INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas124 PARES ACOPLADOS 4.1 Introduccin. Enestecaptulosepresentaranvariasconexionesdecircuitoque,aunquenosonlos estndares de emisor comn, colector comn o base comn, son muy importantes, porque todava se usanmuchotantoencircuitosdiscretoscomointegrados.Laconexincascodeponeuntransistor sobre otro y esta conexin se utiliza en circuitos prcticos. La conexin Darlington y la conexin de par retroalimentado proporcionan varios transistores conectados para operar como un solo transistor para un mejor funcionamiento, por lo general con mucha mayor ganancia de corriente. Loscircuitosdiscretosylosintegradosutilizanlaconexindefuentedecorriente.La conexin de espejo de corriente proporciona corriente constante a otros diversos circuitos, y es muy importante en circuitos integrados lineales. Elamplificadordiferencialeslapartebsicadeloscircuitosdelosamplificadores operacionales. Aqu se presentar la conexin del circuito diferencial bsico y su operacin. 4.2 El amplificador cascode. Unaconexincascodetieneunaconexinsobre(enseriecon)otro.Lafigura4.2.1ilustra unaconfiguracincascodeconunaetapadeemisorcomn(EC)alimentandounaetapadebase comn (BC). Este arreglo est diseado para proporcionar una alta impedancia de entrada con baja ganancia de voltaje a fin de asegurar que la capacitancia Miller est a un mnimo con la etapa de BC, proporcionandounabuenaoperacindealtafrecuencia.Unaversinprcticadeunamplificador cascode se presenta en la figura 4.2.2. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas125 Figura 4.2.1 Amplificador en configuracin cascode. Figura 4.2.2 Arreglo prctico del amplificador cascode. VCC RC R1 C1 Vi Vo R2 RE CE RB CB RL Q1 Q2 VCC RC R1 C1 Vi Vo R2 RE CE R3 CB RL Q1 Q2 VS RS 1ER CE 2ER 1BV 2BV I2 IC INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas126 Las caractersticas bsicas del amplificador cascode son: -La,VAiZ y oZ sonaproximadamenteigualesalasdeunamplificadordeemisor comn. -Q1 est conectado en configuracin emisor comn (EC). -Q2 est conectado en configuracin de base comn (BC). Ejemplo4.2.1:Paraelamplificadorcascodedelafigura4.2.3calculelagananciade voltaje, la impedancia de entrada y la impedancia de salida. Figura 4.2.3 Arreglo prctico del amplificador cascode para el ejemplo 4.2.1. ( )( )Vk . k . k .k VR + R RR V =VCCB95 . 4 8 6 6 5 7 47 . 4 183 2 111=+ +O=+ 1.8 kO 4.7 kO C1 Vi Vo 5.6 kO 1.1 kO CE 6.8 kO CB Q1 Q2 1BV 2BV I2 IC 18 V 2002 1= = | | INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas127 ( ) ( )( )Vk k kk k VR R RR R V= VCCB84 . 108 . 6 6 . 5 7 . 46 . 5 7 . 4 183 2 12 12=O + O + OO + O=+ ++ V V V V V VBE B E25 . 4 7 . 0 95 . 41 1 1= = = mAkVRVIEEE86 . 31 . 125 . 411=O= = mA I I I IC E C E86 . 32 2 1 1= ~ ~ ~ La resistencia dinmica, re, de cada transistor es entonces, O = = = 74 . 686 . 326 261mAmVImVrEe El circuito equivalente a seal pequea de un amplificador cascode usando el modelo re es el mostradoenlafigura4.2.4,enesteseconsideraelefectode,1ER enestecasoenparticular,esta resistencia tiene un valor de cero, Figura 4.2.4 Sustitucin del modelo re para el amplificador cascode. 2 1|| R R RB = RC C1, E2 RB B1 E1 Vi Vo Zi Zo Ii 1BI 2CI11 er | 11 BI |1ER (|1 +1) 2er B2 C2 22 EI oINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas128 La ganancia de voltaje de la etapa 1 (EC) es aproximadamente 112111 = = =eeeCVrrrRA La ganancia de voltaje de la etapa 2 (BC) es 26774 . 68 . 