AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

Circuito utilizado en la mayoría de amplificadores operacionales en la etapa de

entrada.

Son implementados mediante configuraciones de transistores.

La salida de un circuito diferencial es la diferencia de los voltajes de entrada por

una ganancia correspondiente:

V o=Ad . V d+ Ac . V c

Ad=G anancia diferencial (se calcula )

V d=Voltaje diferencial (V 1−V 2 )

Ac=Ganancia enmodo comun (deberia ser cero )

V c=Voltaje enmodo comun(V 1+V 2

2)

La relación de rechazo en modo común se calcula:

RRCM=20 log(Ad

Ac

)

Análisis de polarización

Análisis en DC

Q1

2N2221A

Q2

2N2221A

Rc

1kΩ

Rc1

1kΩ

RE1kΩ

VCC

5.0V

VEE

-5.0V

V BE=V B−V E

V B=0

V BE=−V E

V ℜ=V E−V EE

I E=V ℜ

RE

I E1=I E

2

I E1≅ I C 1

V C=V CC−V RC

V CE=V C−V E

Análisis en AC

V1

1Vpk 1kHz 0°

V2

1Vpk 1kHz 0°

hie1

1kΩ

hie2

1kΩ

RC1

1kΩ

RC2

1kΩ

R5

1kΩ

I1

I = { 1 }

I2I = { 1 }

I b=V 1−V 2

2hie

V o=β I b RC

V 0=β(V 1−V 2

2hie)RC

Ad=RC

2 re

Ac=RC

2 RE

EJEMPLO 1En el circuito de la figura calcule Vo si V1= 22mVpp, V2= 17mVpp, además calcule RRMC. RC=47k, RE=56k.

Ad=RC

2 re

Ad=47 k

2(151.16)

Ad=155.46

Ac=RC

2 RE

Ac=47 k

2(56 k)

Ac=0.42

Vd=V 1−V 2

Vd=(22−17)mVp

Vd=5mVp

Vc=(V 1+V 2 )

2

Vc=(22+17 )

2mVp

Vc=19.5 mVp

Vo=Ad∗Vd+ Ac∗Vc

Vo=(155.46∗5)+(0.42∗19.5 )

Vo=0.785 mVp

RRMC=20 log10(AdAc

)

RRMC=20 log10(155.460.42

)

RRMC=51.36 dB

Con el fin de aumentar el valor de RRMC, en vez de RE se coloca una fuente de corriente cuya característica principal es tener Zin alta.

V1

12V

V2

120Vrms 60Hz 0°

VCC

VC 60Hz 0°

I1

1A

R1

1kΩ

R2

1kΩ

VEE

12V

Q1

2N2222

Q2

2N2222

Ac=RC

2 RE

Ac=47 k

2(200 k)

Ac=0.1175

RRMC=20 log10(AdAc

)

RRMC=20 log10(155.460.1175

)

RRMC=62.43 dB

Para el diseño de una fuente de corriente

V1

120Vrms 60Hz 0°

V2

120Vrms 60Hz 0°

Vcc

12V

Vee

12V

RC1

1kΩ

RC2

1kΩ

R1

1kΩ

R2

1kΩ

RE

1kΩ

Q1

2N2222

Q2

2N2222

Q3

2N2222

1. Asumimos el valor de R1=R2R1=R2= 10k

2. Zint debe ser alta, de ahí calculamos RE

VR 2=Vcc∗R 2R 1+R 2

=10

VRE=VR 2−0.7

VRE=9.3 V

ℜ=VREIE

ℜ= 9.30.344 mA

ℜ=27 k

EJEMPLO 2

En un amplificador diferencial, con una ganancia diferencial de 3756 y un RRMC=100; con V1=87uV y V2= 72Uv. Encuentre Vo para un RRMC de 80000.

Vo=Ad∗Vd+ Ac∗Vca) RRMC=100

AdAc

=10 0

Ac=37.5

Vo=(3756∗(87 uV−72 uV ) )+(37.5∗( 87 uV +72uV2

))

Vo=0.059 V

b) RRMC=80000

AdAc

=800 00

Ac=0.04

Vo=(3756∗(87 uV−72 uV ) )+(0.04∗( 87 uV +72 uV2

))

Vo=0.056 V