Amplificadores Diferenciales · Amplificador diferencial: uno de los módulos más utilizados en...
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1
Amplificadores Diferenciales
(1a parte)
Dr. José Ernesto Rayas Sánchez
Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de la página de internet de los autores del texto:
A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.
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2Dr. J.E. Rayas Sánchez
Amplificadores Diferenciales
! Introducción
! Par diferencial BJT
! Operación en señal pequeña del amplificador diferencial BJT
! Polarización en C.I.
! Amplificador diferencial con carga activa
! Par diferencial JFET
! Amplificadores diferenciales MOS
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3Dr. J.E. Rayas Sánchez
Introducción
! Amplificador diferencial: uno de los módulos más utilizados en C.I.
! Empleados como etapas de entrada en los amplificadores operacionales (OP-AMPS)
! Muy utilizados en etapas de instrumentación
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4Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modos de Operación del Par Diferencial
Modo común
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5Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modos de Operación del Par Diferencial (cont)
Modo diferencial, con entrada grande positiva
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6Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modos de Operación del Par Diferencial (cont)
Modo diferencial, con entrada grande negativa
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7Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modos de Operación del Par Diferencial (cont)
Modo diferencial, con señal pequeña
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8Dr. J.E. Rayas Sánchez
Ejemplo
Suponiendo vd = 0V, VCC = 10V, VEE = −5.7V, RE = 1KΩ, RC = 2.2KΩ, y una β grande para Q1 y Q2, calcular vc1 y vc2
vC1 vC2
VCC
VEE
RCRC
iE2iE1vd
RE
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9Dr. J.E. Rayas Sánchez
Otro Ejemplo
Suponiendo una β grande para Q1 y Q2,
vC2
vB1
2 mA
-5 V
5 KΩ5 KΩ
Q1 Q2
a) calcular vc2
b) si Rc1 cambia a 2.5KΩ, recalcular vc2
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10Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modelo del BJT (NPN) en señal grande
TBE VvSB eIi /
β=
TBE VvSE eIi /
α=
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11Dr. J.E. Rayas Sánchez
Análisis en Señal Grande
vC1 vC2
vB2vB1
I
VCC
VEE
RCRC
iE2iE1
TEB VvvSE eIi /)(
11−=
αTEB VvvS
E eIi /)(2
2−=α
TBB Vvv
E
E eii /)(
2
1 21−=
Iii EE =+ 21
TBB VvvE eIi /)(2 211 −+
=
TBB VvvE eIi /)(1 121 −+
=
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12Dr. J.E. Rayas Sánchez
Curva Característica del Par Diferencial
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13Dr. J.E. Rayas Sánchez
Problema
vC1 vC2
I
VCC
VEE
RCRC
iE2iE1vd
Calcular el valor de vd de tal forma que iE1= 0.8I
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14Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modelos del BJT en Señal Pequeña (repaso)
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15Dr. J.E. Rayas Sánchez
Análisis en Señal Pequeña
vC1 vC2
I
VCC
VEE
RCRC
iE2iE1vd
Td VvC eIi /1 1 −+
= αTd VvC e
Ii /2 1+= α
)2/()2/(
)2/(
1 TdTd
Td
VvVv
Vv
C eeIei −+
= α
L++++=!3!2
132 xxxexusando
y suponiendo que Td Vv 2<<
222)2/1()2/1()2/1(
1d
TTdTd
TdC
vVII
VvVvVvIi ααα +=−++
+=
221d
mCvgIi +=α , similarmente
222d
mCvgIi −=α
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16Dr. J.E. Rayas Sánchez
Análisis en Señal Pequeña (cont.)
d
ccd v
vvA 21 −= CmRg−=
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17Dr. J.E. Rayas Sánchez
Modelo del BJT en Señal Pequeña (repaso)
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18Dr. J.E. Rayas Sánchez
Análisis en Señal Pequeña (otro punto de vista)
eid rR 2)1( += β
πr2=
d
ccd v
vvA 21 −=
Ce
d Rr
A α−=
CmRg−=
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19Dr. J.E. Rayas Sánchez
Amp. Dif. en Degeneración de Emisor
d
ccd v
vvA 21 −=
)( Ee
Cd Rr
RA+
−= α
)(2)1( Eeid RrR ++= β
1ysi >>>> βeE rR
E
Cd R
RA −=
])1([2 Eid RrR ++= βπ
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20Dr. J.E. Rayas Sánchez
Problema
vC1 vC2
VCC
VEE
RCRC
iE2iE1vd
RE
Suponiendo una β = 150 para Q1y Q2, y si Vcc = 15V, Rc = 10KΩ, RE = 5KΩ, y VEE = −5.7V, calcular Ad y Zin
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21Dr. J.E. Rayas Sánchez
Emisor Común (repaso)
rL vovi
?==i
oV v
vA ?=inZ
Lbo riv β−=
mgr βπ =
T
Cm V
Ig =
πriv bi =
LmL
V rgr
rA −=−=π
β
min g
rZ βπ ==
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22Dr. J.E. Rayas Sánchez
Amp. Diferencial VS. Amp. en Emisor Común
21d
cmcvRgv −=
22d
cmcvRgv +=
d
ccd v
vvA 21 −=
CmRg−=
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23Dr. J.E. Rayas Sánchez
Ganancia de Modo Común
CMc
c vRRv
21α−=
CMc
c vRRv
22α−=
CM
c
CM
cc v
vvvA 21 ==
RRA c
c 2−=
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24Dr. J.E. Rayas Sánchez
Razón de Rechazo de Modo Común (CMRR)
RR
Rg
c
cm
2
21
−
−=
c
d
AACMRR = Rgm=
)dB(log20c
d
AACMRR =
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25Dr. J.E. Rayas Sánchez
Ejercicios de Tarea
Resolver problemas 6.5, 6.7, 6.10, 6.12, 6.15, 6.18, 6.21, y 6.26 del libro de texto