Amplificadores

CAPÍTULO 6
Amplificadores de circuitos integrados multietapa
6.1 El amplificador diferencial con carga activa 6.2 El par diferencial MOS cargado activamente 6.3 El par diferencial bipolar cargado activamente 6.4 Estudio de etapas de entrada de amplificadores operacionales: 6.4.1.- Ejemplo genérico comparativo: 6.4.2.- Etapa de entrada del amplificador operacional 741 6.4.3.- Otra etapa deentrada de amplificador operacional (LM118) 6.4.4.- Etapas Diferenciales de Entrada Ba das en transistores MOSFETS 6.5 Amplificadores Operacionales CMOS 361 362 367 6.5.1.- Tensión Residual de entrada 6.5.2.- Circuito de polariz. para estabilizar gfs 6.6 Amplif.Operac. de Cascodo doblado 6.6.1.- El cascodo doblado 6.6.2.- Máximo Modo Común de entrada 6.6.3.- Ampliac. del Modo Común de entrada 6.7 6.86.9 Configuracion D’Arlington Amplificador Cascode bipolar Segunda etapa del amplificador Operacional 741 Etapa de salida del Amp. Op. 741 Aplicaciones básicas del Amp.Op. 392 393 396 398 400 400 403 412

375 378 385 387

416 420 424

6.10 389 6.11

6.1 EL AMPLIFCADOR DIFERENCIAL CON CARGA ACTIVA Como se describió en el capitulo 5, al reemplazar la resistencia de drenaje RD con una fuentede corriente constante se obtiene una ganancia de tensión mucho mas alta, además de reducción en el área del chip. Por supuesto, lo mismo se puede aplicar en el caso del amplificador diferencial. En esta sección se estudia un ingenioso circuito para la implementación de un amplificador diferencial cargado activamente y que al mismo tiempo convierte la salida de tipo diferencial (entre drenajes) obalanceada en una salida sencilla (entre un drenaje y masa) o desbalanceada. A continuación se estudian las formas MOS y bipolares de este popular circuito. En la sección anterior se vio que si se toma la salida del amplificador diferencial como diferencia de potencial entre los dos drenajes (o colectores) se obtiene el doble del valor de la ganancia de tensión diferencial, además de una gananciade tensión de modo común muy reducida. En realidad, la única razón de que aparezca una pequeña fracción de una señal de entrada de modo común entre los terminales de salida diferencial es la inevitable falta de simetría que se registre entre los componentes que integran las dos ramas del amplificador diferencial. Por lo tanto, si un amplificador multietapa (como el caso de un amplificadoroperacional) debe alcanzar una elevada CMRR, la salida de su primera etapa debe tomarse de manera diferencial. 361

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AMPLIFICADORES DE CIRCUITOS INTEGRADOS MULTIETAPA

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Sin embargo, mas allá de la primera etapa, a menos que el sistema sea completamente diferencial, la señal pasa de un circuito balanceado o flotante de masa a una salida desbalanceada o con referencia de masa. Lamanera mas simple y básica para la conversión de diferencial a desbalanceada es la que se utilizo en los circuitos de aplicación de los ejemplos de verificación y de proyecto que se describieron en el capitulo precedente, es decir cargando al amplificador diferencial en una de sus ramas. La obvia desventaja de tales soluciones es una perdida del 50 % (o de 6 dB) en ganancia como resultado del“desperdicio” de corriente de señal en el drenaje (o colector) de la rama opuesta. Un método mucho mas eficiente seria encontrar una manera de utilizar la corriente de señal del drenaje (o colector) de ambas ramas del amplificador diferencial, y eso es exactamente lo que hace el circuito que se pasara a analizar a continuación. 6.2. EL PAR DIFERENCIAL MOS CARGADO ACTIVAMENTE En la figura 6.1.a) se muestraun par diferencial MOS formado por los transistores Q1 y Q2 cargado por un espejo de corriente formado por los transistores Q3 y Q4 . Para ver la manera en que opera este circuito considere, en primer lugar, el estado en reposo con los dos terminales de entrada de compuerta conectados a una tensión de C.C. igual al valor de equilibrio de modo común, en este caso 0V, como se muestra en la figura...