Circuitos Electrónicos Trabajo Preparatorio No. 4

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Operación en CA:

���� = ���� ������

Operación en DC:

Donde, la corriente de base CA se calcula aplicando LVK a la entrada 1 =��

����1

La corriente de polarización en el emisor es: 0.7��

��2

A. Consultar los siguientes ítems:

Fig. 2 Circuito del amplificador diferencial.

I. DESARROLLO DE LAS PREGUNTAS

Suponiendo que ambos transistores son apareados, se procede a trabajar con la Fig.3, tal y como se muestra a continuación:

Por lo cual, el voltaje en el colector será dado por:

����1 =����2

Si se dispone de una ���� muy alta, aproximándose al infinito (idealmente), el circuito pasa a simplificarse, tal y como se muestra a continuación.

GR2

En este modo, ambos voltajes de base son iguales a cero, es decir, ���� =0��. Así mismo el voltaje de polarización de DC del emisor común viene dado por: =0�� 07�� = 07��

Fig. 1 Polarización de cd de un circuito del amplificador diferencial.

Si los transistores son apareados, entonces: =�� = 2

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����

����1 =����2 =������ �������� =������ ���� 2 ����

Fig. 3. Conexión de ca del amplificador diferencial

����

i. Funcionamiento de los modos de operación de señal de un amplificador diferencial.

�� ����1 =����2 =����

���� = ���� ( ������ ) ���� ≈ ������

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Trabajo Preparatorio de AMPLIFICADOR DIFERENCIAL (2 de junio del 2022)

Así mismo, el voltaje de salida vendrá dado por: ���� +2(��+1)��

Luego, si se asume que.

��

ii. ¿Qué es la razón de rechazo en modo común?

Operación en modo común:

De esto se tiene que: ���� = ���� 2(��+1)�������� ����

���� = ����1 2���� = ���� 2������

���� = �������� =���������� = ����

= ���� ��

Fig. 4. Circuito parcial para calcular Ib.

��

Sabemos que una característica muy propia de una conexión diferencial es que las señales en las entradas son muy ampliadas, mientras que las que son comunes a las dos entradas solo se logran amplificar ligeramente.

Este circuito no funciona como un multiplicador de ganancia constante. En este, se aplica una señal de entrada ��1 a través de un resistor ��1 a la entrada negativa. La salida se conecta nuevamente a la misma entrada negativa por medio de un resistor ����. Por otra parte, la entrada positiva, se conecta a Dadotierra.

�� ����

��

���� =�������� = ���� 2���� ���� = ���� 2���� ����

iii. Funcionamiento de un amplificador operacional básico.

Se propone basarse en la Fig. 7.

Por lo tanto, la ganancia será: �� �� �� �� +2(��+1)��

��

����1 �������� �������� = 0

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Por lo que:

��1 = ��2 =��

Entonces:

��

que la señal ��1 se aplica esencialmente a la entrada negativa, la fase de la salida es la opuesta a la de la señal de Adelanteentrada. se muestra la representación en AC:

��

Equivalente a: ���� = ���� �� +2(��+1)��

En donde su equivalente en CA se muestra a continuación

Fig. 5. Conexión en modo común.

Fig. 6. Circuito de ca conectado en modo común.

Cuando se aplican las mismas señales a ambas entradas, se obtiene la operación en modo común. Se sabe que, si bien un amplificador diferencial proporciona en gran medida la amplificación de la diferencia de la señal aplicada a ambas entradas, este también deberá proporcionar una amplificación un tanto pequeña de la señal común a ambas entradas. Se propone trabajar con la siguiente conexión de la Fig. 5.

Finalmente:

= ����

La operación total consiste en amplificar la diferencia de las señales al mismo tiempo que se repele la señal común en las dos entradas. Dado que cualquier señal indeseada en su mayoría es común a ambas entradas, por lo cual, la conexión diferencial tiende a atenuar esta entrada indeseada al mismo tiempo que amplifica la salida de la diferencia de señal aplicada en las entradas.

���� =������ =�� ���� 2������ =���� ���� 2����

Fig. 7 Conexión de amplificador operacional básico

Se tendrá que:

Fig. 11. Amplificador diferencial con fuente de corriente constante.

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Del cual, se pueden abstraer que: ���� ��1 = ���� ����

iv. ¿Qué es el concepto de tierra virtual?

���� ��1 = ���� ����

Fig. 9. Circuito equivalente de ca de amplificador operacional

Esto siempre y cuando ���� sea muy grande.

Fig. 8. Operación de un amplificador operacional como multiplicador de ganancia constante.

�� = ��1 ��1 = ���� ����

Resultando que:

En donde se ilustra que la corriente solo fluye a través de los resistores ��1 y ����. De lo cual, se formulas las siguientes ecuaciones:

Se sabe que el voltaje de la fuente limita el voltaje de salida en la mayoría de las veces. Así que, si el voltaje de entrada es demasiado bajo si se compara con los demás voltajes, entonces el mismo puede ser considerado como cero 0��. Se debe recalcar que aunque no es cero, este se aproxima en gran manera a tal magnitud, esto nos lleva al concepto de que a la entrada de un amplificador existe un cortocircuito virtual o la nombrada tierra virtual.

