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Un amplificador diferencial es un circuito electrónico cuya función principal es amplificar la diferencia de voltaje entre dos señales de entrada mientras rechaza cualquier voltaje común presente en ambas.

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Analizar el equilibrio de polarización en un amplificador diferencial.

Estudiar el comportamiento del amplificador diferencial en modo diferencial.

Evaluar la respuesta del amplificador diferencial en modo común.

Implementar una fuente de corriente mediante espejo logarítmico y verificar los beneficios en el amplificador.

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2. Coloque la amplitud de la señal del generador Vg = 100mVpp. Mida el valor Vb1 en mVpp. Calcule el valor de la resistencia de entrada en modo común Ric.

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2. Coloque la amplitud de la señal del generador Vg = 100mVpp. Mida el valor Vb1 en mVpp. Calcule el valor de la resistencia de entrada en modo común Ric.

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Usando las formulas que nos dan en la guia , obtenemos : 

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Usando las formulas que nos dan en la guia , obtenemos : 

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iR = 0.16 uA Ric = 292.74 kΩ

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3. Arme el circuito de la figura #3 para medir la resistencia de entrada en modo diferencial

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3. Arme el circuito de la figura #3 para medir la resistencia de entrada en modo diferencial

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4. Coloque la amplitud de la señal del generador Vg = 100mVpp. Mida la señal Vg y Vb1.Mida la señal en Vc2. Calcule Zid.

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4. Coloque la amplitud de la señal del generador Vg = 100mVpp. Mida la señal Vg y Vb1.Mida la señal en Vc2. Calcule Zid.

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Midiendo Vb1

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midiendo Vc2

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Usando las formulas que nos dan en la guia , obtenemos :

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Usando las formulas que nos dan en la guia , obtenemos :

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Iin = 7.89 uA Zid = 2.68 k

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• En el presente experimento se estudiara y diseñará un amplificador diferencial, verificando

sus características.

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1) Diseñe el circuito de la figura #1 para P1=100Ω, IRe= 2mA y RC = 6.8K.

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1) Diseñe el circuito de la figura #1 para P1=100Ω, IRe= 2mA y RC = 6.8K.

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2) ¿Cuáles son las características mínimas de los transistores Q1 y Q2 para que trabajen
adecuadamente?

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2) ¿Cuáles son las características mínimas de los transistores Q1 y Q2 para que trabajen
adecuadamente?

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Por ser un amplificador diferencial y ser simetrico las corrientes
Ie1 = Ie2 = 2 mA / 2 = 1 mA

Hallamos el RE por la trayectoria be del transistor Q analizando en DC (Fuente cortocircuitada)
RE = (-0.7-(1)(0.050)-(-12))/2 = 5.7 kΩ

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Para que los transistores Q1 y Q2 trabajen adecuadamente en un amplificador diferencial es necesario

• Los transistores se encuentren polarizados en la zona activa.

• Suma de corrientes en los emisores sea constante
Ie1 + Ie2 = Io = cte

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3) Diseñe el circuito de la figura #4 para IRe = 2mA, RC = 6.8K y P1=100Ω. Puede elegir transistores con iguales características.

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3) Diseñe el circuito de la figura #4 para IRe = 2mA, RC = 6.8K y P1=100Ω. Puede elegir transistores con iguales características.

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Para lograr Ie=2mA, debería ir conectada una resistencia de 2.5kΩ, y una alimentación de +/-10V.

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4) Calcule las resistencias de entrada para los circuitos de la figuras #1 y #2.

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4) Calcule las resistencias de entrada para los circuitos de la figuras #1 y #2.

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5) Con las formulas halladas en el paso 4 calcule las ganancias en modo común y en modo diferencial para los circuitos en mención.

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5) Con las formulas halladas en el paso 4 calcule las ganancias en modo común y en modo diferencial para los circuitos en mención.

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Análisis en modo común

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Análisis en modo diferencial

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6) Indique como mediría las resistencias de entrada en modo común y en modo diferencial.

