amplificadores diferenciales

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MARACAY
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL CON BJT
BACHILLER:
ALEJANDRO MORENO
C.I.V. 23.951.076
PROFESOR:
DEIBYS CALMA
MARACAY, ABRIL 2014

2. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
El amplificador diferencial básicamente está constituido como dos amplificadores
emisores comunes conectados entre sí.
Un amplificador diferencial es un dispositivo con dos entradas cuya salida es
proporcional a la diferencia de tensión entre ambas. Esto quiere decir que la salida crece
a medida que lo hace la tensión aplicada en una entrada y decrece si aumenta la aplicada
a la otra. Esto nos permite distinguirlas entre sí pues la primera entrada se llama entrada
no inversora en tanto que la segunda, entrada inversora
El amplificador diferencial es un circuito versátil que sirve como etapa de entrada
para la mayoría de los amplificadores operacionales y también encuentra su aplicación
en circuitos integrados tan diversos como el comparador y compuertas lógicas
acopladas por emisor.
Es un circuito de balance, amplificadores de una diferencia entre dos entradas para
cancelar los niveles de polarización. Suprime los efectos causados por los cambios de
temperatura cuando afectan por igual a ambas etapas. En general no amplifica señales
que son iguales para ambas entradas (señal de modo común) pero si lo hacen para
señales que no lo son (señal de modo diferencial).
VCM: señal de modo común, se aplica la misma señal a ambas bases.
Vid: Voltaje de modo diferencial, puede ser señales en ambas base con un desfase de
180o o señales en una sola base Vi.
Uno de los amplificadores más importantes en Electrónica es el amplificador
diferencial. Comúnmente recibe dos señales de entrada y su salida puede ser balanceada
desbalanceada. Se le denomina amplificador diferencial porque su salida es
proporcional a la diferencia de las señales de entrada. Es parte fundamental del
Amplificador Operacional. A continuación se muestra un esquema básico empleando
transistores bipolares:

3. Los Transistores, diodos y resistencias son los únicos componentes prácticos en los
CI típicos. También se pueden usar condensadores, pero normalmente son de valor
pequeño, menores de 50pF.El circuito clave para lograrlo es el amplificador diferencial
El diseño de este circuito es extremadamente inteligente porque elimina la necesidad del
condensador de desacoplo de emisor.
Entrada y salida de los diferenciales
La Figura 17-1 representa un amplificador diferencial. Consiste en dos etapas en EC en
paralelo con una resistencia de emisor común. Aunque tiene dos tensiones de entrada
(v,y v2) y dos tensiones de colector (v1y v2), el circuito total se considera como una
sola etapa. La tensión alterna de salida Vout se define como la tensión entre los
colectores con la polaridad que seindica en la Figura 17-1:
Vout = V c2 –Vc1
Esta tensión se denomina salida diferencial porque combina las dos tensiones
alternas de colector en una tensión que es igual a la diferencia de las tensiones de
colector.
Figura 17-1.Entrada diferencial y salida diferencial

4. Idealmente, el circuito tiene idénticos transistores y resistencias de colector, con esta
simetría perfecta, vout es cero cuando las dos tensiones de entrada son iguales. Cuando
ambas entradas están presentes, la entrada total se denomina entrada diferencial porque
la tensión de salida es igual a la ganancia de tensión multiplicada por la diferencia entre
las dos tensiones de entrada. La ecuación para la tensión de salida es:
vout= A(v, - v2)
CARACTERÍSTICAS
La característica principal del amplificador diferencial es la gran ganancia cuando se
aplican señales opuestas a las entradas, en comparación a la pequeña ganancia resultante
de las entradas comunes o iguales.
Si tenemos en cuenta la condición ideal que las entradas V1 = V2 la salida es cero.
En la práctica siempre habrá una pequeña tensión de salida cuando v1 = v2 que será
diferente de cero, una situación llamada de modo común que veremos más adelante.
Esta tensión se denomina salida diferencial porque combina las dos tensiones alternas
de colector en una sola tensión, que es igual a la diferencia de las tensiones de colector.
ETAPA DE AMPLIFICACIÓN DIFERENCIAL.
El Amplificador diferencial se caracteriza por presentar dos transistores idénticos
con similares características, tanto internas como de las redes de polarización. Ya que el
circuito dispone dos entradas y dos salidas de señal, existen cuatro configuraciones
posibles realizando las distintas combinaciones entre entradas y salida.
 Entrada y salida simétrica: Es la forma más típica de un amplificador
diferencial, tiene dos entrada v1 y v2, El voltaje de salida se obtiene de la
diferencia entre las salidas de los colectores.
 Entrada asimétrica y salida simétrica: En algunas aplicaciones sólo se usa
uno de los terminales de entrada con la otra conectada a tierra, mientras que la
salida se obtiene entre los colectores de los dos transistores del circuito.
 Entrada simétrica y salida asimétrica: Esta es la forma más práctica y
utilizada porque puede excitar cargas asimétricas o de un solo terminal como lo
hacen los amplificadores EC, emisor seguidor y otros circuitos. Esta etapa es la
que se usa para la etapa de entrada de la mayor parte de los Amplificadores

