Informe Final 2 Amplificador Diferencial

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA

CURSO:

Circuitos Circuitos electrónicos electrónicos II

TRABAJO: Informe Final Nº2 TEMA:

Amplicador Diferencial Diferencial

ALUMNO:

VILCHE !E"#"$ C%ris &ic%ael '()('')(

PROFESON:

IN*+ CEL", *E-.NI&,

'( de Fe/rero del 2')0

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AMPLIFICADOR DIFERENCIAL DIFERENCIAL 1.-Objeti!"# E1perimentar las propiedades del amplicador diferencial+

$.- C%e"i!&'(i! )(ei! *+%, *+%, '(' '('t te( e(" "ti ti' '" " (e"' (e"'/t /t'& '&te te" " !0(e !0(ee e e/ ')/ ')/i2 i2' '3! 3!(( 3i0e(e&i'/4



"e puede utiliar este amplicador amplicador como un modo in3ersor in3ersor 4La ' salida esta desfasada )5' con respecto respecto a la entrada6 entrada6$o $o modo no in3ersor 4la salida no tiene una desfase con respecto a la entr entrad ada6 a6$$ o modo modo dife diferrenci encial al cuan cuando do util utili ia a los los dos dos modo modoss anteriores+



Este Este am ampl pli ica cado dorr co cont ntie iene ne dos dos entr entrad adas as 7 dos dos sa sali lida das$ s$ La Lass salidas est8n desfasadas una con respecto a la otra en una 8n9ulo de )5''$ o sea ue una esta en fase con la entrada 7 la otra est8 desfasada )5' '+



#na de las caracter;sticas m8s importantes es la simetr;a ue tiene este circuito con respecto a los dos transistores$ ue %ace













"e usa este amplicador para amplicar las se=ales en medios ruidosos$ o sea el ruido es atenuado en este amplicador 4&odo com>n$ 9anancia 9anancia de 3olta?e peue=a6 7 la se=al es amplicada 4&odo diferencial$ 9anancia de 3olta?e es alta6

$.-E&!&t('( /!" )%&t!" 3e (e)!"! 3e/ ')/i2'3!( 3i0e(e&i'/ ' E5)e(ie&t'( 627%(' 8.' 9 8.b: ': C!& (e"i"te&i' 627%(' 8.':# la

Hacemos el eui3alente del circuito en corriente continua para 9ura @+a$ donde las capacitancias se %acen circuito a/ierto:

Entonces como el circuito es un circuito ito sim










I B (1K ) + VBE I C

β

+

I E (0.22 K

(1 K ) + VBE +

IC

β

(β

(4.7 K ) − 12v = + 0.05K ) + 2I E (4

+ 1)(0.22 K + 0.05K ) + 2( β + 1)

0.01K ) + 0 .7 .7 + I C (1.01)(0.27) + (9.494) I C I C ( 0. 0.7 + I C (0.2727) + (9.494) I C I C (0.01K ) + 0.

I C (0.01K

0

I C

β

(4.7 K ) −12v

=

0

= 12

= 12

+ 0.2727 K + 9.194 K ) = 12v − 0.7v

(9.77 767 K ) = 11.3 1.3 I C (9.7 11.3

I C

=

I C

= 1.16mA

9.7767 K

ara esta corriente de reposo el transistor tiene una resistencia din8mica ue es: r e

=

26mV 1.16mA

=

22.41Ω

Bam/i
−

V b1

=

V b1

=

Vb1

= −

β (1.16 1.16m)(1 )(1K )

−

100 0.0116v

Bam/i
−

VC

=

I C (7.5 K )

12v

−

VC

=

(1.16m)(7.5 K )

12v

−

V C

=

8 .7

V C

=

12 8.7

VC

=

3.3v

−











V E

− ( −12) =

V E

+ 12 =

I E (0.27 K ) + 2I E ( 4.7K )

V E

+ 12 =

I E (0.27 K + 9.4K )

V E

+ 12 =

I E (9.67 K )

V E + 12 =

V E + 12 =

I E (0.22 K

+ 0.05K ) + 2I E ( 4.7K )

( β + 1) I C (9.67 K )

β (101)( 101)(1.16 1.16m)(9.67 )(9.67K ) 100

V E + 12 = 11.2 11.24 4 V E = −0.752

Con estos 3alores de 3olta?e tenemos ue: VCE

= VC − V E

V CE

3.3 − (−0.752 0.752)) = 3.3

V CE

3.3 + 0.75 0.752 2 = 3.3

VCE

=

4.052v

Nota: estos puntos de reposo de este amplicador son i9uales para los dos transistores de/ido a la simetr;a del circuito+

b: C!& %&' 0%e&te 3e !((ie&te 627%(' 8.b:# la

Hacemos el eui3alente del circuito en corriente continua para 9ura @+/$ donde las capacitancias se %acen circuito a/ierto:











Entonces como el circuito ito es un circuito ito sim
4.7k × ( −12 v ) 10k + 4.7k

= −3.83v

Con este dato %allaremos el 3olta?e el en Emisor 2 4VE26: V E 2

= V b 2 −

0 .7 v

= − 4.5v

Hallamos la corriente IC: V E − (−1 2v)

I CQ 2

=

I CQ 2

=

I

= 1.92mA

3.9k −4.5 + 12

3.9 K













26mV

r e 2

=

r e 2

=

r e 2

= 13.54Ω

IC

26mV 1.92mA

Bam/i
Ic 2 2

=

0.96mA

ara el transistor ) tenemos los si9uientes puntos de reposo: El 3olta?e en el colector ) es 4Vc)6: 12

−

I C 1

Vc1

= 12v −

VC1

=

=

(7.5k ) I C 1

0.96 mA

0.96mA × 7.5k = 4.8v

ara ara la /ase ) tenemos el si9uiente 3olta?e: V B1

= (− I B )(1K )

V B1

=

V B1

=

− I C 1 (1K )

β −0.96 0.96m(1K )

El 3olta?e en el emisor es:

100

=

9.6mV











VCE1

=

VC1

V CE 1

=

4.8 ( 0.7 0.709) 09)

V CE 1

=

5.509

−

V E1

−

−

ara ara el 3olta?e colector 2 tenemos: 12 − VC 2

=

0.96(7.5 K + 0.22 K + 0.05 K ) + 5 .509

VC 2

= 12 − 0.96(7.5 K + 0.22 K + 0.05 K ) − 5. 509

VC 2

= −0.9682v

El 3olta?e colector emisor es del transistor 2: para 3arios 3alores del potenciómetro de )' tenemos: Consideramos la resistencia de potenciómetro como una 3aria/le 4Vp6 7 %allamos el 3alor de la corriente en función de esta 3aria/le:

Ic Q 2

=

−

59 .69

−

0.7 v × R p

3.9 k × ( R p

+

4.7 k )

+

3.07 mA

ara -  )' tenemos$ Ic 2  )+(2 mA ara -  0 tenemos$ Ic2  )+@( mA ara -  ' tenemos$ Ic2  G'+)5 mA











Vemos ue en modo com>n se utilia a una sola fuente para las dos dos entr entrad adas as ue ue rec eci/ i/en en una una co corr rrie ient nte e /ase /ase de la mism misma a ma9nitud+ Hallamos el 3olta?e de salida del circuito es 4colector 7 tierra6: V 0

= − β × Ib1 ×

7.5k

Bam/i
= Ib1 β ×

r e

+ Ib1 β × 0.27k +

2 Ib1 β × 4.7k

or lo tanto anto %all %allar arem emos os la 9ana 9ananc ncia ia en modo modo co com> m>n n del del amplicador diferencial del e1perimento: AC

=

− Ib1 β × 7.5k

Ib1 β × r e

+ Ib1 β × (0.27 k +

9.4 k )

AC

= −0.773

Bam/i










circuito$ 7 tam/i
Vemos ue en modo com>n se utilia dos fuentes de corriente desfasadas )5'' pero para el an8lisis usaremos solo una fuente para la /ase ) 7 la /ase se pone a tierra$ por lo tanto la 9anancia a modo diferencial la 9anancia de una fuente se le suma la 9anancia de la otra fuente 4superposición6+ 4superposición6+ Bam/i
= Ib1 β × r e + Ib1 β × 0.27k +

2 Ib1 (4.7k // 0.27k + 0.9(1 − α ) + r e )

Hallamos el 3olta?e de salida del circuito es 4colector 7 tierra6: V 0

= α × Ie 2 × 7.5k

Hallaremos el 3olta?e de salida en función de las corrientes de entrada$ entonces la corriente corriente Ie2 es i9ual a:











V 0

=

7.02 × β × Ib1

or lo tanto %allaremos la 9anancia en modo diferencial del amplicador diferencial del e1perimento: Ad 1

=

7.02 × β × Ib Ib1β × r e

+ Ib1β × 0.27k +

Ad 1

2 Ib1 ( 4.7k // 0.27k + 0.9(1 − α ) + r e )

= −12.31

La 9anancia total en modo diferencial ser;a: Ad  2Ad)  2J+K2 Bam/i












*;%, e&t'j'" "e !btie&e '/ %ti/i'( %&' 0%e&te 3e !((ie&te e& /%7'( 3e /' (e"i"te&i' 3e ei"!(4 Las 3enta?as de utiliar una fuente de corriente es relacionado a la 9ran impedancia ue esta tiene %aciendo ue: 

