Semiconductores

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________Electrónica II

CAPITULO I. INTRODUCCION A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONEALES.

1. INTRODUCCION AL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL.

Los diseñadores de circuitos antes de la implementación de los CI necesitaban un amplificador; entonces tenían que diseñar éste utilizando transistores, resistores, capacitores, etc. Con la llegadadel CI esto ya no fue necesario porque se fabrican amplificadores completos en un solo encapsulado de una gran variedad de características. Estos se denominan Amplificadores Operacionales (AO) y en la práctica actual de ingeniería impone su uso siempre y cuando sea posible a causas de sus ventajas y el pequeño tamaño, bajo consumo de potencia y alta fidelidad. La mayoría de los AO son básicamentelos mismos. Se componen de una etapa de entrada con un Amplificador Diferencial, seguido por varias etapas amplificadoras, de alta ganancia, las cuales excitan de alguna forma la etapa de salida.

1.1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

Es un circuito versátil que sirve como etapa de entrada para la mayoría de los AO, también se encuentra su aplicación en CI tales como: el comparador analógico/digital, enlas compuertas lógicas acopladas por emisor. En la Fig. 1.1.1 se muestra un circuito básico de un amplificador diferencial. Su estructura es simétrica y por lo tanto los transistores y resistores se suponen idénticos en ambos lados del circuito.
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Fig. 1.1.1 Amplificador Diferencial Básico En el circuito mostrado se definen las siguientes magnitudes: Entradas: V1, V2 Salidas: Vo1, Vo2, Vo1-Vo2

La importancia del amplificador diferencial es ampliamente que las salidas son proporcionales a la diferencia entre las dos señales de entrada, así entonces, el circuito se puede utilizar para amplificar la diferenciaentre las 2 entradas y amplificar solo una entrada conectada, conectando a tierra la otra entrada. Como este amplificador se usa comúnmente para amplificar la diferencia entre las dos señales de entrada, se definen las siguientes entradas. Expresamos Vd a la diferencia entre las tensiones de entrada.

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V d = V1 − V2 .....(1.1.1)

Se le llama Entrada de Modo Diferencial o Tensión de Modo Diferencial. Pero se necesita otro término que designe el valor medio de las tensiones de entrada, se define como Vc.

Vc =

V1 + V 2 .....(1.1.2) 2

Se le llama Entrada de Modo Común o Tensión en Modo Común. Tomandoen cuenta estas dos definiciones se puede modificar el circuito de la Fig. 1.1.1

Vd = V1 − V2

Vc =

V1 + V2 2

Despejando V1 de ambas ecuaciones se tiene:

V1 = Vd + V2

V1 = 2Vc − V2
Igualando las expresiones y despejando se obtiene una nueva relación para V2.

Vd + V2 = 2Vc − V

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2V2 = 2Vc − Vd
V 2 = Vc − Vd .....(1.1.3) 2

Haciendo un procedimiento similar al anterior, se encuentra la nueva relación para describir V1:

V2 = V1 − Vd V1 − Vd = 2Vc − V2
V1 = Vc + Vd .....(1.1.4) 2

V2 = 2Vc − V2

Fig. 1.1.2 Circuito Modificado del Amplificador Diferencial Básico____________________________________________________________

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1.2

ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR DIFERENCIAL.

Utilizando el método de bisección se analiza un solo circuito en modo diferencial y común.

Fig. 1.1.3. Circuito Equivalente del Amplificador Diferencial Cuando el amplificador de...