Tema 9: Amplificador Diferencial. Contenidos

Tema 9: Amplificador
Diferencial.
Contenidos
9.1 Objetivos
9.2 Señales diferenciales
9.3 Par Acoplado por Fuente
1
9.1 Objetivos
Una vez aprendidos los circuitos de amplificación unipolares,
vamos a introducir el amplificador diferencial
•Comprender el significado de las señales diferenciales y
cómo se analizan y construyen amplificadores diferenciales
•Aprenderemos cuales son las mejores características que
deben reunir estos amplificadores
2
9.2 Señales diferenciales
•Cualquier par de señales tienen una componente común (igual en ambas) y
una componente diferencial (de diferente signo en ambas)
vd
va  vc 
2
vd
vb  vc 
2
va  vb
2
vd  va  vb
vc 
•vc ≡ Componente común
•vd ≡ Componente diferencial
Vd/2
Va
-
Amplificador
diferencial
+
Vo
Vd/2
Amplificador
diferencial
+
Vb
Vo
Vc
3
9.2 Señales diferenciales
•El objetivo de un amplificador diferencial es
amplificar la diferencia entre 2 señales y no amplificar componente común
vo  Ad  vd  Ad  va  vb
•En la práctica esto no es posible y siempre se amplifica de alguna forma
la componente común:
vo  Ad  vd  Ac  vc
Ad
CMRR 
Ac
•Ad ≡ Ganancia diferencial
•Ac ≡ Ganancia común
•CMRR ≡ Relación de rechazo del modo común
Ad
CMRRdb  20  log
Ac
Un buen amplificador diferencial deberá
tener CMRR↑↑
4
9.3 Par Acoplado por Fuente
•El amplificador diferencial más simple, pero que tiene unas buenas características
Ad 
vx  v y
va  vb
vx
Ad , se 
va  vb
vx  v y
Ac 
va  vb 
Ac , se
•Ad,se ≡ Ganancia diferencial
de única salida
2
vx

va  vb 
•Ac,se ≡ Ganancia común
de única salida
2
•Estudiaremos el circuito en 3 formas cuya suma será el funcionamiento total del circuito:
•Circuito de Polarización
•Circuito en Modo Diferencial (Ganancia Diferencial de Pequeña Señal)
•Circuito en Modo Común (Ganancia Común de Pequeña Señal)
5
9.3.2 Par Acoplado por Fuente.
Polarización
Los límites en el rango de valores que pueden tomar
las entradas, vienen dados por:
•Los transistores deben estar saturados 1
•La fuente, Io, necesita una tensión mínima para
poder operar: VS,min
2
VGD  VT
IO
VA  VDD  RD  VT
2
VS  VS ,min
IO 
2
 VGS  VT 
2
2
VA  VDD 
VA  VG 
IO
RD  VT
2
IO

 VT  Vs ,min
1
2
6
9.3.3 Par Acoplado por Fuente. Análisis
de Pequeña Señal.
+
7
9.3.4 Par Acoplado por Fuente. Modo
Diferencial.
g
v
m gsa
 g m v gsb  RO  vs
  vd

 vd

 g m  2  vs   g m   2  vs   RO  vs



 
 2 g m vs RO  vs
vs  0
8
9.3.4 Par Acoplado por Fuente. Modo
Diferencial.
vd
vx   g m RD  v y
2
vx  v y
Ad 
  g m RD
vd
v x  g m RD
Ad , se 

vd
2
9
9.3.5 Par Acoplado por Fuente. Modo
Común.
vS  2 g m vC  vS RO
i
 g m RD
v X  vY 
vC
1 2 g m RO
2 g m RO
vS 
vC
1  2 g m RO
RO 
1
gm
AC 
AC , se
vGS 
vx  v y
1
vC
1  2 g m RO
0
vC
v x  RD


vC 2 RO
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9.3.6 Modelo del amplificador diferencial
formado por Par Acoplado por Fuente.
Para construir un modelo Thevenin del A.D. formado por un
Par Acoplado por Fuente sólo nos falta calcular la RThevenin
que se ve en los nudos de vx y vy. En ambos casos vale: RD
AD, se  vd
 AD,se  vd
AC , se  vC
AC ,se  vC
Ad , se
 g m RD

2
AC , se
 RD

2 RO
Ad , se
CMRR 
 g m RO
Ac , se
Hidalgo López, José A.; Fernández Ramos Raquel; Romero Sánchez,
Jorge (2014). Electrónica. OCW-Universidad de Málaga.
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