Este concepto implica que, aunque el voltaje previamente mencionado es cercano a 0 V, no fluye corriente de la entrada del amplificador a la tierra, tal y como se muestra en la Fig.

B. Presentar el esquema y la descripción de funcionamiento de un amplificador diferencial formado por TJB con fuente de corriente constante.

Se sabe que la mayor ventaja de este circuito sobre los previamente presentados es que dispone de una impedancia alta para ����, dado que la fuente de corriente constante práctica actúa como una alta impedancia, en paralelo con la corriente Adelanteconstante.se muestra la esquematización en CA:

En donde, si se usa el circuito equivalente del amplificador operacional, reemplazando ��1 con una carga infinita y a ���� con una resistencia igual a cero, el circuito equivalente de CA es el que se muestra a continuación:

La Fig. muestra un amplificador diferencial con una fuente de corriente constante que produce un gran valor de resistencia del emisor en común a tierra de CA, esto con la finalidad de que la ganancia sea aproximada a cero.

Fig. 10. Tierra virtual en un amplificador operacional.

Fig. 12. Equivalente de ca del circuito.

���� =����1 = ����2 ≈����1 =����2 =���� ������

�� →���� ≈���� = ������

����1

��2

���� =������ ∗���������� +������ ∗������ ���� ���� =������1 ������2 ������ = ������1 ������2 2 Análisis

���� ��������

Escuela

���� = ������ ������ ���� = 9 07 43�� =0.193���� ���� = ���� 2 = 0193���� 2 =96511���� ���� =������ ���� ∗���� = 9 (96.511����∗47��)= 4.536�� ���� = 26���� ���� = 26���� 96511���� =269399Ω ���� = ���� 2∗���� = 47�� 2∗269399 = 87.231 ���� = ������ ∗���� =2����∗87231=174462���� D.

������1 y ������2 =0��,

����1

��2

�� ������1

C. Calcular los voltajes y corrientes directos, el voltaje de salida, ganancia en modocomún del circuito dela Figura 1.

Fig. 13. Amplificador diferencial con unafuente de voltaje. existe entonces: Determinar el voltaje de salida, ganancia en modo común y diferencial del circuito de la Figura 2. 14. Amplificador diferencial con 2 fuentes devoltaje.

������) ���� = ������

En modo común: DC: =�� =0�� ( 0.7�� 9 0.7 0.193���� =2�� 2 =0.0965���� =�� =�� =9 [0.0965����∗47��]=4.46�� =�� =�� =��

Fig.

����2 = ���� ( 07��)=446+07= 516�� ����1 =����2 =���� = ���� �� = 00965���� 100 =0965���� ���� = ������ (������ 07��)���� 2���� =9 [9 07]47�� 2∗43�� =446�� Análisis AC: �������� = �������� ���������� ������ = ������1 ������2 2 Donde sí: ������1 = ������2, la salida es cero ∆������ =∆���� =2∆���� ∆���� = ∆������ 2 = ∆���� 2���� ∆���� =∆���� ∗���� = ∆������ 2���� ∗���� ������ = ∆���� ∆������ = ���� 2���� = 47�� 2∗43�� = 0546 ���� = 26���� ���� = 26���� 00965���� =26943Ω ���� = ���� ���� = 47�� 269399 = 174.44 ���� =������ ∗���� = 2����∗17444=34888���� En modo diferencial: �������� = �������� ����������

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��1

Si

2 ����1 =����2

����1 = ����2 = 07�� ������ = 0.7��

���� =

43�� =

E. Graficar en papel milimetrado las señales de salida obtenidas de los literales 4.3 y 4.4

Fig. 16. Formas de onda del voltaje de entrada (verde) y de salida (morado) del Amplificador diferencial con 2 fuentes de voltaje.

[1] Circuitos electrónicos ejercicios y aplicaciones, Tarquino Sánchez Almeida.Publicación: Escuela Politécnica Nacional, Primera Edición, 2015 [2] Boylestad, R. L., Nashelsky, L., Barraza, C. M., & Fernández, A. S. (2003). Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos (Vol. 8). PEARSON educación.

Escuela Politécnica Nacional EPN. Hualpa Vivanco Marlon Jahir 5 �������� = ����1 ����1 +����||����2 Sí ����1,����2 ≪����, entonces: �������� = ���� 2���� �������� = ���� ′ ����1 +���� ′ �������� = ����||����2 ���� +����||����2 �������� ≈ ����2 ���� +����2 = ����2 2����2 �������� = 1 2 �������� = ���� ���� + ������ ��+1 �������� = ����2 ����||���� ≈ ���� ���� �������� = �������� ���������� = ����1 ������1 ������2 �������� =�������� ∗�������� �������� = 1 2 ∗ ���� ���� = ���� 2���� ������1 = ���� 2���� (������1 ������2) ������1 = ���� 2���� (������2 ������1)

Fig. 15. Formas de onda del voltaje de entrada (verde) y de salida (morado) del Amplificador diferencial con una fuente de voltaje.

II. BIBLIOGRAFÍA

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