Circuito de amplificador diferencial usando transistores:
El circuito de amplificador diferencial que usa transistores se aplica ampliamente en circuitos integrados, ya que tiene una buena estabilidad de sesgo y una buena ganancia de voltaje sin el uso de grandes condensadores de derivación. Los amplificadores diferenciales también se pueden construir como circuitos de componentes discretos.
La Figura 12-31 (a) muestra que un circuito de amplificador diferencial básico que usa transistores consiste en dos circuitos de sesgo de divisor de voltaje con una sola resistencia de emisor.
El circuito también se conoce como un amplificador acoplado al emisor, porque los transistores están acoplados en los terminales del emisor, si se supone que los transistores Q1 y Q2 son idénticos en todos los aspectos, y si Vb1 = Vb2, entonces las corrientes de los emisores son iguales, y la corriente de emisor total es, es, es,
Al igual que la corriente del emisor en un circuito de sesgo de divisor de voltaje de un solo transistor, es decir, en el amplificador diferencial permanece prácticamente constante independientemente del valor de transistor HFE.
Esto da como resultado, IE1, IE2, IC1 e IC2 que permanecen sustancialmente constantes, y los niveles de corriente de colección constantes mantienen estables VC1 y VC2. Por lo tanto, el amplificador diferencial tiene la misma excelente estabilidad de sesgo que un circuito de sesgo de divisor de voltaje de un solo transistor.
El circuito de un circuito de amplificador diferencial que usa transistores utilizando un suministro de más menos se muestra en la figura 12-31 (b). En este caso, el voltaje a través de la resistencia del emisor es (VEE – VBE), como se ilustra,
Las resistencias base (RB1 y RB2) se incluyen para sesgar las bases del transistor a tierra mientras ofrecen una resistencia de entrada aceptable a una señal aplicada a una de las bases. Las corrientes del emisor del transistor (IE1 e IE2) son exactamente iguales solo si los dispositivos se combinan perfectamente.
Para permitir algunas diferencias en los parámetros del transistor, a veces se incluye un potenciómetro de valor pequeño (REE) entre los emisores (ver Fig. 12-32).
El ajuste de REE aumenta la resistencia en serie con el emisor de un transistor y reduce la resistencia del emisor para el otro transistor. Esto reduce el IE para un transistor y lo aumenta para el otro, mientras que la corriente de emisor total permanece constante.
Operación de CA:
Considere lo que sucede cuando el voltaje de entrada AT (VI) en la base de Q1 es positivo, como se ilustra en la figura 12-33. La corriente del emisor Q1 (IE1) aumenta. Además, IE2 disminuye, porque la corriente de emisor total (IE1 + IE2) permanece constante.
Esto significa que el IC1 aumenta y la IC2 disminuye y, en consecuencia, las caídas de VC1 y VC2 aumenta, como se muestra. Por lo tanto, el voltaje de salida de CA en el colector Q1 está en anti-fase a VI en la base Q1, y la salida en el colector Q2 está en fase con VI.
Ganancia de voltaje:
La ganancia de voltaje de un amplificador de una sola etapa con una resistencia de emisor desabrocesada y no hay carga externa por
Refiriéndose a la Fig. 12-34, se ve que la resistencia que mira al emisor de Q2 es HIB, por lo que HIB || re se comporta como una resistencia sin discapacidad en serie con el emisor de Q1.
Descuidando RE porque es mucho más grande que HIB, la ganancia de voltaje de la base de Q1 a su coleccionista es,
esto se reduce a
La ecuación 12-24 proporciona la ganancia de voltaje de un terminal de entrada a una salida de un amplificador diferencial. Se considera que es la mitad de la ganancia de voltaje de un amplificador CE de un solo transistor similar con reinscrito; Pero tenga en cuenta que el amplificador diferencial no requiere un condensador de derivación. Esta es una ventaja importante, porque los condensadores de derivación suelen ser grandes y caros.
Otra forma de contemplar el funcionamiento del circuito de amplificador diferencial utilizando transistores es pensar que el voltaje de entrada se divide igualmente entre el emisor de base Q1 y el emisor de base Q2. Esto se ilustra en la Fig.
12-35 donde se ve que (para una entrada positiva) VI/2 se aplica positiva en la base de Q1, mientras que la otra mitad de VI parece positiva en el emisor de Q2.
Por lo tanto, para VI en Q1b, el transistor Q1 se comporta como un circuito de emisores comunes, y debido a que Q2 recibe la entrada en su emisor, Q2 se comporta como un circuito de base común. Como consecuencia,
Impedancias de entrada y salida:
La impedancia de entrada en la base de un circuito CE con una resistencia de emisor desabrocesada es,
Refiriéndose a la figura 12-34, el amplificador diferencial tiene. HIB || re como una resistencia desabrochada en serie con el emisor de Q1. Descuidar re (porque re ≫ hib). La resistencia de entrada en Q1b es,
Esto se reduce a
Tenga en cuenta que generalmente hay resistencias de polarización en paralelo con ZB, de modo que la impedancia de entrada del circuito es
Como en el caso de los circuitos CE y CB, la impedancia de salida en las terminales del recolector de transistores viene dada por
Amplificación DC:
Cuando una base de transistor se basa en un circuito de amplificador diferencial utilizando transistores, y se aplica una entrada al otro, como ya se discutió, VI se amplifica para producir las salidas en los terminales de colección.
En este caso, VI es la diferencia de voltaje entre los dos terminales base. La Figura 12-36 muestra un amplificador diferencial con los voltajes de entrada de CC VI1 y VI2 aplicados a las bases de transistores.
Si el voltaje, la ganancia de la base al coleccionista es AV, el voltaje de CC cambia en los coleccionistas es;
Se ve que el amplificador diferencial se puede emplear como un amplificador acoplado directo o amplificador DC. El amplificador de término diferencia también se usa para este circuito.
Cálculos de diseño:
Los procedimientos de diseño para un circuito de amplificador diferencial que usan transistores son similares a los de los circuitos de sesgo de divisor de voltaje. Debido a que no hay un condensador de derivación en un amplificador diferencial, uno de los condensadores de acoplamiento determina el circuito menor frecuencia de corte (F1).
El condensador con la resistencia más pequeña en la serie es normalmente el condensador más grande, y en el caso de un amplificador diferencial, este suele ser el condensador de acoplamiento de entrada. Por lo tanto, el condensador de acoplamiento de entrada determina el circuito menor frecuencia de corte.
Considere el amplificador diferencial acoplado al condensador en la figura 12-37. El circuito utiliza un suministro de más menos y una sola resistencia de colección (RC). No se toma la salida del coleccionista Q1, por lo que no hay necesidad de una resistencia de colección.
RC se selecciona de la manera habitual para un amplificador de señal pequeña; Rc ≪ rl. El voltaje del emisor colector debe ser un mínimo de 3 V, como siempre. Luego, IC se calcula a partir de RC y el voltaje seleccionado cae a través de RC.
La corriente de emisor total se determina como,
Las resistencias de sesgo base están determinadas por,
Como se discutió, el condensador C1 establece la frecuencia de corte inferior. Entonces.
y C2 está determinado por,