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6) Indique como mediría las resistencias de entrada en modo común y en modo diferencial.

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Modo común: ambas entradas reciben la misma señal (V1=V2​=Vg​). Sirve para medir cuánto “ve” el circuito cuando la excitación es idéntica en ambas ramas.

Modo diferencial: las entradas reciben señales opuestas o una recibe la señal y la otra está a referencia (tierra). Se mide la impedancia que ve una entrada respecto a la otra cuando la señal es diferencial.

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La señal de entrada se aplica a través de la resistencia de entrada Ri conectado en serie con la entrada inversora. Además, la salida es realimentada a través de Rf a la misma entrada. La entrada no inversora se conecta a tierra.

# data[].attributes.body
La ganancia en tensión del amplificador inversor se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del amplificador operacional ideal.

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Se le aplica una señal de entrada a la entrada no inversora. La salida se vuelve a aplicar a la entrada inversora por medio del circuito de realimentación en lazo cerrado formado por el resistor de entrada Ri y el resistor de realimentación Rf

# data[].attributes.body
La ganancia en tensión del amplificador no inversor se encuentra de manera similar al anterior, resultando:

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La configuración de seguidor de voltaje es un caso especial del amplificador no inversor donde todo el voltaje de salida es realimentado a la entrada inversora mediante una conexión directa.

# data[].attributes.body
Tiene una ganancia de tensión:

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2. Regule el potenciómetro R5 hasta obtener IR6=2mA

# data[].attributes.subject
2. Regule el potenciómetro R5 hasta obtener IR6=2mA

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R5 debe estar al 4% o sea medir 2kΩ

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3.  Repita el procedimiento de la parte A

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3.  Repita el procedimiento de la parte A

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Para que los transistores tengan el mis V_CEQ, el potenciómetro debe estar al 50%, o sea medir 50Ω

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Vg= 150mVp, es la máxima señal antes del recorte de onda; que es igual a decir 300mVpp

# data[].attributes.subject
Vg= 150mVp, es la máxima señal antes del recorte de onda; que es igual a decir 300mVpp

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Vg=300mVpp, Vc1= 11.232Vpp, Vc2=11.301Vpp, Vc1-c2=22.528Vpp

# data[].attributes.body
Av1=Vc1/Vg=37.44

Av2=Vc2/Vg=37.67

Av1-v2=Vc1-c2/Vg=75.09

# data[].attributes.headline
2. Sin señal cortocircuite las bases a tierra y regule el potenciómetro de 100Ω a fin de que los puntos de operación de los dos transistores sean iguales. Mida el punto de operación

# data[].attributes.subject
2. Sin señal cortocircuite las bases a tierra y regule el potenciómetro de 100Ω a fin de que los puntos de operación de los dos transistores sean iguales. Mida el punto de operación

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Medimos las corrientes de los colectores Ic y los voltajes Vce de cada uno de los transistores Q1 y Q2. Su punto de operación es Vce = 4.49 V y Ic = 1.2 mA. Es decir PQ = (4.49, 1.2).

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3. Desconecte de tierra una de las bases y conecte a continuación el generador de señales sinusoidales Vg ajustando la frecuencia a 1KHz

# data[].attributes.subject
3. Desconecte de tierra una de las bases y conecte a continuación el generador de señales sinusoidales Vg ajustando la frecuencia a 1KHz

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Conectamos una base a una fuente de f = 1 kHz

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3. Aplique una señal Vg hasta obtener en la salida la máxima señal pico a pico pero sin llegar al recorte o deformación. Mida las ganancias en cada colector y entre colectores, registre estos valores.

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3. Aplique una señal Vg hasta obtener en la salida la máxima señal pico a pico pero sin llegar al recorte o deformación. Mida las ganancias en cada colector y entre colectores, registre estos valores.

