AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL1) Qu caractersticas resaltantes ofrece el amplificador diferencial? 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 puede utilizar este amplificador como un modo inversor (La salida esta desfasada 1800 con respecto a la entrada), o modo o modo no inversor (la salida no tiene una desfase con respecto a la entrada), o modo diferencial cuando utiliza los dos modos anteriores.

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)

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.

Fig.1-a

2) Encontrar los puntos de reposo del amplificador diferencial a experimentar (figura 4a y 4b)

a) Con resistencia (figura 4-a):

Hacemos el equivalente del circuito en corriente continua para la figura 4-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):

Vb1 =

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:

VCE = 4.005 v

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 4-b):

Hacemos el equivalente del circuito en corriente continua para la figura 4-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:

IcQ2 =

La resistencia dinmica es:

re2 = 13.54

Para el voltaje colector 2 tenemos:

El voltaje colector emisor es del transistor 2:

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:

VE1 = VB1 0.7v = -0.704

Para el voltaje colector emisor 1 tenemos:

b-1) 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

3) Considerando que V1 y V2 son dos seales de la misma intensidad pero desfasadas una con respecto a la otra en 1800, encontrar (figura 4a y 4b) 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 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:

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:

4) qu ventajas se obtiene al utilizar una fuente de corriente en lugar de la resistencia de emisor? (figura 4b)

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.

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

I.- OBJETIVOS

Experimentar las propiedades del Amplificador Diferencial.

II.- INTRODUCCCION

Amplificador Diferencial

Los Amplificadores Operacionales y otros circuitos analgicos, suelen basarse en:

1 - Los amplificadores diferenciales2 - Etapas de ganancia implementados por amplificadores intermedios acoplados en corriente continua y...3 - Una etapa de salida tipo push-pull (etapa clase B en contrafase)

Ver el siguiente grfico, donde se muesta el diagrama de bloques con la configuracin interna de un amplificador operacional.

Principio de funcionamiento del Amplificador diferencial

Analizar el grfico de la derecha.

El amplificador diferencial bsico tiene 2 entradas V1 y V2.

Si la tensin de V1 aumenta, la corriente del emisor del transistor Q1 aumenta (acordarse que IE = BxIB), causando una caida de tensin en Re.

Si la tensin de V2 se mantiene constante, la tensin entre base y emisor del transistor Q2 disminuye, reducindose tambin la corriente de emisor del mismo transistor.

Esto causa que la tensin de colector de Q2 (Vout+) aumente.

La entrada V1 es la entrada no inversora de un amplificador operacionalDel mismo modo cuando la tensin en V2 aumenta, tambin aumenta la la corriente de colector del transistor Q2, causando que la tensin de colector del mismo transistor disminuya. (Vout+) disminuye.

La entrada V2 es la entrada inversora del amplificador operacionalSi el valor de la resistencia RE fuera muy grande, obligara a la suma de las corrientes de emisor de los transistor Q1 y Q2, a mantenerse constante, comportndose como una fuente de corriente

Entonces, al aumentar la corriente de colector de un transistor, disminuir la corriente de colector del otro transistor.

Por eso cuando la tensin V1 crece, la tensin en V2 decrece.

Vo

V2

V1

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