1222=OO= =krRAeCV dando como resultado una ganancia total del amplificador cascode de ( )( ) 267 267 12 1 = = =V V VA A A La impedancia de entrada es, ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) O = O O O = + + = 47 . 882 74 . 6 200 || 6 . 5 || 7 . 4 1 ||1 11 1k k R r R ZE e B i| | y la de salida es, O = = k R ZC o8 . 1 En general para diseo se deben calcular R1, R2, R3, 2CRy RE. Los datos deben ser: |1, |2, Q (IC, VCE), RS y RL. En el anlisis en CD por lo general VE = 4 V. Con estas consideraciones, para el anlisis en CD se tiene, VE = 4 V, EEEIVR = ; en donde 2 2 1 1C E C EI I I I ~ ~ ~INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas129 del circuito de emisor comn, E CE BE BV V V V + + =1 2 2 y E BE BV V V + =1 1 aplicando el Teorema de Thvenin a la base de Q1, ( )3 2 1||1R R R RB+ = y R + R RR V =VCCB3 2 111+ para determinar R1 y R2 21111BBB VV - R = R y 12 12BB B VV RR = para R3 (con 1 2,2 B BI I I >> ) ( ),3 2 12 12R R RR R V= VCCB+ ++ ( )( )2 12 132R R VR R V= RBCC+ + ( )2 1 312R R VVRBCC+||.|

\| = para,CR ,2CRC IV= RC E CE CE CC RV V V =V VC 1 2 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas130 21 2CE CE CE CCCIV V V V= R El anlisis en CA se describi en el ejemplo 4.2.1. Ejemplo4.2.2:Diseeelamplificadorcascodedelafigura4.2.5ycalculelagananciade voltaje, la impedancia de entrada y la impedancia de salida. Figura 4.2.5 Amplificador cascode para el ejemplo 4.2.2. Losdatossonlossiguientes:, 20 V VCC= , 15 =VA , 42mA IC= , 22 1V V VCE CE= =, 1802 1= = | | , 2 . 1 O = k RS, 7 . 4 O = k RL. 21O =CR 2CR R1 C1 Vi Vo R2 R3 CB RL Q1 Q2 VS RS 2ER CE 1ER 1BV 2BV 1CR VCC INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas131 Se sabe que, VE = 4 V mA I I I IC E C E42 2 1 1= ~ ~ ~ O = = = kmAVIVREEE144 del circuito de emisor comn, ( )( ) V V V mA V V V V V VE CE R BE BC708 . 6 4 2 4 2 7 . 0112 2= + + O + = + + + = V V V V V VE BE B7 . 4 4 7 . 01 1= + = + = Pero,1E BR R >> entoncesO = = k R RE B10 101, para determinar R1 y R2 O ~ O =O= k kVVk VV - R = RBBB33 4 . 33708 . 67 . 411012111 ( )( )O ~ O =O= = k kVV k VV RRBB B15 26 . 147 . 47 . 6 1012 12 para R3

( ) ( ) O ~ O = O + O||.|

\| = +||.|

\| = k k k kVVR R VVRBCC100 1 . 95 15 33 1708 . 62012 1 32 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas132 para,2CR O ~ O = = k kmAV V V V VIV V V V V= RCE CE R CE CCCC3 998 . 244 2 008 . 0 2 2021122 La resistencia dinmica, re, de cada transistor es entonces, O = = = 5 . 6426 261mAmVImVrEe Lagananciadevoltajedelaetapa1(EC),sinconsiderarelefectode SR ,es aproximadamente ( )( ) 11 111 12 11+ + + =| ||E ee CVR rr RA Pero debido al valor tan grande de SR , la ganancia de voltaje de la etapa 1 se vuelve ( )( )( ) ( )( ) ( ) 1 ||1 ||11 11 11 111 1 11 1 11 12 11+ + ++ ++ + + =| || || ||E e B SE e BE ee CVR r R RR r RR rr RA La ganancia de voltaje de la etapa 2 (BC) es 43 . 2155 . 87 . 4 || 3||2 122=OO O=+=k kr RR RAe CL CV como la ganancia total del amplificador cascode es ( ) 15 43 . 2151 2 1 = = =V V V VA A A AINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas133 07 . 043 . 2151521 = = =VVVAAA Despejando de la ecuacin de la ganancia de la etapa 1,1ER ( )( )( ) 1||1111 11 11 2 11+ ++ =|||e B SB S VB e CEr R RR R AR r RR ( )( )( )( )( )( )( )O ~ O =O O O O + O O O + O = 100 76 . 951815 . 6 180 3 . 10 || 2 . 13 . 10 2 . 1 07 . 03 . 10 180 5 . 6 21k kk kkRE O = O O = = 900 100 11 2k R R RE E E La impedancia de entrada es, ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) O = O + O O = + + = 24 . 6712 181 100 5 . 6 180 || 3 . 10 1 ||1 11 1 1k R r R ZE e B i| | y la de salida es, O = = k R ZC o32 4.3 El amplificador Darlington. Esuncasoespecialdeacoplamientodirectoyunaconexinmuypopulardedos transistoresdeuninbipolarparaqueoperencomountransistorconsuperbeta,estearreglose muestra en la figura 4.3.1. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas134 Figura 4.3.1 Conjunto de transistores Darlington. La principal caracterstica dela conexin Darlington es que el transistor compuesto acta comounasolaunidad,conunagananciadecorriente,queeselproductodelasgananciasde corriente de los transistores individuales. Si la conexin se hace cuando se utilizan dos transistores separadosquetengangananciasdecorriente|1y|2,laconexinDarlingtonproporcionaruna ganancia de corriente de

2 1| | | =DEc. 4.3.1 Silosdostransistoressonsimilaresparaque|1=|2=|,laconexinDarlingtondauna ganancia de corriente de 2| | =D Ec. 4.3.2 UnaconexinDarlingtondetransistoresproporcionauntransistorquetieneunaganancia de corriente muy grande, casi siempre de unos cuantos miles. Ejemplo4.3.1:QugananciadecorrienteproporcionaunaconexinDarlingtoncondos transistores idnticos cada uno de los cuales tiene una ganancia de corriente de200 = | ? ( ) 000 40 2002 2= = = | |D C Q1 Q2 C B B E E QD INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas135 Debido a que la conexin Darlington es popular, puede obtenerse un solo encapsulado que contengaensuinteriordosBJTconectadoscomotransistorDarlington.Latabla4.3.1facilita algunosdatosdelahojadeespecificacionesdeuntpicoparDarlington.Lagananciadecorriente escrita es la del transistor conectado en configuracin Darlington. El dispositivo externo proporciona slotresterminales(base,emisorycolector).Puedeconsiderarlaunidadcomounsolotransistor Darlington,lacualtieneunagananciadecorrientemuyaltacuandosecomparaconotros transistores tpicos solos. Tabla4.3.1. Informacin de especificaciones del transistor Darlington 2N999 ParmetroCondiciones de pruebaMnimoMximo VBE IC =100 mA-1.8 V hFE( )D| IC =10 mA IC =100 mA 4000 7000 - 70 000 En la figura 4.3.2 se muestra un circuito Darlington bsico. Figura 4.3.2 Circuito de polarizacin bsico Darlington. SeutilizauntransistorDarlingtonqueposeeunagananciadecorrientemuyalta, D| .La corriente de base puede calcularse a partir deC B E RB RE VCC IB IC IE INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas136 E D BBE CCBR RV VI| += Ec. 4.3.3 A pesar de que esta ecuacin es la misma que para un transistor normal, el valor de D| es muchomayor,perotambinelvalorde BEV esalto,comoloindicanlosdatosenlahojade especificaciones de la tabla 4.3.1. La corriente de emisor es entonces ( )11B D B D EI I I | | ~ + =Ec. 4.3.4 Los voltajes de CD son

E E ER I V= Ec. 4.3.5 BE E BV V V + =Ec.4.3.6 Ejemplo 4.3.2: Calcule los voltajes de polarizacin y las corrientes del circuito de la figura 4.3.3 con8000 =D|y . 6 . 1 V VBE= Figura 4.3.3 Circuito para el ejemplo 4.3.2. C B E 3.3 MO 390 O 18 V INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas137 ( )AMV VIB 56 . 2390 8000 3 . 36 . 1 18=O + O= ( )C EI mA A I ~ = ~ 48 . 20 56 . 2 8000 ( ) V mA VE8 390 48 . 20 ~ O = V V V VB6 . 9 6 . 1 8 = + = V VC18 = Enlafigura4.3.4semuestrauncircuitopolarizadopordivisordevoltajeparaelpar Darlington bsico. Figura 4.3.4 Amplificador Darlington polarizado por divisor de voltaje. Del arreglo de la figura 4.3.4 se obtienen las siguientes ecuaciones 2 1C C CI I I + = 1 11 B CI I | =2 1 1B E CI I I = ~R1 C1 Vo R2 R3 C2 RL Q1 Q2 VS 2EI 1BI CI 1CI VCC 2CI 2 1B EI I = INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas138 2 22 B CI I | = ( )1 1 22 1 1 2 B B CI I I | | | | = = 11 112 112 1 1BB BBC CBCiII III IIIA| | | +~+= = 2 1 2 1 1| | | | | ~ + =iA Las caractersticas principales en CA de un amplificador Darlington son: -Alta ganancia de corriente. -Alta impedancia de entrada. -Baja impedancia de salida. Ahora bien, el circuito equivalente a pequea seal usando el modelore es el mostrado en la figura 4.3.5. Figura 4.3.5 Sustitucin del modelo re para el amplificador Darlington. RL C1, C2 RB B1 E1, B2 VS Vo Zi Zo Ii 1BI oI11 er | 11 BI |R1 E2 22 BI |22 er | INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas139 PerosieltransistorDarlingtonseconsideraencapsulado,estesedebereemplazarporun circuito equivalente que comprende una resistencia de entrada ir , y una fuente de corriente de salida ,B DI |tal y como se muestra en la figura 4.3.6. . Figura 4.3.6 Circuito CA equivalente del amplificador Darlington encapsulado. Efectuandoelanlisisdelcircuitoparaobtenerlaimpedanciadeentradasetienequela corriente de base a travs de ires io iBrV VI= Ec. 4.3.7 Debido a que

E B D B oR I I V ) ( | + =Ec. 4.3.8 E D B i o i i BR I V V V r I ) 1 ( | + = = ( ) | | ) ( 1E D i B E D i B iR r I R r I V | | + ~ + + = E D iBiR rIV| + =B DI |390 O IiIB RB RE ri Vi Vo Io INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas140 ) ( ||E D i B iR r R Z | + = Ec. 4.3.9 Para obtener la ganancia de corriente, la corriente de salida a travs de ERes segn la figura 4.3.6, ( )B D B D B D B oI B I I I I ~ + = + = 1 | | La ganancia de corriente del transistor es entonces DBoII| = La ganancia CA de corriente del circuito es iBBoioiIIIIIIA = = iE D BBiB E D iBBIR RRIR R rRI) ( ) ( | | +=+ += por lo que la ganancia de corriente del circuito es E D BB DE D BBD iR RRR RRA||||+=+=Ec. 4.3.10 La impedancia de salida puede determinarse mediante el circuito que se muestra en la figura 4.3.7a.Laimpedanciadesalidavistaporlacarga LR sedeterminaaplicandounvoltaje, oV ,y midiendo la corriente oI(con la entrada iVigual a cero). La figura 4.3.7b muestra esta situacin. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas141

Figura 4.3.7 Circuito equivalente para determinar oZ . Cuando se resuelve para oIse obtiene EoB D B oRVI I I = + +' '| ; ' ' B D BEooI IRVI | = ; i B or I V' = ;ioBrVI =' ||.|

\|+ + =ioDioEoorVrVRVI | ;oiDi EoVr r RI||.|

\|+ + =| 1 1 i D i E ooor r R IVZ/ / 1 / 11| + += =B DI | Vi RB RL ri Vi Vo Zi RE Zo a) ' B DI | RE IB Io + _ Vo + _ b) IB ri INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas142 DiDii E or rr R Z| |~ = || || Ec. 4.3.11 La ganancia de voltaje para el circuito de la figura 4.3.6 se determina de la siguiente manera ( )E D E B E B D B oR R I R I I V | | + = + = ) ( ) ( ) (E D E i B E B D B i B iR R r I R I I r I V | | + + = + + = ( )E D EE D E iioR RR R rVV ||++ +=) ( ( )1 ~+ ++= =E D E iE D EioVR R rR RVVA|| Ec. 4.3.12 Ejemplo 4.3.3: Para el amplificador Darlington de la figura 4.3.8 calcule, a) la impedancia de entrada,b)lagananciadecorriente,c)laimpedanciadesalidayd)lagananciadevoltajesi . 5 O = k ri

Figura 4.3.8 Circuito Darlington para el ejemplo 4.3.3. C B E 3.3 MO 390 O 18 V C1 C2 Vi Vo 8000 =D| VBE = 1.6 V INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas143 ( )( ) | | O = O + O O = M k M Zi6 . 1 390 8000 5 || 3 . 3 ( )( )( )( )4112390 8000 3 . 33 . 3 8000=O + OO=+=MMR RRAE D BB Di|| O =O~OO O = 625 . 08000580005|| 5 || 390k kk Zo ( )( ) | |998 . 0390 8000 390 5) 390 ( ) 8000 ( 390=O + O + OO + O=kAV 4.4 El par retroalimentado. La conexin del par retroalimentado de la figura 4.4.1, es un circuito de dos transistores que operan en forma similar al circuito Darlington.

