voltaje de entrada entre la base y tierra:

Por lo tanto hallaremos la ganancia en modo comn del amplificador diferencial del experimento:

Tambin hallaremos el anlisis de la impedancia de entrada (teniendo en cuenta como ve el circuito con respecto a la corriente de base):

Y tambin vemos que por la simetra del circuito solo se analiza uno de las partes, entonces la impedancia de entrada es:

La impedancia de salida del circuito es:

b) Haciendo el anlisis en modo diferencial del circuito:

El equivalente del circuito en c.a. es haciendo las fuentes de voltaje continuo igual a cero y los capacitares iguales a corto circuito, y tambin vemos que el voltaje de salida es igual en las dos salidas pero desfasadas en 1800:

Vemos que en modo comn se utiliza dos fuentes de corriente desfasadas 1800 pero para el anlisis usaremos solo una fuente para la base 1 y la base se pone a tierra, por lo tanto la ganancia a modo diferencial la ganancia de una fuente se le suma la ganancia de la otra fuente (superposicin).

Tambin hallamos el voltaje de entrada entre la base y tierra:

Hallamos el voltaje de salida del circuito es (colector y tierra):

Hallaremos el voltaje de salida en funcin de las corrientes de entrada, entonces la corriente Ie2 es igual a:

Resolviendo:

Por lo tanto hallaremos la ganancia en modo diferencial del amplificador diferencial del experimento:

La ganancia total en modo diferencial sera:

Ad = 2Ad1 = 24.62

Tambin haremos el anlisis de la impedancia de entrada (teniendo en cuenta como ve el circuito con respecto a la corriente de base):

La impedancia de salida del circuito es:

La relacin de rechazo en modo comn es:

qu ventajas se obtiene al utilizar una fuente de corriente en lugar de la resistencia de emisor? Las ventajas de utilizar una fuente de corriente es relacionado a la gran impedancia que esta tiene haciendo que:

En modo comn reduzca la ganancia de voltaje:

Debido a que la resistencia equivalente r0 es grande la ganancia en modo comn es pequea.

En modo diferencial aumenta la ganancia de voltaje:

Cuando r0 est en paralelo con una resistencia pequea no afectando pero aumentando el voltaje de salida.

La relacin de rechazo en modo comn aumenta por lo ya mencionado anteriormente.

Se puede mejorar la estabilidad del circuito.

3.-MATERIALES.-

1 ORC

1 Multimetro Digital

1 Generador de Seales A.F

1 Protoboard

Cables de Conexin

1 Fuente DC

1 Transformador con toma central

2 Transistores: 2N2222

9 Resistores (1/4 W): 2(7.5 K), 2 (4.7 K), 2(10 K), 2(1K), 2 (220 ohm), (3.9 K)

2 Potencimetros: 100ohm. 10 K

2Condensadores: 22 uF (10 V)

4.-PROCEDIMIENTOS:a. Sin aplicar seal calibrar P1 de tal manera de obtener para ambos transistores los mismos puntos de operacin:

b. Aplicar seal hasta obtener la mxima seal de salida sin distorsin (2KHz) y dibujar en la fase correcta las siguientes formas de ondas:

CASO I

MODO DIFERENCIAL V1= +V v2= -V

Vb1 = 59.51 mV rms

Ve1 = 54.63 mV rms

Vc1 = 1.1 V rms

Vb2 = 60.51 mV rms

Ve2 = 55.13 mV rms

Vc2 = 915 mV rms

MODO COMN V1= +V v2= +V

Vb1 = 61.51 mV rms

Ve1 = 63.63 mV rms

Vc1 = 49.12 mV rms

Vb2 = 62.51 mV rms

Ve2 = 62.33 mV rms

Vc2 = 49.65 mV rms

a. Cambie la resistencia Re de 4.7k a 12k y complete la tabla:

( Al medir dicha resistencia nos dio el valor de Re = 11.95k CASO II

MODO DIFERENCIAL V1= +V v2= -V

Vb1 = 62.51 mV rms

Ve1 = 50.83 mV rms

Vc1 = 1.3 V rms

Vb2 = 61.51 mV rms

Ve2 = 49.93 mV rms

Vc2 1 V

MODO COMN V1= +V v2= +V

Vb1 = 64.11 mV rms

Ve1 = 63.73 mV rms

Vc1 = 19.66 mV rms

Vb2 = 63.81 mV rms

Ve2 = 62.93 mV rms

Vc2 = 18.95 mV rms

a. Cambie la resistencia Re por la fuente de corriente (fig. 4.2) y calibre hasta encontrar el mismo punto de operacin para ambos transistores. Comente la tabla anterior:

( Aclaracin: La resistencia de 3.9k midi en realidad 3.8k

CASO III

MODO DIFERENCIAL V1= +V v2= -V

Vb1 = 62.55 mV rms

Ve1 = 56.53 mV rms

Vc1 = 1.38 V rms

Vb2 = 61.81 mV rms

Ve2 = 55.93 mV rms

Vc2 1.3 V rms

MODO COMN V1= +V v2= +V

Vb1 = 64.19 mV rms

Ve1 = 64.73 mV rms

Vc1 = 112 uV rms

Vb2 = 63.91 mV rms

Ve2 = 63.93 mV rms

Vc2 = 111.26 uV rms

GANANCIA DIFERENCIALGANANCIA COMNCMRRZi

Para el Caso II con la resistencia Re = 12k:GANANCIA DIFERENCIALGANANCIA COMNCMRRZi

Para el Caso III con la fuente de corriente:GANANCIA DIFERENCIALGANANCIA COMNCMRRZi

5.-CUESTIONARIO FINAL

1.-Mostrar las tablas debidamente llenadas.

Las tablas se han llenado en los cuadros anteriores.

2.- Para cada uno de los casos encontrar: A d, Ac, Zi, CRM, Comente:

CASO I: (RE = 4.7 K)a) Modo Diferencial :

b) Modo Comn :

c) Relacin de rechazo Modo Comn (CMR):

CASO II: (RE = 12 K)

a) Modo Diferencial :

b) Modo Comn :

c) Relacin de rechazo Modo Comn (CMR):

CASO III: (Fuente de Corriente)

a) Modo Diferencial :

b) Modo Comn :

c) Relacin de rechazo Modo Comn (CMR):

Comentario:Se puede ver que a medida que se aumente la RE, la Ganancia en modo Comn se reduce, y por tanto la CMR aumente y eso es lo que se quiere para nuestro amplificador diferencial; y cuando se trabajo con una fuente corriente la Agencian en modo comn fue menor y por tanto CMR fue mucho mayor, eso es lo quiere cuando tenemos un amplificador diferencial, que la CMR sea mucho mayor; esto impedir que entre menos ruido a nuestro amplificador diferencial.

3.-Dibuje algunos esquemas prcticos en donde se encuentre puede ser utilizado un amplificador diferencial.

Entrada a un Amplificador Operacional

Amplificador con Ganancia Controlada por Tensin

CONCLUSIONES

El Amplificador Diferencial, trabaja siempre y cuando los transistores tengan el mismo punto de operacin, esto quiere decir que los transistores deben tener el mismo VCEQ y ICQ, al tener estos valores iguales nuestro amplificador estar operando correctamente.

Se debe tener cuando trabajemos con el amplificador, ya que tiene dos modos de operacin, uno en modo comn (V1=V2=V), y la otra en modo diferencial (V1 = +V; V2= -V) para el modo diferencial se uso un divisor de voltaje para q las ondas salgan desfasadas 180 .

El amplificador demostr tener una gran ganancia cuando se aplica seales opuestas a las entradas, en comparacin con la pequea ganancia resultante a las entradas comunes. Se pudo observar que a medida que aumentbamos RE, la ganancia en modo comn disminua y por ende la CMR aumentaba; por ello cuando se reemplazo la RE por una fuente de corriente (tiene una impedancia bien grande), la ganancia en modo Comn disminuyo considerablemente y la CMR fue mayor; esto es importante ya que es la que impide que entren ruidos a nuestros circuitos.PAGE

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