5. Operacionales comerciales. Presenta dos entradas de señal para las bases de cada
transistor mientras que la salida se obtiene únicamente de uno de los colectores
respecto a masa.
 Entrada y salida asimétrica: Esta configuración presenta tanto para la entrada
como para la salida un único terminal. Este tipo de configuración es útil para las
etapas de acoplamiento directo donde se requiere sólo amplificar una entrada.
Esta configuración es la que se solicita en las especificaciones de la práctica.
Modos De Trabajo De Un Amplificador Diferencial.
Modo Diferencial: Para V1=V2 y suponiendo F1, las corrientes de colector y emisor de
cada etapa son iguales. Todas estas corrientes tienen magnitudes iguales
(aproximadamente) a IEE/2 debido a la simetría del circuito y a la despreciable
corriente que circula por RE. Si incrementamos V1 en v/2 y simultáneamente
disminuimos V2 en v/2, la señal de salida aumenta en v advertir que el circuito funciona
en modo lineal mientras v4VT.
Modo Común: Consideremos que las dos tensiones V1 y V2 aumentan en v/2. La
tensión diferencial Vd permanece nula mientras que Ic1 e Ic2 son iguales. No obstante
la tensión VE aumenta.
Por lo tanto dependiendo de la señal de entrada, el amplificador diferencial actúa o
bien como etapa en emisor común o bien como etapa en emisor común con resistencia
de emisor. Por lo tanto la ganancia de esta etapa es notablemente mayor en el
funcionamiento como modo diferencial que como modo común. Normalmente los
amplificadores diferenciales se diseñan de forma que a efectos prácticos sólo resulten
amplificadas las señales diferenciales.
En el circuito de figura 5.1 se muestra un circuito típico de un amplificador de
tensión con un transistor BJT en emisor común polarizado en la zona activa. con él se
trata de amplificar una tensión cualquiera vi y aplicarla, una vez amplificada, a una
carga que simbolizamos por la resistencia RL La zona sombreada resalta el
amplificador, que en este caso, lo constituye un transistor BJT en la configuración
emisor común. El cual, convenientemente polarizado en la zona activa, es capaz de
comportarse como un amplificador de tensión.

6. Figura 5.1.- Circuito amplificador de tensión con BJT en E-C
Los condensadores C1 y C2 que aparecen se denominan condensadores de acoplo y
sirven para bloquear la componente continua. En concreto C1 sirve para acoplar la
tensión que queremos amplificar al amplificador propiamente dicho, eliminando la
posible componente continua que esta tensión pudiera tener. Si no bloqueásemos esta
continua se sumaría a las corrientes de polarización del transistor modificando el punto
de funcionamiento del mismo. Por otra parte, el condensador C2 nos permite acoplar la
señal amplificada a la carga, eliminando la componente continua (la correspondiente al
punto de polarización del transistor) de forma que a la carga llegue únicamente la
componente alterna.
El condensador C3 es un condensador de desacoplo, su misión es la de proporcionar
un camino a tierra a la componente alterna. La resistencia RE hace disminuir la
ganancia del amplificador. Al añadir el condensador de desacoplo conseguimos que la
continua pase por RE mientras que la alterna pasaría por el condensador C3
consiguiendo que no afecte a la amplificación.