Universidad de Guadalajara
Carrera: Licenciatura en Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Trabajo de Investigación #1 “Amplificador Diferencial con Fuente de Corriente”
Alumno: Fernando Hermosillo Reynoso
T13
Amplificador Diferencial con Fuente de Corriente En el amplificador operacional, se tiene una gran desventaja, se apreció la limitación del circuito con polarización pasiva, sobre todo respecto a la obtención de mejores relaciones de rechazo del modo común. La función de dicha parte del circuito es únicamente permitir que se establezca la corriente 2. ICQ1-2 a lo largo de un resistor RE que desde el punto de vista de RRMC conviene que sea del mayor valor posible. Ello nos permite inferir que mediante la utilización de un tercer transistor se puede co ncretar tal función de polarización con mucha mayor eficiencia, dicho de forma general, una RRMC alta, exige una RE muy alta, en caso ideal, para una RRMC ∞, RE ∞, lo cual no es muy deseable puesto que la polarización depende de esta resistencia, a lo cual para corregir esto, se utiliza una fuente de corriente sustituyendo a la RE, puesto qu e una fuente de corriente tiene una resistencia o impedancia interna ∞ idealmente y en fines prácticos p rácticos es muy alta. En esta investigación nos proponemos verificar el co mportamiento del circuito amplificador diferencial con una fuente de corriente, la cual se aprecia en la siguiente figura:
Para analizar este circuito, primero nos concentraremos en el a nálisis de la fuente de corriente, es decir en la polarización de .
LVK en la malla B-E
Aproximando
Esto se cumple, siempre y cuando el transistor no se sature.
Además, si queremos asegurar su correcto funcionamiento:
, agregando un factor de seguridad
Nuestro circuito quedaría:
Para obtener la de la fuente, procedemos al modelo de señal pequeña de dicha configuración, la cual es el modelo de base común:
Reflejándolo en emisor común:
De los circuitos anteriores Observamos que como es muy alta.
tendremos que idealmente
Nuestro circuito final:
Análisis en Señal Pequeña:
Donde:
y
y para fines prácticos
Para analizar su comportamiento individual (modo común y modo diferencial) se tiene que dividir el circuito anterior en dos:
Circuito de entrada
Circuito de salida
Circuito de salida
Donde:
Circuito de entrada
Se tendrá que analizar por Teorema de Superposición
Análisis del Modo Común
Por su simetría
Analizando los resultados:
, por lo que nuestra corriente
modo común adelante.
como resutado tendremos una ganacia del
, gracias a esto nuestra
, esto lo analizaremos mas
Análisis del Modo Diferencial
Por
no pasa corriente, puesto que son de la misma magnitud pero de signos contrarios,
y por LCK la suma de ambas a mbas es 0, por lo que por su simetría y aplicando el principio de Kirchhoff:
Luego, regresandonos al circuito de entrada inicial:
] [ [ ] ] [ ] [ ] ( [ ) ] [ ] [ ] [ ] [ Si tomamos en cuenta el término
:
Por lo que:
Podemos decir que:
**Ganancia del modo común
**Ganancia del modo diferencial
Razón de Rechazo del Modo Común (RRMC)
[ ] ] [ Para fines ideales, como
:
Recta de Carga del Modo Común
Y con fines de adentrarnos mas a esta recta de carga, para calcular
LVK para
LVK malla
De manera similar obtenemos a
, puesto que
Recta de Carga del Modo Diferencial
Sabemos que
y
y
** Ecuación de la recta de carga del modo
diferencial con pendiente
Al aplicar una tensión de entrada diferencial, si la intensidad de un transistor es mayor ma yor que la del otro, ocasiona una reducción de la corriente del otro transistor, pero siempre:
Este circuito opera con tensiones máximas de entrada en modo diferencial bajas; del orden de . Superado este valor uno de los transistores se corta y por el otro circula toda la corriente . Las características características de transferencia transferencia son lineales lineales en en una pequeña pequeña región región de opera pe raci ció ón (±2VT).
Por lo que nuestra recta de carga en modo diferencial es:
Si quisiéramos aumentar dicho valor de tensión, e n modo diferencial, tendríamos que añadir una resistencia , este circuito mantiene la simetría de un amplificador diferencial aumentando el rango de tensiones de entrada.
La característica de transferencia tiene un rango de entrada lineal mayor según aumenta . El inconvenient inconv enientee es que la gananci g ananciaa en modo diferencial diferen cial disminu d isminuye. ye. Para Pa ra este est e cir circu cuit ito, o, se pued puedee demostrar que s i ,ganancia en modo diferencial es:
Los valores de deben estar comprendidos entre la se reduce excesivamente.
a
ya que con valores grandes
Donde se nota claramente que las tensiones máximas de dicho circuito son mayores que las del pasado sin la .
Máxima variación de
en Modo Diferencial
Impedancia de entrada del Modo diferencial:
Del circuito de entrada:
Impedancia de entrada del Modo Común:
