amplificador diferencial con bjt - fceia.unr.edu.ar 12... · circuito y la señal diferencial de...

AmplificadorAmplificadorAmplificadorDiferencialDiferencialDiferencialcon BJTcon BJTcon BJT

FCEIA FCEIA FCEIA --- UNRUNRUNRProf. María Isabel Schiavon

Electrónica I - Año 2004

BE2BE1 VV =⇒= 21 vv

2oI

== 21 CC ii21 CECE vv =

BE2BE1 VV ≠≠ 21 vv

oI=+

≠

21

21

CC

CC

iiii

21 QQ ≡0 = + + Ei Ci Bi

Rc Rc

Io

B1 B2Q1 Q2

VCC

iC1iC2

i B2iB1+v1_

+v 2_

++_vO1 _vO2

iE1 i E2E

-VCC

Rc Rc

Io

B1 B2Q1 Q2

V

-VCC

CC

i B2i B1

i E1 i E2

iC1iC2

+v =02 _

+v =01 _

+_vO1

+_

vO2

VE

Polarización21 QQ ≡ v1 = v2 = 0

BEE VVQ

−=

C2o

BECCCE2CE1 RIVVVVQQ

−+==

C2o

CCC RIVVQ

−=

C

CCo R

VI activa zona 2≤⇔

22OO

C2C1IIII

QQ≈

α==

N

β>>1

En zona activa:

TV>>BEv

0≤BCv

TVBEv

SC eIi ≈

TVBEv

F

SE e

αI

i −≈

−−−= 11 TT VV

BCBE v

I

v

SC eα

SIeIi

−−

−−= 11 TT VV

BCBE v

S

v

N

SE eIe

αI

i

Ebers y M

oll

análisis engran señal

S

C

S

CBE I

iIiv 1

1

11 lnln TT VV ≈=

S

C

S

CBE I

iIiv 2

2

22 lnln TT VV ≈=

TVid

CC

veii 21 = TV

id

CC

veii

−= 12

TVBEv

SC eIi ≈

2

1lnC

Cid i

i v TV=21 BEBEid - vvv =

21id - vvv =

( ) 0I=+−=+

2121

EEF

CC iiα

ii 21 CFC iαi −= 0I

12 CFC iαi −= 0I

TVid

CC

veii 21 =

TVid

CC

veii

−= 12

1

1 1

−−

+= TV

0Iidv

FC eαi

1

2 1

−

+= TV

0Iidv

FC eαi

αF I0

iC2 iC1

F I0α0,5

-3VT -VT 3VTVT

vid

1

2 1

−

+= TV

0Iidv

FC eαi

1

1 1

−−

+= TV

0Iidv

FC eαi

La tensión diferencial

produce las variaciones de las corrientes

de colector

T

04V

IFmQg α

=

CCC1CCCCC RRIVRV 111 ciiv CO ±−=−=

CCC2CCCCC RRIVRV 222 cCO iiv m−=−=

( ) CR= 2121 CCOOO ii-vvv −−=

La señal entre los colectoresresulta:

La señal entre los colectores queda

expresada en funciónde los elementos del

circuito y la señal diferencial de entrada

+

−α=

T

T

C0

Ve1

Ve1RIid

id

Fo v

v

v

F

oC2C1 2

III α

==

α

vod

-2VT -VT

2VTVT

F I 0 R C

−αF I 0 R C

vid

+

−α=

T

T

C0

Ve1

Ve1RIid

id

Fo v

v

v

TT V2V2- ≤≤ iDv

máxima tensión diferencial parafuncionamiento lineal: ±2VT

La salida tomada entre los colectores sólo depende de la tensión diferencial

Rc Rc

Io

B1 B2Q1 Q2

-VCC

VCC

iE1 iE2

iC1

id

iB1+v /2_

++_vO1 _

vO2

iC2

vE

+

iB2_

v /2id

21 BEBEid - vvv =Análisis de pequeña señal con excitación diferencial

el emisor se comporta como

masa virtual para señales a modo

diferencial

las variaciones de vCE se reflejan directamente en la

salida correspondiente

El potencial de emisor permanece constante

21 CC ii ∆−=∆

Las variaciones de vCE producidas por una señal vid son las mismas que se producirían en la salida de una configuración emisor

común sin resistencia de emisor excitado con una señal en su entrada equivalente a la mitad de la tensión diferencial

cmi

ov Rg

vvA −≈=

Se define la ganancia a modo diferencial simple

22cmvd

id

odvd

RgAv

vA S

S−===

gmv π ro R c

vi

++

_

vo

+

_

_

v π rπ

Q2 Entrada: -vid/2, Salida: vo2

Q1 Entrada vid/2, Salida: vo1

cmv

id RgAvvo1= −≈

22 idv

( )idvg cmR2v

id Avvo2 ≈−=2

Ganancia a modo diferencial simple

22cmvd

id

odvd

RgAv

vA SS

−===

Si vid = v1 – v2 idvdo vAv

SS =1

idvdo vAvSS

−=2

Desfasa 180º

En fase con vid

Rc Rc

Io, r

B1B2

Q1 Q2

-VCC

VCC

iE1 iE2

iC1iC2

+_vO1

+_

vO2

vE

iB2

+

_

vicB1+ i

_vic

F

Análisis con excitación a modo común

icvvv == 21

2121 2 CCF

eee ii

rvii ∆=∆===

vE sigue las variaciones de vic.

CEicE vvv ∆⇒−= BEVLas variaciones

de vE se reflejan en la resistencia de la fuente de

corriente

Fe

e rvi =

Las señales a modo común de ambas salidas están desfasadas 180o respecto a la señal de

entrada a modo común

icr

cRicvcoo vvAvv

FCC 2

21 −≈==

gmvπro Rc

rπ

vic

+

_

voc

+

_2rF

F

cvc

Fm

cmvc

ic

ocvc

rRA

rgRgA

vvA

2

21

−≈

+−≈

=

Rc Rc

Io

B1 B2Q1 Q2

VCC

iE1 i E2

C2iC1i

iB2+

v 2_

+ iB1v1_

++_vO1 _

vO2

VE

-VCC

Πid rz 2≈

21 vvvid −=

FΠic rβrz 2+≈

221 vvvic

+=

idcRm

icFrcR

o vgvv 222 +−≈

idcRm

icFrcR

o vgvv 221 −−≈

( )id-vdicvo vAvAvSC

+=2

idvdicvco vAvAvS

+=1Rc Rc

Io

B1 B2Q1 Q2

VCC

iE1 i E2

C2iC1i

iB2+

v 2_

+ iB1v1_

++_vO1 _

vO2

VE

-VCC

21 vvvid −=

221 vvvic

+=

Fmv

vd rgAA

C

S ≈=SFR

v 1

+

+

2 v o2 v

o1 v

diferencial amplificador

idic vvv 21

1 +=

idic vvv 21

2 −=

21id vvv −=

221 vvvic

+=

Tensióndiferencial

Tensión a modo común

circuito linealocvcidvdo vAvAv

S+=

1

ocvcidvdo vAvAvS

+−=2

vocvod21id vvv −=

221 vvvic

+=

v1

++

+

2 v os v

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

+

idvdoocvvAv sS

+= ( FRs)

circuito lineal

ocvcidvdo vAvAvSS +=

cv

dsv

AA

=FRs