Figura 4.4.1 Circuito del parretroalimentado Observequeelparretroalimentadousauntransistorpnpqueexcitaauntransistornpn; ambosdispositivosactandemaneraefectivaenformamuyparecidaauntransistorpnp.Como sucedecon unaconexin Darlington, el par retroalimentado proporciona unagananciaen corriente C Q1 Q2 B E INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas144 muy alta (el producto de las ganancias de corriente de los transistores). Una aplicacin tpica usa una conexinDarlingtonyunaconexindeparretroalimentadoparaproporcionaroperacin complementaria de los transistores. En la figura 4.4.2 se ilustra un circuito prctico que utiliza un par retroalimentado. Algunas consideracionessobrelapolarizacinylaoperacinenCAfacilitaunamejorcomprensinsobre como trabaja la conexin. Figura4.4.2 Operacin de un par retroalimentado. Losclculosdepolarizacinutilizancadavezqueesposiblesimplificacionesprcticas, para proporcionar resultados ms simples. Para el lazo emisor base Q1 se obtiene 01 1= B B EB C C CCR I V R I V 01 1 12 1= B B EB C B CCR I V R I V | |Vi RB = 2 MO RC = 75 O VCC = 18 V IC 2CI2EI1BI2 1B CI I =1EIQ1 Q2 Vo |1 = 140 |2 = 180 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas145 C BEB CCBR RV VI2 111| | + =Ec. 4.4.1 2 1 11 B B CI I I = =| 2 2 22 E B CI I I ~ =| 2 2 1 2 1C C C C E CI I I I I I ~ + ~ + = Ec. 4.4.2 Ejemplo4.4.1:Calculelascorrientesyvoltajesdepolarizacindelafigura4.4.2,conlos valores indicados, para que Vo sea de la mitad del voltaje de alimentacin. ( )( )( )AxVMV VR RV VIC BEB CCB| |45 . 410 ) 89 . 3 (3 . 1775 180 140 27 . 0 1862 111=O=O + O=+ = ( )( ) mA A I I IB B C623 . 0 45 . 4 1402 1 11= = = = | ( )( ) mA mA I IB C1 . 112 623 . 0 1802 22= = =| mA mA mA I I I I IC C C E C1 . 112 1 . 112 623 . 02 1 2 1~ + = + ~ + = ( ) ( )( ) V mA V R I V CD VC C CC o6 . 9 75 1 . 112 18 = O = = ( ) ( ) V V V V DC V DC VBE o i9 . 8 7 . 0 6 . 9 = = = Ahora bien, el circuito equivalente en CA para el circuito de la figura 4.4.2 se muestra en la figura4.4.3.Elcircuitoestdibujadoprimeroenlafigura4.4.3aparamostrarcondetallecada transistor y la colocacin de las resistencias de base y colector. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas146 La figura 4.4.3b es la que permite el anlisis en CA, (a) (b) Figura 4.4.3 Circuito equivalente de CA para el par retroalimentado. LaimpedanciadeentradavistaenlabasedeltransistorQ1seobtieneapartirdelafigura 4.4.3b de la siguiente manera 11io iBrV VI= ( )C B C B B C C oR I R I I R I V2 2 12 2 1| | | ~ + ~ = C B i o i i BR I V V V r I2 1 12| ~ =B1 RB Vi Vo RC 1BI 1irri E1 11 BI |390 O C1 2BI 2irri E2 22 BI |390 O C2 B2 B1 RB Vi Vo RC 1BI 1irri E1 11 BI |390 OC1 2BI 2irriE2 22 BI |390 O C2 B2IC INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas147 ( )C B i B iR I r I V1 1 11 2| | + = C iBiR rIV2 111| | + = por lo que ( )C i B iR r R Z2 11|| | | + = Ec. 4.4.3 La ganancia de corriente puede determinarse de la siguiente manera, 1 1 21 2 B B B oI I I I = | | ( ) ( )1 1 12 1 1 1 21B B B oI I I I | | | | | ~ + = 2 11| | =BoII con esto, i BBiBBoioiZ RRIIIIIIA+= = =2 111| | Ec. 4.4.4 LaimpedanciadesalidapuedeobtenerseaplicandounvoltajeVo,conViigualacero.El anlisis que resulta es, 2 11| |iooorIVZ ~ = Ec. 4.4.5 lo que da como resultado una baja impedancia de salida. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas148 Para la ganancia de voltaje, primero se obtiene el voltaje de salida Vo, C B C C oR I R I V12 1| | ~ = 11io iBrV VI= 1 1 12 1iCoi i B i orRVV r I V V| | = = 11 2 12 12 111i CCCiioVr RRRrVVA+=+= =| || || |Ec. 4.4.6 Ejemplo 4.4.2: Calcule, a partir del circuito equivalente de CA, los valores de Zi, Zo, Ai y AV para el circuito de la figura 4.4.2. Suponga que. 31O = k ri

