amplificadores

ampilficador operacional

El amplificador diferencial es un circuito que constituye parte fundamental de muchos amplificadores y comparadores y es la etapa clave de la familia lógica ECL. El amplificador diferencial constituye la etapa de entrada más típica de la mayoría de los amplificadores operaciones y comparadores, siendo además el elemento básico de las puertas digitalesde la familia lógica ECL.
En la figura 6.1.a aparece la estructura básica de este amplificador. Uno de sus aspectos más importantes es su simetría que le confiere unas características muy especiales de análisis y diseño. Por ello, los transistores Q1 y Q2 deben ser idénticos, aspecto que únicamente se logra cuando el circuito está fabricado en un chip. Realizar este amplificador concomponentes discretos pierde sus principales propiedades al romperse esa simetría. A continuación se realiza un análisis de este amplificador, primero en continua y luego en alterna donde se introducen los conceptos de configuración en modo común y modo diferencial.( FIGURA 1.0)
a) Amplificador diferencial básico. b) recta de carga estática.


1.1 Análisis en continua
En el casode que vi1 y vi2 sean componentes de pequeña señal, y suponiendo que hFE>>1, entonces se puede extraer del circuito de la figura (1.0.a) la siguiente relación:


La simetría del circuito y el hecho de que Q1 y Q2 son transistores idénticos hace que IE1=IE2=IE de forma que:


La ecuación de recta de carga estática se obtiene aplicando KVL a la malla colector-emisor de lostransistores:


Esta recta se encuentra dibujada en la figura (1.0.b.). La situación del punto de trabajo define los límites de variación de señal de entrada y el rango de funcionamiento lineal permisible. La máxima amplitud de salida se consigue cuando VCEQ=VCC.

Análisis de las configuraciones en modo común y diferencial
La simetría del amplificador diferencial permite simplificarsu análisis convirtiendo las tensiones de entrada en tensiones de entrada de modo común y modo diferencial. Además, estos conceptos están en consonancia con las aplicaciones típicas del amplificador operacional que se suele utilizar para amplificar la diferencia entre las dos señales de entrada. La tensión de entrada en modo diferencial (vid) y modo común (vic) se definen como:A su vez, estas tensiones vid y vic dan lugar a dos tensiones de salida, en modo diferencial (vod) y modo común (voc), definidas de una manera similar como:



Con la definición de las tensiones en modo diferencial y modo común, el amplificador diferencial tiene dos ganancias, una en modo diferencial (Ad) y otra en modo común (Ac) definidas como:(FIGURA 1.1) Amplificador diferencial con
tensiones en modo diferencial y modo común.


La aplicación de los estos conceptos permite transformar el circuito de la figura (1.0.a) en el de la figura (1.1). Este nuevo circuito presenta unas propiedades de simetría que facilita suanálisis mediante la aplicación del principio de superposición a las entradas en modo diferencial y común independientemente.

1.2 Ganancia en modo diferencial
En la figura 6.3 se muestra el circuito equivalente simplificado del amplificador diferencial cuando únicamente se considera modo diferencial a la entrada. El análisis del circuito establece las siguientes ecuaciones:...