AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
PAUL ARPI C. DIEGO CUJI JULIO MONTESDEOCA PEDRO PINTADO ANTONIO
VEGA
El Amplificador Diferencialy Es la etapa de entrada
caracterstica de un amplificador
operacional. y No tiene capacitores de acoplamiento ni de paso,
esta directamente acoplado. y Puede amplificar cualquier frecuencia
incluyendo la seal de DC. y La corriente de cola en un amplificador
diferencial se divide exactamente entre los transistores cuando
estos son idnticos.
El Amplificador Diferencialy El par diferencial es una base
fundamental para la
electrnica analgica. y Los amplificadores operacionales y
comparadores de tensin se basan en l.y As mismo, los
multiplicadores analgicos, empleados
en calculadoras analgicas y en mezcladores, estn basados en
pares diferenciales.
Caractersticas de Ingresoy Cuando los dos transistores no son
idnticos, las
corrientes de base son diferentes. y La corriente de desajuste
de la entrada se define como la diferencia entre las dos corrientes
de base. y La corriente de polarizacin de la entrada se define como
el promedio de las dos corrientes de base. y Las hojas de datos
especifican Ien(desajuste) e Ien(polarizacin).
Corriente de Colay Es la ley de Ohm aplicada al resistor de cola
de un
amplificador diferencial.
Corriente de Desajuste de Entraday La corriente de desajuste es
igual a la diferencia entre
las dos corriente de base. Dicha diferencia es una indicacin de
cuanto difieren los valores de . Cuando un amplificador diferencial
es perfecto, la corriente de desajuste de entrada es cero.y
Ien(desajuste)= IB1 - IB2
Corriente de Polarizacin de Entraday Es igual al promedio de las
dos corriente de base.
Ganancia de Tensin
Ganancia de Tensin en modo Comn
Relacin de Rechazo en modo Comny Es igual a la ganancia de
voltaje diferencial dividido
para la ganancia de voltaje en modo comn. y El valor indica la
eficacia con que el amplificador diferencial discrimina y bloquea
una seal en modo comn.
Anlisis de un amplificador diferencial bsico bipolary Constituye
la etapa de entrada de los amplificadores
operaciones y comparadores. y Su simetra le confiere
caractersticas muy especiales de anlisis y diseo. y Los
transistores Q1 y Q2 deben ser idnticos y Realizar este
amplificador con componentes discretos pierde sus principales
propiedades al romperse esa simetra.
Anlisis de un amplificador diferencial bsico bipolar
Anlisis en Contnuay 0=
VBE + (IE1 + IE2 )RE VCC y La simetra del circuito y el hecho de
que Q1 y Q2 son transistores idnticos hace que IE1=IE2=IE de forma
que y La ecuacin de recta de carga esttica se obtiene aplicando KVL
a la malla colector-emisor de los transistores: y 2VCC = VCE +
IC(RC + 2RE)
Anlisis en modo comny La simetra permite simplificar su anlisis,
las
tensiones de entrada en tensiones de entrada de modo comn y modo
diferencial. y Los conceptos estn en consonancia con las
aplicaciones tpicas del amplificador operacional que se suele
utilizar para amplificar la diferencia entre las dos seales de
entrada. y La tensin de entrada en modo diferencial (vid) y modo
comn (vic) se definen como
Anlisis en modo comn
Anlisis en modo comny A su vez, estas tensiones vid y vic dan
lugar a dos
tensiones de salida, en modo diferencial (vod) y modo comn
(voc), definidas de una manera similar:
Analisis en Modo Diferencial
y A su vez, estas tensiones Vid y Vic dan lugar a dos
tensiones de salida, en modo diferencial (Vod) y modo comn
(Voc), definidas como:
y El amplificador diferencial tiene dos ganancias, una en
modo
diferencial (Ad) y otra en modo comn (Ac) definidas como:
y Se puede transformar el primer circuito, en el de la siguiente
figura. Este circuito presenta propiedades de simetra que facilitan
su anlisis mediante la aplicacin del principio de superposicin a
las entradas en modo diferencial y comn independientemente.
Ganancia en modo diferencialy En la siguiente figura se muestra
el circuito equivalente
simplificado del amplificador diferencial cuando nicamente se
considera modo diferencial a la entrada.
Segn esto se obtiene que:
Ganancia en modo diferencial
y Resolviendo las ecuaciones anteriores se llega a:
y obteniendo como resultado:
Ganancia en modo diferencialy La ecuacin Ve=0 indica que la
tensin de pequea
seal en el emisor de los transistores es nula, es decir, que ese
nudo se comporta como un nudo de masa virtual. y La ganancia en
tensin en modo diferencial de este amplificador es:
Ganancia en modo diferencialy La impedancia de entrada del
circuito Zi=hie. Por
consiguiente, la impedancia de entrada vista a travs de los dos
terminales de entrada diferencial es:
Ganancia en modo diferencial
Ganancia en modo comny En la figura aparece el circuito
equivalente del
amplificador diferencial en modo comn a la entrada. Para
simplificar se determina las impedancias equivalentes Ze1 y Ze2
vista a travs de los emisores de los transistores Q1 y Q2. Estas
impedancias se definen como
Ganancia en modo comny Analizando el circuito anterior se
obtiene la siguiente
ecuacin:
Ganancia en modo comny Demostrando que:
y La ganancia en modo comn es:
Relacin de rechazo en modo comny Un amplificador diferencial
ideal tiene una tensin de
salida proporcional a vid y no depende de la componente en modo
comn (Ac=0). En la prctica no sucede as y para medir esa desviacin
se introduce el concepto de relacin de rechazo en modo comn RRMC;
en ingls common-mode rejection ratio o CMRR. Se define la RRMC como
la relacin entre la ganancia en modo diferencial y modo comn
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Circuito a SimularR1 47k R3 47k 9V V2
Q1
Q2
0
V1 2mV 0Vdc
Q2N3904
Q2N3904
0
0R2 43k
V3 -9V
0
Tensiones y Corrientes
Calculosy Datos: y Polarizacin en DC
Clculosy Polarizacin en AC
Ganacia100 80
60
40 1 0 u Hz 1 0 0 u Hz V( Q1 : c ) / V( V1 : +)
1 . 0 mHz
1 0 mHz
1 0 0 mHz Fr equenc y
1 . 0 Hz
1 0 Hz
1 0 0 Hz
1 . 0 KHz
1 0 KHz
Tensin Amplificada e Ingreso4 0 mV 2 0 mV 0V
- 2 0 mV
- 4 0 mV 0s3. 0V
5 0 us V( V4 : +)
1 0 0 us
1 5 0 us
2 0 0 us
2 5 0 us Ti me
3 0 0 us
3 5 0 us
4 0 0 us
4 5 0 us
5 0 0 us
2. 0V
0V
- 2. 0V
- 3. 0V 0s 50us V ( Q1 : c ) - 4 . 5 100us 150us 200us 250us T i
me 300us 350us 400us 450us 500us