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Las señales no presentan deformación

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Las señales no presentan deformación

# data[].attributes.body
Las señales no presentan deformación

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La señal en el colector de Q1 está deformada

# data[].attributes.body
La señal en el colector de Q1 está recortada

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Calculo de las ganancias para Vp-p = 225 mV

# data[].attributes.subject
Calculo de las ganancias para Vp-p = 225 mV

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VOLTAJES:

• Vg (rms) = 80 mV

• Vc1 (rms) = 5.24 V

• Vc2 (rms) = 5.21 V

• Vc1-c2 (rms) = 6.89 V

GANANCIAS:

• Av1 = 65.5

• Av2 = 65.125

• Av12 = 86.125

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5. Con el osciloscopio mida el desfasaje existente entre la entrada y cada salida del amplificador de la figura #1. Tome nota del ángulo medido.

# data[].attributes.subject
5. Con el osciloscopio mida el desfasaje existente entre la entrada y cada salida del amplificador de la figura #1. Tome nota del ángulo medido.

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• El desfase de la salida Vc1 = 0°

• El desfase de la salida Vc2 = 180°

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6. Uniendo las dos bases aplique una señal Vg=100 mVpp, mida Vc1 y el desfasaje entre la salida Vc1 y Vc2

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6. Uniendo las dos bases aplique una señal Vg=100 mVpp, mida Vc1 y el desfasaje entre la salida Vc1 y Vc2

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De la grafica, Vc1 y Vc2 están en fase. Pero están desfasadas 180° respecto a la señal de entrada Vg.

Entonces el angulo de desfase es

• <Vc1 = <Vc2 = 180°

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Dificultad para ajustar el punto de operación exacto de los transistores.

Variación de las mediciones por tolerancia de resistencias y del potenciómetro.

Errores al medir señales pequeñas en el osciloscopio.

Diferencias entre transistores que afectan la simetría del circuito.

Ruido o interferencias que alteran la señal en modo común.

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4) Presente los datos y gráficos obtenidos en el laboratorio

# data[].attributes.subject
4) Presente los datos y gráficos obtenidos en el laboratorio

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5) Demuestre teóricamente el punto de operación del circuito de la figura #1 y #4, luego compare con el obtenido en forma experimental

# data[].attributes.subject
5) Demuestre teóricamente el punto de operación del circuito de la figura #1 y #4, luego compare con el obtenido en forma experimental

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7) Con los resultados experimentales obtenidos de la resistencia de entrada en modo diferencial y en modo común de la figura #1 y #4, haga comparaciones con las obtenidas teóricamente

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7) Con los resultados experimentales obtenidos de la resistencia de entrada en modo diferencial y en modo común de la figura #1 y #4, haga comparaciones con las obtenidas teóricamente

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6) Demuestre teóricamente la ganancia de voltaje en modo diferencial y en modo común, compare con las obtenidas experimentalmente.

# data[].attributes.subject
6) Demuestre teóricamente la ganancia de voltaje en modo diferencial y en modo común, compare con las obtenidas experimentalmente.

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Observaciones:

Para el desarrollo de la Figura 1, fue necesario cambiar el potenciómetro por 2 resistencias de 50 Ohm pues este no hacia buen contacto con la protoboard.

Los voltajes de salida en el Colector 1 y colector estuvieron desfasados 180° y 0° respectivamente, en relación con el voltaje de entrada.

Durante el desarrollo de la Figura 4 fue imposible estabilizar el potenciómetro para obtener una corriente de 2 mA pues tenia que estar al 4% de su valor que es 50K lo cual hace que llegue casi a su limite. Se recomienda usar un potenciómetro de menor rango.

Conclusiones:

El laboratorio permitió comprender el principio de funcionamiento, la importancia de la simetría de polarización y la diferencia entre la respuesta en modo diferencial y en modo común de un amplificador diferencial.

Además, se comprobó experimentalmente que el uso de una fuente activa de espejo de corriente mejora significativamente las características dinámicas y la precisión del amplificador.

Asimismo, permitió usar un analisis critico para poder mejorar el laboratorio incluyendo potenciometros de menor rango o el uso de resistencias para poder resolver los problemas durante la experiencia.

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100 Ω, 50KΩ, 100K Ω