1. Objeti Objetivo vo Analis Anal isar ar a oper operaç ação ão de um ampl amplif ifca cado dorr die dierrenci encial al e suas suas propriedades.
2. Revisão Revisão teórica teórica Os amplifcadores dierenciais, também conhecidos como ampdi, são cir circuit cuitos os elet eletrrônico nicos, s, com com duas uas entr entrad ada as e duas duas saíd aídas, as, construídos a partir de transistores e resistores, associados de orma a gera gerarr sina sinais is nas nas saíd saídas as que que depe depend nder erão ão da or orma como como ora oram m aplicados nas entradas. Esse Esses s ampl amplif ifca cado dorres pode podem m oper operar ar de trs trs or ormas mas b!si b!sica cas" s" entrada simples, entrada dupla em ase #ou em modo comum$ e entrada dupla simétrica #ou em modo dierencial$. A orma mais comum de representar um amplifcador dierencial na orma de diagrama de blocos é mostrada na fgura % seguir"
Figura 1 Diagrama de blocos de um amplifcador dierencial. dierencial.
O diagrama do circuito é mostrado na fgura & Abai'o"
Figura 2. Diagrama do circuito de um amplifcador dierencial.
Obser(a)se que e'istem duas entradas e duas saídas. Os sinais de entrada são aplicados essencialmente nas bases dos dois transistores e os emissores dos mesmos são conectados em um *nico resistor. +esta orma, os sinais nas saídas são aetados por um ou por ambos os sinais de entrada.
2.1.
Amplifcador dierencial operando com entrada simples
O circuito da fgura abai'o, mostra um amplifcador dierencial com um sinal aplicado - entrada %, estando a entrada & aterrada"
Figura . Amplifcador dierencial com entrada simples.
Obser(a)se que entre a entrada % e a saída %, e'iste uma in(ersão do sinal em %/0. A princípio, imagina)se que não e'iste sinal de saída no coletor de 1&, porquanto a base do mesmo est! aterrada, o que não est! correto. O sinal de entrada 2i % aparece no ponto comum entre os dois emissores, em ase, com apro'imadamente a metade da amplitude, pois resulta na ação de seguidor de emissor do circuito, conorme ilustra a fgura 3 abai'o. O sinal Vi1 é medido do ponto % ao terra.
&
Figura !
2.2. Amplifcadores Dierenciais Operando com "ntrada Dupla #im$trica Agora, imagine se ao in(és de aplicarmos o sinal de entrada apenas a um dos terminais, apliquemos - entrada dois sinais simétricos e de mesma amplitude, um em cada terminal. 2amos analisar o comportamento das entradas separadamente e depois unir os resultados para que possamos entender melhor, como mostra a fgura 4 abai'o"
Figura %. Amplifcador dierencial com entrada dupla sim$trica
As 5iguras ae b mostram o resultado de cada entrada atuando so6inha. Em #a$ a entrada aplicada ao terminal %, produ6 uma saída com polaridade oposta e amplifcada no terminal enquanto no terminal 3 h! uma saída amplifcada e de mesma polaridade do sinal aplicado ao terminal %. Em #b$ a entrada aplicada ao terminal & produ6 uma saída com polaridade oposta e amplifcada no terminal 3 enquanto no terminal h!
uma saída amplifcada e de mesma polaridade do sinal aplicado ao terminal &.
7endo assim, ao aplicarmos simultaneamente os sinais de entrada simétricos nos terminais % e &, esse resultado é mostrado na fgura 8 abai'o"
Figura & Amplifcador dierencial com entrada dupla sim$trica
9or superposição, os sinais resultantes em cada terminal de saída serão somados e a saída em cada terminal ser! o dobro da obtida com um *nico sinal de entrada, o que representa um ganho de d: além do introdu6ido pelo amplifcador.
2.. Amplifcador Dierencial com "ntrada Dupla em Fase ou em 'odo (omum 9ara este caso, imagine a aplicação de dois sinais de mesma amplitude e em ase aos terminais % e & do amplifcador dierencial com entrada simples. Ao superpormos os sinais na saída eles se somarão. ;omo os somat
Figura ) Amplifcador Operacional com "ntrada em Fase
. *rocedimento e+perimental 3
9rimeiramente montou)se o circuito da fgura abai'o"
Figura , (ircuito do amplifcador dierencial
Ap dos & transistores utili6ados. 5oi eita a simulação do circuito no sot?are multisim e calculado o ganho de tensão ;A e comparamos com o ganho obtido no e'perimento. 5eito isso aterramos a base @% e medimos as correntes e tenses de coletor @% e @&, por fm oi calculado os (alores das correntes e tenses de coletor @% e @&.
!. Resultado e Discuss-es 7eguindo a metodologia do roteiro registramos as ormas de ondas da tensão ;A de entrada e saída, mostrado na fgura B. ;om os (alores de entrada e saída obtidos no e'perimento oi possí(el calcular o ganho do amplifcador atra(és da equação % abai'o" 2alores da tensão de entrada C 8m2 2alores de tensão de saída C 88m2
Tensão de Saída
Danho C
Tensão de entrada
4
Equação %
A partir da equação %, o ganho calculado do amplifcador é /,B=%.
Figura . ormas de ondas da tensão (A de entrada e sa/da do amplifcador
a orma de onda da tensão de saída notou)se um deasagem de %/0 em relação a onda de entrada, assim condi6endo com o (isto na re(isão te
;onsiderando o circuito da fgura 4 simétrico #@%C@& e 2%C2&C/$, temos" 2:E % C 2:E &
F;% C F;& FE% C FE& ;onsiderando >GG%, temos" Ic
>C
Ib
portanto Fb
≈
/
F;% F;&
≈
≈
FE% FE&
FE C FE%HFE&
8
2∨Vcc∨
E IJ2ccIGGI2:EI, temos" FE
¿ ℜ
≈¿
;omo FE é constante, teremos Fc% H Fc& C ;onstante.
7e Fc% aumenta )G Fc& diminui 7e Fc% diminui )G Fc& aumenta
Os (alores encontrados para >@% e >@% são mostrados na tabela %.
01
02
%43
%44
abela 1
#imula3ão do (ircuito
Aterrando a base de @% e medindo as correntes e tenses do coletor @% e @&, chegamos aos (alores da tabela & abai'o"
1
2
ensão
,4=2
8,&2
(orrente
%&mA
/,/3mA
abela 2
=
1. 4ibliografa 7E+KA, A+EL 7. E 7MF1N, EE1N ;. P Microeletrônica P 4. Ed. P 7ão 9aulo" 9earson 9rentice Nall,&//=. http"QQ???.poli.brQRSenerQdisciplinasQEletronicaQAulasQ%)AM9LF5F;A+OKE7 T&/+F5EKE;FAF7T&/T4:ModoT&/deT&/;ompatibilidadeT4+.pd