AMPLIFICADORES DIFERENCIALES Docente: Ing. César Ciriaco Martínez Curso: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS AMPLIFICADORES.

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1 AMPLIFICADORES DIFERENCIALES Docente: Ing. César Ciriaco Martínez Curso: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS AMPLIFICADORES

2 OBJETIVO REALIZAR UN ANALISIS EN CONTINUA DEL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL. LLEVAR A CABO UN ANÁLISIS EN ALTERNA DE UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL. EXPLICAR LA GANANCIA EN MODO COMÚN Y RECHAZO EN MODO COMÚN.

3 EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL Transistores, diodos y resistencias son 1os únicos componentes prácticos en 1os CI tipicos. También se pueden usar condensadores, pero normalmente son de valor pequeño, menores de 50 pF. Esta es la razón por la que 1os diseñadores de CI no pueden usar condensadores de acoplo y de desacoplo de la misma forma que lo hacen para circuitos discretos. Asi, para CI, se emplea el acoplamiento directo entre etapas y se elimina también el condensador de desacoplo de emisor, teniendo cuidado de no perder demasiada ganancia de tensión. El circuito clave para lograrlo es el amplificador diferencial. El diseño de este circuito es extremadamente inteligente porque elimina la necesidad del condensador de desacoplo de emisor. Por esto y por otras razones, el amplificador diferencial se utiliza como etapa de entrada en casi todos 1os op amp integrados.

4 ENTRADA Y SALIDAS DIFERENCIALES Esta tensión se le denomina salida diferencial porque combina las dos tensiones alternas de colector en una tensión, que es igual a la diferencia de las tensiones del colector

5 Terminal de salida único Simbolo de diagrama de bloques para un amplificador diferencial con entrada diferencial y salida única. Se usa el mismo símbolo para un amplificador operacional. El signo más (+) representa la entrada no inversora y el signo menos (-) la entrada inversora.

6 CONFIGURACIONES CON ENTRADA NO INVERSORA A menudo so1o se activa una de las dos entradas y la otra está a masa.

7 CONFIGURACIÓN CON ENTRADA INVERSORA Aquí se usa la entrada inversora y salida de un terminal. En este caso, la tensión alterna de salida viene dada también por la expresión anterior.

8 Configuraciones del amplificador diferencial

9 ANALISIS EN CONTINUA DE UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL El tipo de polarización utilizada aquí debería resultar familiar. Es casi idéntica a la polarización de emisor con dos fuentes de alimentación

10 Análisis Ideal La corriente a través de la resistencia común de emisor, RE, se denomina corriente de polarización. Si se ignora la caída de tensión VBE a través de 1os diodos de emisor se obtiene: La tensión en continua de cada colector es:

11 SEGUNDA APROXIMACIÓN Se puede mejorar el análisis de continua incluyendo la caída de tensión Vbe a través de cada diodo emisor. La tensión en la parte superior de la resistencia de emisor es un VBE por debajo de masa. Así, la corriente de polarización vale:

12 EFECTO DE LAS RESISTENCIAS DE BASE EN LA CORRIENTE DE POLARIZACIÓN Ambas bases se conectaron a masa por simplicidad. Cuando se usan, las resistencias de base tienen un efecto despreciable en la corriente de polarización si el amplificador diferencial está bien diseñado. Esto es así porque la ecuación para la corriente de polarización incluyendo las resistencias de base es:

13 EJERCICIO 1. Análisis en DC OBTENER LAS CORRIENTES DEL CIRCUITO Y LAS TENSIONES

14 EJERCICIO 1. Análisis en DC OBTENER LAS CORRIENTES DEL CIRCUITO Y LAS TENSIONES DEL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL CON UNICA SALIDA.

15 ANALISIS EN ALTERNA DE UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL TEORIA DE FUNCIONAMIENTO Para valores grandes de RE, la corriente de polarización se puede considerar constante cuando hay una señal alterna pequeña. A causa de ello, las dos mitades de un amplificador diferencial responden de manera complementaria a la entrada no inversora. En otras palabras, un incremento de la corriente de emisor de Q1, produce una reducción de la corriente de emisor de Q2, y viceversa.

16 CIRCUITO EQUIVALENTE La Figura muestra el circuito equivalente para señal. Nótese que cada transistor tiene una re. También, la resistencia de polarización RE está en paralelo con re del transistor de la derecha. En cualquier diseño práctico, RE es mucho mayor que re, por lo que se puede eliminar RE para un primer análisis.

17 Ganancia en terminal de salida único Representa el circuito equivalente simplificado. En é1, la tensión de entrada v1, aparece a través de la primera re en serie con la segunda re. Como las dos resistencias son iguales, la tensión a través de cada re es la mitad de la tensión de entrada.

18 GANANCIA EN SALIDA DIFERENCIAL El análisis es casi idéntico al realizado en el ejemplo anterior, excepto que la tensión de salida es el doble,porque hay dos resistencias de colector:

19 Configuraciones con entrada Inversora y Configuraciones con entrada diferencial La tensión de salida para una entrada no inversora La tensión de salida para una entrada inversora es: Combinando ambos resultados se obtiene la ecuación para una entrada diferencial:

20 TABLAS DE GANANCIAS DE TENSIÓN

21 EJERCICIO 1. Del siguiente circuito diferencial, se desea determinar el análisis en DC y el anÁlis en AC.