LABORATORIO No 6

AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

MARIO ANDRES CASTAÑEDA MEDINA20112104052

ALEJANDRA GONZALEZ ROJAS20112105492

TANIA KATHERINE MAZABEL ORDOÑEZ20112104880

PRESENTADO A

JOSEPH MORENO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA ELECTRONICA

NEIVA, HUILA2013

CALCULOS TEORICOS

Se usa la fuente AC para su respectivo análisis en corriente alterna

Se opera con una fuente de 1v para hallar la polarización DC

Identificamos la corriente de referencia (IREF). Para esto hacemos ley de Kirchhoff

IREF=IC 3+ IB3+ IB4

Para dejar todo en función de IC, reemplazamos IB=ICβ

IREF=IC 3+IC 3β

+IC 4β

Ecu 1

También podemos determinar la a corriente de referencia (IREF), por la siguiente ecuación

IREF=V CC−V BE3

R A

Ecu 2

Igualamos la ecuación 1 y la ecuación 2, para despejar IC 3

IC 3+IC 3β

+IC 4β

=V CC−V BE3

R A

IC 3+IC 3β

=V CC−V BE3

R A−IC 4β

Reemplazamos IC 3β

por IB3, ya que IB=ICβ

IC 3+ IB 3=V CC−V BE3

RA−IC 4β

Como IE=IC+ IB , reemplazamos

IC 3+ IB 3=V CC−V BE3

RA−IC 4β

IE3=V CC−V BE3

R A−IC 4β

Reemplazamos IE3, debido a que IE=ICα

IC 3α

=V CC−V BE3

RA−IC 4β

Despejamos IC 3

IC 3=α (V CC−V BE3

RA−IC 4β )

Utilizamos una de las principales ecuaciones de los transistores BJT

IC=I S×eV BEVT

Despejamos para obtener V BE

ln ( IC 3I S3 )=ln (eV BE 3VT )

ln ( IC 3I S3 )=V BE3V T

V BE3=V T× ln( IC 3I S3 )Es necesario tener en cuenta

IE 4=IC 4+ IB4

Cabe anotar

IC 4=β × IB4

Reemplazamos

IE 4=(β×I B4)+ I B4

Sacamos factor común

IE 4=IB 4(β+1)

Tenemos en cuenta

IB4=IC 4β

Reemplazamos

IE 4=IC 4β

(β+1)

Factorisamos Beta

IE 4=IC 4( 1β +1)IE 4=

V BE3−V BE4

RE

IE 4=V TREln( IC 3×I S 4IC 4× I S3 )

Podemos ver como es el comportamiento de estas dos corrientes, de la cual se dicen que son inversamente proporcionales pero cuando el voltaje de ambas es cero se encuentran en el mismo punto.

Para todo el montaje utilizamos la misma referencia de transistores 2N2222A, por consiguiente la corriente de saturación (I S) es la misma para todos. Esto hace que las I S de la formula anterior se cancelen

IC 4=V T

RE×(1+ 1β 4 )

ln( IC 3IC 4 )

Obtuvimos tres ecuaciones, con las cuales obtuvimos los valores que nos permitan determinar la corriente de referencia (I ¿¿REF)¿y el voltaje V BE3, y con esto determinar la polarización. Para esto suponemos las corrientes IC 3 e IC 4 de 5mA y 1μA respectivamente.

Vale la pena aclarar que la corriente de saturación (I ¿¿S)¿ asumida es de 10−12 ya que esta generalmente oscila en este rango.

