El Amplificador Diferencial

El Amplificador Diferencial
B2.4-1
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Esquema de circuito:
B2.4-2
1
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Circuito equivalente de pequeña señal:
B2.4-3
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Circuito equivalente con transistores simétricos:
vo1  vod1  voc1
vo 2  vod2  voc 2
vid
2

vid  vi1  vi 2
vic 
vi1  vi 2
2
vid
2
vid
 vic
2
v
vi 2   id  vic
2
vi1 
B2.4-4
2
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Análisis en modo diferencia (DM):
vod2  vod1
vod1
vod2
vid
2

vid
2
B2.4-5
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Circuito equivalente de pequeña señal en DM:
vod1
vid
2
vod1  
g mi
vid
 gol  goi  2
B2.4-6
3
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Análisis en modo común (CM):
voc2  voc1
voc1
voc 2
B2.4-7
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Circuito equivalente de pequeña señal en CM:
voc1
go
v1   g ol voc1
2
go
2
g ol voc1  g mi  vic  v1   g oi  voc1  v1   0
voc1
g mi g o

vic
g oi g o  g ol g o  2 g ol  g mi  g oi 
B2.4-8
4
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Resistencia de salida Rout:
B2.4-9
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Cálculo de Req1 :
Req1 
g oi  g ol
 goi  g mi  gol
B2.4-10
5
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Cálculo de Req2 :
Req 2  g o1 || Req1
B2.4-11
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Cálculo de Req3 :
Req 3  Req 2  g oi1 1  g mi Req 2 
B2.4-12
6
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Cálculo de Rout :
Rout  g ol1 || Req 3
B2.4-13
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Tensiones de salida:
vo1  vod1  voc1
vo1  
g mi
vid
g mi g o

v
 gol  goi  2 goi go  gol go  2 gol  g mi  goi  ic
vo 2  vod2  voc2  vod1  voc1
vo 2 
g mi
vid
g mi g o

v
 gol  goi  2 goi go  gol go  2 gol  g mi  goi  ic
B2.4-14
7
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Ganancias DM (Adm) y CM (Acm):
g mi
vod  vo1  vo 2  
v
 goll  goii  id
Adm 
voc 
vod
g mi

vid
 gol  goi 
vo1  vo 2
g mi g o

vic
g oi g o  g ol g o  2 g ol  g mi  g oi 
2
Acm 
voc

vic
g mi
2 g  g  g oi 
g oi  g ol  ol mi
go
B2.4-15
Amplificador Diferencial con Carga Activa
• Razón de rechazo del modo común (CMMR):
CMRR 
2 g  g  g oii 
Adm
 1  oll mii
Acm
g o  g ol  g oi 
• Tensiones de salida vs. tensiones de entrada:
Adm
A
 vi1  vi 2   cm  vi1  vi 2 
2
2
A
A
vo 2   dm  vi1  vi 2   cm  vi1  vi 2 
2
2
vo1 
B2.4-16
8
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Esquema de circuito:
B2.4-17
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Circuito equivalente de pequeña señal:
B2.4-18
9
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Circuito equivalente con transistores simétricos:
B2.4-19
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Análisis del circuito con transistores simétricos:
g ml v2  g mi  vi1  v1   g oi  v2  v1   0
 g ov1  g oi  v2  v1   g mi  vi1  v1   g oi  vout  v1   g mi  vi 2  v1   0
g ol vout  g ml v2  g oi  vout  v1   g mi  vi 2  v1   0
B2.4-20
10
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Tensión de salida vout:
 g mi  goi  v1   g ml  goi  v2  g mivi1
 2 g mi  2 goi  go  v1  goiv2  goivout  g mivi1  g mi vi 2
 g mi  goi  v1  g ml v2   goi  gol  vout  g mi vi 2
vout
vout



g  
g mi g ml  2  g mi  g oi  vi1  vi 2   g o  vi1  1  oi  vi 2  

 g ml   



 g mi  goi   goi gol  2 g ml  goi  gol    go  g ml  goi  goi  gol 


v  v 
g 
g mi g ml  2  g mi  g oi   g o 1  oi    vi1  vi 2   g mi g oi g o i1 i 2
2
 2 g ml  


 g mi  goi   goi gol  2 g ml  goi  gol    go  g ml  goi  goi  gol 
B2.4-21
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Ganancias DM (Adm) y CM (Acm):
vout  Adm  vi1  vi 2   Acm
 vi1  vi 2 
2


g 
g mi g ml  2  g mi  g oi   g o 1  oi  
 2 g ml  

Adm 
 g mi  goi   goi gol  2 g ml  goi  gol    go  g ml  goi  goi  gol 
Acm 
 g mi g oi g o
 g mi  goi   goi gol  2 g ml  goi  gol    go  g ml  goi  goi  gol 
B2.4-22
11
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Razón de rechazo del modo común (CMMR):
CMRR 
Adm
g
1
 ml  2  g mi  g oi   g o  
Acm g oi g o
2
g mi , g ml  g o , g oi , g ol
• Expresiones simplificadas:
Adm 
g mi
g oi  g ol
CMRR 
Acm 
 g o g oi
2 g ml  g oi  g ol 
2 g mi g ml
g o g oi
B2.4-23
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Resistencia de salida Rout:
g ml v2  g mi v1  g oi  v2  v1   0
 g o v1  g oi  v2  v1   g mi v1  g oi  vt  v1   g mi v1  0
g ol vt  g ml v2  g oi  vt  v1   g mi v1  it
B2.4-24
12
Amplificador Diferencial con Espejo de Corriente
• Cálculo de Rout:
 g mi  goi  v1   g ml  goi  v2  0
 2 g mi  2 goi  go  v1  goiv2  goi vt  0
 g mi  goi  v1  g ml v2   goi  gol  vt  it
Rout 
Rout 
vt
it
 g mi  goi  2 g ml  goi   go  g ml  goi 
 g mi  goi   goi gol  2 g ml  goi  gol    go  g ml  goi  goi  gol 
g mi , g ml  g o , g oi , g ol : Rout 
1
g oi  g ol
B2.4-25
13