En modo com>n reduca la 9anancia de 3olta?e: AC

=

− Ib1 β × 7.5k

Ib1 β × r e

+ Ib1 β × ( 0.27k +

2 r 0 )

De/ido De/ido a ue la resi esiste stenci ncia a eui3a eui3alen lente te r' es 9rande la 9anancia en modo com>n es peue=a+ 

En modo diferencial aumenta la 9anancia de 3olta?e: Ad 1

=

7.02 × β × Ib

Ib1β × r e

+ Ib1β × 0.27k +

2 Ib1 ( r 0 // 0.27k + 0.9(1 − α ) + r e )

Cuando r' est8 en paralelo con una resistencia peue=a no afectando pero aumentando el 3olta?e de salida+ 

La relación de rec%ao en modo com>n aumenta por lo 7a mencionado anteriormente+ anteriormente+











1 Fuente DC 1 Transormador Transormador !on toma !entral " Transistores# "$"""" % Resistores &1'( )*# "&+., -* " &(.+ -* "&1/ -* "&1-* " &""/ o0m* &.% -* " Poten!iómetros# 1//o0m. 1/ "Condensadores# "Condensadores# "" uF &1/ 2*

.-PROCEDIMIENTOS# a. Sin aplicar aplicar señal calibrar P1 de de tal manera de obtener obtener para para ambos ambos transistores los mismos puntos de operación:

b. Aplicar Aplicar señal señal hasta hasta obtene obtenerr la la máxima señal de salida sin distorsión (2KH! " dibu#ar en la $ase correcta las si%uientes $ormas de ondas:











2b1 3 ,%.,1 m2 rms

2!1 3 1.1 2 rms

2e1 3 ,(.4 m2 rms

2b" 3 4/.,1 m2 rms

&'' '&5-

2e" 3 ,,.1 m2 rms

01 0

32 0

2!" 3 %1, m2 rms











2b" 3 4".,1 m2 rms

2e" 3 4". m2 rms

2!" 3 (%.4, m2 rms

a. ambie ambie la resis resisten tencia cia ,e de de 6.78 a 128 128 " complet complete e la tabla: tabla: Al medir di!0a di!0a resisten!ia nos nos dio el 5alor de Re 3 11.%,6 11.%,6 7

CASO II











2b" 3 41.,1 m2 m2 rms

&'' '&5-

01 0

2b1 3 4(.11 m2 rms

2e" 3 (%.% m2 m2 rms

2!" 9 1 2

32 0

2!1 3 1%.44 m2 rms rms













a. ambie ambie la resisten resistencia cia ,e por la $uente $uente de corrient corriente e ($i%. 6.2! 6.2! " calibre hasta encontrar el mism ismo punto de operac aciión para ara ambos transistores. omente la tabla anterior: A!lara!ión# A!lara!ión# :a resisten!ia de .%6 midió en realidad .86

CASO III

&'' )*+,+-)A/

01 0

32 40











&'' '&5-

01 0

32 0

2b1 3 4(.1% 4(.1% m2 rms 2!1 3 11" u2 rms

2e1 3 4(.+ m2 rms











ara el C'"! II con la resistencia -e  )2:

GANANCIA DIFERENCIAL

1.3v 659 mv

= 1.97



GANANCIA COMN

19.66mv 659 mv

=

0.029

CMRR

1.97 0.029

≈

67.93

ara el C'"! III con la fuente de corriente:

i

Zi

≈ 10.2k Ω











Ac

=

V 0 V i

40 mV = 0.045 0 .9V !* Rela!i Rela!ión ón de re!0a< re!0a
=

CMR

=

Ad Ac

CMR

=

0.14 0.045

=

3.11

AS' )): (,+  12 K! a* Modo Modo Die Diere ren! n!ia iall # Ad =

V 0 V i

115 mV











Ac

=

Ac

=

V 0 V i 70 mV 0.8V

=

0.0175

!* Rela!i Rela!ión ón de re!0a< re!0a
=

Ad Ac

CMR

=

0.1625V 0.0175V

=

0.13

Comentario:

Se =uede 5er >ue a medida >ue se aumente la R? la Ganan!ia en modo Com;n se redu!e @ =or tanto la CMR aumente @ eso es lo >ue se >uiere =ara nuestro am=lii!ador dieren!ial @ !uando se trabaBo !on una uente !orriente la













Ampli$icador con

Informe Final 2 Amplificador Diferencial

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