Hacemos iteraciones para obtener los resultados

Primera Iteración V BE3=0.55VIC 3=2.59mAIC 4=195 μA

Segunda Iteración V BE3=0.541VIC 3=2.6004mAIC 4=64.51 μA

Tercera IteraciónV BE3=0.541VIC 3=2.6009mAIC 4=92.06μA

Cuarta IteraciónV BE3=0.541VIC 3=2.509mAIC 4=82.32μA

Quinta IteraciónV BE3=0.541VIC 3=2.6008mAIC 4=85.99μA

Sexta IteraciónV BE3=0.541VIC 3=2.6008mAIC 4=85.99μA

Séptima IteraciónV BE3=0.541VIC 3=2.6008mAIC 4=85.99μA

Observamos que los datos se repiten a medida que avanzan las iteraciones, por lo tanto podemos concluir que

V BE3=0.541VIC 3=2.6008mAIC 4=85.99μA

Con los datos obtenidos podemos hallar la corriente de referencia

IREF=V CC−V BE3

R A

IREF=10−0.5413.6×103

IREF=2.64mA

Cuando V BB se acerca a 0.4V, el transistor dos no presenta conducción, por lo que para el siguiente análisis quitamos la fuente.

Tuvimos en cuenta que

IE1+ IE 2=85.99μA

IE1=I E2=IC 1=IC 2=42.99 μA

Al ser los transistores de la misma referencia podemos decir que manejan las mismas características, además vale la pena destacar que la corriente de distribuye de manera uniforme, permitiéndonos deducir un voltaje de colector de la siguiente manera

V CC−V C 1=IE1×RC 1

V C 1=V CC−(I E1× RC 1)

V C 1=10−((42.99×10−6)×(3.3×103))

V C 1=9.86V

V C 1=V C 2=9.86V

Hallamos la Transconductancia, por medio de la siguiente ecuación

gm=α×(I /2)V T

gm=α×(42.99×10−6)

25×10−3

gm=1.72m AV

Determinamos la ganancia por medio de la siguiente formula

Ad=gm×RC

Ad=(1.70×10−3)×(3.3×103)

Ad=5.61 VV

DATOS MEDIDOS

RA = 3.568 kΩ

RC1 = 3.22 kΩ

RC2 = 3.25 kΩ

RE = 1.031 kΩ

VC1 = 9.78 V

VC2 = 10.21 V

IC1 = 99.86 uA

IC2 = 22.6 pA

Β1 = 198

Β2 = 203

Β3 = 190

Β4 = 208

Io = IC4 = 105.3 uA

Iref = 7 mA

ANALISIS

El objetivo de la fuente de WILDAR es la obtención de corriente en el orden de las micras sin alterar los resistores, es por eso que algunas de las corrientes nos dan en ese orden sin la necesidad de resistores muy grandes, ya que esta fuente utiliza circuitos integrado y estos me permiten controlar la corriente eléctrica para modificarla o rectificarla.

Si la tensión de V1 aumenta, la corriente del emisor del transistor Q1 aumenta (acordarse que IE = BxIB), causando una caída de tensión en Re. Del mismo modo cuando la tensión en V2 aumenta, también aumenta la la corriente de colector del transistor Q3, causando que la tensión de colector del mismo transistor disminuya. (Vout+) disminuye.

Si la tensión de V2 se mantiene constante, la tensión entre base y emisor del transistor Q3 disminuye, reduciéndose también la corriente de emisor del mismo transistor. Esto causa que la tensión de colector de Q3 (Vout+) aumente.

La entrada V1 es la entrada no inversora de un amplificador operacional. La entrada V2 es la entrada inversora del amplificador operacional.

CONCLUSIONES

El amplificador diferencial tiene dos entradas (Vi+ y Vi-) y produce una salida proporcional a la diferencia de sus señales de entrada. Idealmente, no amplifica las señales que se aplican por igual a ambas entradas y que se conocen como señales de modo común.

Dependiendo de la señal de entrada, el amplificador diferencial actúa o bien como etapa en emisor común o 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.

El amplificador de varias etapas suele estar conformado de tres de estas: Una etapa de entrada, que tiene resistencia de entrada y ganancia razonablemente altas, una etapa intermedia que produce el grueso de la ganancia, y una de salida con que tiene una resistencia de salida baja.