El Amplificador Diferencial

Objetivo: Comprender el funcionamiento y las características del amplificador diferencial. Proponer soluciones de diseño que satisfagan las especificaciones, corrientes de polarización, ganancias en modo común y diferencial.

Equipos y Materiales

Osciloscopio Generador de señales AF Fuente de alimentación cc Multímetro Miliamperímetro D.C Transistores 2n2222 (2) 2n3904 o equivalente Resistencias de valores entre 100ohm hasta 100kohm Potenciómetros 1k,10k,100k Capacitores 1uF,10uF,22uF,47uF

Marco Teórico

Se llama amplificador diferencial a un amplificador cuya salida es proporcional a la diferencia entre sus dos entradas (Vi+ y Vi-). La salida puede ser diferencial o no, pero en ambos casos, referida a tierra compleja.

El amplificador diferencial (o par diferencial)

suele construirse con dos transistores que

comparten la misma conexión de emisor, por la

que se inyecta una corriente de polarización.

Las bases de los transistores son las entradas

(I+ e I-), mientras que los colectores son las

salidas. Si se terminan en resistencias, se tiene

una salida también diferencial. Se puede

duplicar la ganancia del par con un espejo de corriente entre los dos

colectores.

Aunque esta descripción se basa en transistores de unión bipolar, lo mismo

se puede hacer en tecnología MOS ó CMOS

El par diferencial es una base fundamental para la electrónica analógica.

Los amplificadores operacionales y comparadores de tensión se basan en él.

Así mismo, los multiplicadores analógicos, empleados en calculadoras

analógicas y en mezcladores, están basados en pares diferenciales.

Los amplificadores de transconductancia también, básicamente, son pares

diferenciales.

En electrónica digital, la tecnología ECL se basa en un par diferencial.

Muchos circuitos de interfaz y cambiadores de nivel se basan en pares

diferenciales.

Procedimiento

1. Identificar las especificaciones de: Fuente de Alimentación, Ganancia e impedancia requeridas en el diseño. Determinar el circuito de polarización. Determinar los parámetros de voltaje, corriente y potencia de los componentes.

2. Con las indicaciones previas del profesor conectar el circuito correspondiente.

3. Usando el miliamperímetro DC verificar la corriente de polarización. En caso sea necesario conectar las resistencias de equilibrio.

4. Usando voltímetro DC verificar los voltajes en los puntos de prueba.5. Realizar la conexión para operación en modo común. Luego usando el

osciloscopio conectar la entrada de señal en AC, colocar el punto de prueba 3 y tierra del ORC que se encuentra conectado al punto común de tierra del generador AF y tierra del circuito.

6. Ajustar la frecuencia del generador de señal de AF a 1khz y aumentar lentamente la amplitud hasta el punto preciso en que empiece a distorsionarse la onda sinodal de salida del amplificador, mantener la señal de entrada sin distorsión

7. Observar, medir y anotar los voltajes en los puntos de prueba.8. Usando voltímetro en AC determinar las ganancias de voltaje y

comparara con lo obtenido en el ORC9. Realizar la conexión para modo diferencial, luego repetir los pasos

5,6,7,810.Realizar la conexión del circuito (Fuente de corriente constante) en

reemplazo de la resistencia REE, luego repetir los pasos 3 y 4, verificando los valores obtenidos anteriormente.

11.Repetir los pasos 5,6,7,8 y 9

Simulación del Circuito armado en el laboratorio.

Y el osciloscopio virtual el cual nos muestra el voltaje de salida y de entrada.

De aquí podemos obtener la ganancia de voltaje:

Av=5.7

90.7 x10−3=¿ 62.84

De donde en la práctica nos tiene que dar un resultado aproximado con un error máximo de: 30%, y lo obtenido fue un 53.4.

Cuestionario:

1. ¿Cuál es el efecto de Ree? ¿Qué condición debe cumplir?

Ree funciona como una fuente de corriente, pero hay una desventaja puesto que es mucho más eficaz tener una carga dinámica en lugar de esta resistencia.

2. ¿Cuál es la importancia del amplificador diferencial?

La importancia del amplificador diferencial estriba en el hecho de que las salidas son proporcionales a la diferencia entre las dos señales de entrada, como vamos a ver. Así pues, el circuito se puede utilizar para amplificar la diferencia entre las dos entra-das o amplificar una sola entrada conectando simplemente a masa la otra. Las características que distinguen las diversas salidas serán estudiadas en la exposición que sigue.

También hay que tener en cuenta en que es también muy importante pues es la base para construir y entender los amplificadores operacionales.

3. ¿Por qué es necesario determinar las consideraciones de RRMC en el diseño?

Cuando las entradas de un amplificador diferencial son cero, la señal de salida debe ser cero. Esto no ocurre así, se origina una señal de salida llamada tensión o voltaje de error ve. En AO se ha definido este parámetro RRMC, que consiste en rechazar esta entrada común y es igual a la relación entre el voltaje de modo común y la tensión de error realimentada a la entrada.

4. Realizar un breve comentario de las incidencias más relevantes ocurridas en la práctica

Bueno lo principal es que al haber 2 fuentes DC, la mayoría piensa que usando solo una fuente DC del laboratorio y sacando 2 cables de cada toma pueden usarlo para polarizar el par diferencial cosa que no es cierto, puesto que estas 2 fuentes deben ser independientes una

de la otro sino se está haciendo un cortocircuito y no se podrá polarizar.

Después algo importante a tener en cuenta es que cuando nuestro diseño amplifica mucho y la salida ideal es muy grande, es decir supera el VCC , entonces hay que hacer mucho más pequeña la entrada con un divisor de tensión.