( ) ( )( )( ) ( ) O = O + O O = + = k k M R r R ZC i B i974 75 180 140 3 || 2 ||2 11| | ( )( )O =O= ~ 12 . 0180 14032 11krZio| | ( )( ) 87 . 16946974 22180 1402 1=|.|

\|O + OO=+=k MMZ RRAi BBi| | ( )( )( )( )( )( )1 9984 . 03 75 180 14075 180 14012 12 1~ =O + OO=+=k r RRAi CCV| || | INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas149 4.5 Circuito de fuente de corriente. Unafuentedecorrienteidealsuministraunacorrienteconstante,sinimportarlacargaque est conectada a ella. Una fuente de corriente prctica es una fuente de corriente en paralelo con una resistencia. Una fuente de corriente ideal tiene R = , pero una fuente de corriente prctica incluye una resistencia muy grande. Existen muchos usos en electrnica para un circuito que proporciona una corriente constante aunaimpedanciamuyalta.Loscircuitosdecorrienteconstantepuedenconstruirsesiseutilizan dispositivos FET, dispositivos bipolares y una combinacin de estos componentes. 4.5.1 Fuente de corriente con FET. El circuito ms simple se muestra en la figura 4.5.1. Figura 4.5.1 Fuente de corriente constante con FET. Ejemplo 4.5.1: Determine la corriente de cargaIDy el voltaje de salida Vo para el circuito de la figura 4.5.2 para: a), 2 . 1 O = k RD b). 3 . 3 O = k RD Debido a que VGS = 0 V, ID = IDSS = 4 mA. a)( )( ) V k mA V R I V VD D DD o2 . 13 2 . 1 4 18 = O = = b)( )( ) V k mA V R I V VD D DD o8 . 4 3 . 3 4 18 = O = =ID I = 10 mA IDSS = 10 mA VP = 4 VINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas150 Figura 4.5.2 Fuente de corriente constante con FET para el ejemplo 4.5.1. 4.5.2 Fuente de corriente con transistor bipolar. Lostransistoresbipolarespuedenconectarsedevariasmanerasenuncircuitoqueacta como una fuente de corriente constante. La figura 4.5.3 muestra un circuito que utiliza unas cuantas resistencias y un transistor npn para operar como un circuito de fuente de corriente constante. Figura 4.5.3 Fuente de corriente constante con BJT. VDD = 18 V IDSS = 4 mA VP = 3.5 VRD Vo VB -VEE R1 VBE CI RE Q1 R2 IE VE INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas151 LacorrienteatravsdeIEpuededeterminarsedelamanerasiguiente.Suponiendoquela impedancia de entrada de la base es mucho ms grande que la de R1 o R2, ( )EE BVR RRV +=2 11 V V VB E7 . 0 = ( )CEEE EEIRV VI ~ = Ec. 4.5.1 Donde CI es la corriente proporcionada por el circuito de la figura 4.5.3. Ejemplo 4.5.2: Calcule la corriente constante IC en el circuito de la figura 4.5.4. Figura 4.5.4Fuente de corriente constante para el ejemplo 4.5.2. ( ) ( ) V Vk kkVR RRVEE B10 201 . 5 1 . 51 . 52 11 = O + OO= += V V V V V VB E7 . 10 7 . 0 10 7 . 0 = = =VB -20 V 5.1 kO CI 2 kO Q1 5.1 kO INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas152 ( ) ( )mAkVkV VRV VI IEEE EE C65 . 423 . 9220 7 . 10=O=O = = ~ 4.5.3 Fuente de corriente con transistor/Zener. Si se reemplaza la resistencia 2Rpor un diodo zener, como se muestra en la figura 4.5.5 da una fuente de corriente constante mejor que la de la figura 4.5.3. Figura 4.5.5 Circuito de corriente constante usando diodo zener. El diodo zener da como resultado una corriente constante calculada, si se usa la ecuacin de la ley de voltajes de Kirchhoff en la unin baseemisor. El valor de I puede calcularse usando EBE ZERV VI I= ~Ec. 4.5.2 Unpuntoprincipalaconsideraresquelacorrienteconstantedependedelvoltajedeldiodo zener, el cual permanece constante, y de la resistencia del emisor RE. El voltaje de alimentacin VEE no tiene efecto sobre el valor de I. VB -VEE R1 + I IE= RE ZV- E CI I ~ VBE INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas153 Ejemplo 4.5.3: Calcule la corriente constante I en el circuito de la figura 4.5.6. Figura 4.5.6Fuente de corriente constante para el ejemplo 4.5.3. mAkV VRV VI IEBE ZE06 . 38 . 17 . 0 2 . 6=O== ~ 4.6 Espejo de corriente. Uncircuitodeespejodecorriente,comoelmostradoenlafigura4.6.1,proporcionauna corrienteconstanteyseutilizaprincipalmenteencircuitosintegrados.Lacorrienteconstantese obtiene a partir de una corriente de salida que es el reflejo o espejo de una corriente constante que se desarroll en un lado del circuito. El circuito es en particular adecuado para la fabricacin de CIs, debido a que requiere que los transistores utilizados tengan idnticas cadas de voltaje baseemisor e idnticosvaloresdebeta.Losmejoresresultadosselograncuandolostransistoresseformanal mismotiempoenlafabricacindelCI.Enlafigura4.6.1lacorrienteIXdeltransistorQ1yla resistencia RX se refleja en la corriente I a travs del transistor Q2. LascorrientesIXeIpuedenobtenerseutilizandolascorrientesdecircuitolistadasenla figura 4.6.2. Se supone que la corriente de emisor para ambos transistores es la misma.VB - 18 V + I IE= 1.8 kO V 2 . 6- E CI I ~ VBE 2.2 kO INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas154 Figura 4.6.1 Espejo de corriente. Figura 4.6.2 Corrientes del circuito de espejo de corriente. Las dos corrientes de base del transistor son aproximadamente | |E EBI II ~+=1 La corriente de colector de cada transistor es entonces E CI I ~RX +VCC Q1 I Q2 XI RX +VCC Q1 Q2 XI EI EI EI EI |EI 2 |EI |EI INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas155 La corriente a travs de la resistencia RX es E EE E EE XI II I II I ~+= + = + =||| |||2 2 2 La corriente constante proporcionada en el colector de Q2 es un reflejo (o es un espejo) de la de Q1. Debido a que XBE CCXRV VI= Se dice que el transistor Q1 es un transistor conectado como diodo, debido a que la base y el colector estn conectados juntos. Ejemplo 4.6.1: Calcule la corriente reflejada I, en el circuito de la figura 4.6.3. Figura 4.6.3 Circuito espejo de corriente para el ejemplo 4.6.1. mAkV VRV VIXBE CCX27 . 101 . 17 . 0 12=O== 1.1 kO +12 V Q1 I Q2 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas156 Ejemplo 4.6.2: Calcule la corriente I, a travs de cada uno de los transistores Q2 y Q3 en el circuito de la figura 4.6.4. Figura 4.6.4 Circuito espejo de corriente para el ejemplo 4.6.2. E EEE XI III I ~+= + =|||3 3 mAkV VRV VI IXBE CCX08 . 43 . 17 . 0 6=O== = Lafigura4.6.5muestraotraformadereflejodecorrienteparaproporcionarmayor impedancia de salida que la de la figura 4.6.1. La corriente a travs de RX es E EEEXBE CCXI IIIRV VI ~+= + ==|||1 2 1.3 kO +6 V Q1 I Q2 I Q3 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas157 Figura 4.6.5 Espejo de corriente con impedancia de salida alta. Suponiendo que Q1 y Q2 estn bien pareados, la corriente de salida, I, se mantiene constante en X EI I I = ~ Denuevo,sevequelacorrientedesalidaIesunreflejodelvalordelacorrientequese fij a travs de RX. 4.7 El amplificador diferencial. El circuito de amplificador diferencial es una conexin muy popular y se utiliza en circuitos integrados.Estaconexinpuededescribirseconsiderandoalamplificadordiferencialbsicoquese muestraenlafigura4.7.1.Ntesequeenelcircuitosetienendosentradasydossalidaspor separadoyquelosemisoressehallanconectadosjuntos.Aunquelamayoradeloscircuitosde amplificadordiferencialutilizandosvoltajesdealimentacinseparados,elcircuitotambinpuede operarse con una sola fuente de alimentacin. RX +VCC Q1 Q2 XI EI I |EI Q3 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas158 Figura 4.7.1 Circuito bsico del amplificador diferencial. Son posibles varias combinaciones de la seal de entrada. Si una seal de entrada se aplica a cualquiera de las entradas, con la otra entrada conectada a tierra,comosemuestraenlafigura4.7.2,elmododeoperacinseconocecomodeunasola entradaodeunasolaterminal.Debidoalaconexindeemisorcomnlasealdeentradaopera ambos transistores, resultando en la salida de ambos colectores. Siseaplicandossealesdeentradadepolaridadesopuestas,talcomoseobservaenla figura 4.7.3, el modo de operacin se conoce como dedoble entrada, de doble terminal o de modo diferencial. El resultado es la diferencia de las entradas en las salidas de ambos colectores, debido a la diferencia de las seales aplicadas a ambas entradas. Siseaplicalamismasealaambasentradas,talcomosemuestraenlafigura4.7.4,el modo de operacin se conoce como de modo comn. La seal comn de entrada resulta en seales opuestas en cada colector cancelndose estas de tal modo que la seal resultante de salida es igual a RC +VCC Q1 Q2 RC RE VEE 1oV2oV1iV2iVINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas159 cero. Desde un punto de vista prctico, las seales opuestas no se cancelan completamente, pero se obtiene como resultado una seal muy pequea. Figura 4.7.2 Circuito bsico del amplificador diferencial en modo de operacin de una sola entrada. Figura 4.7.3 Circuito bsico del amplificador diferencial en modo de operacin de doble entrada. INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas160 Figura 4.7.4 Circuito bsico del amplificador diferencial en modo de operacin de modo comn. Laprincipalcaractersticadelamplificadordiferencialeslagananciatangrandequese obtienecuandoseaplicansealesopuestasalasentradasencomparacinconlagananciatan pequea que resulta de las entradas en comn. La relacin de esta ganancia diferencial respecto a la ganancia en modo comn se llama rechazo en modo comn. 4.7.1 Anlisis de polarizacin (C. D.). Considere la operacin de polarizacin de los circuitos de las figuras 4.7.2, 4.7.3 y 4.7.4. Con fuentes de voltaje de CA aplicadas en las entradas tal como se muestra en las figuras, el voltaje de CD en cada entrada est esencialmente conectado a 0 V, tal como se observa en la figura 4.7.5. Con cada voltaje de base a 0 V, el voltaje de polarizacin del emisor comn es V V V VBE E7 . 0 0 = = +VCC INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas161 Figura 4.7.5 Polarizacin de un circuito de amplificador diferencial. La corriente de polarizacin del emisor es entonces EEEEEE EER V. VR) V ( V= I7 0 ~ Ec. 4.7.1 Suponiendo que los transistores estn bien pareados (como sucedera en un CI), 22 1EC CII I = = Ec. 4.7.2 dando como resultado un voltaje de colector de CECC C C CC C CRIV R I V V V22 1 = = =Ec. 4.7.3 RC Q1 Q2 RC RE VEE 1CV2CVV VB0 = V VB0 =2ECII =2ECII =2EI 2EI EIEVINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas162 Ejemplo4.7.1:Calculelosvoltajesycorrientesdepolarizacindelcircuitodelafigura 4.7.6. Figura 4.7.6 Circuito del amplificador diferencial para el ejemplo 4.7.1. mA . k . V . V=R V . V =IEEEE5 23 37 0 9 7 0~ mA . =mA .=IIEC25 125 22= ( )( ) V k mA V R I V VC C CC C1 . 4 9 . 3 25 . 1 9 ~ O = = 4.7.2 Anlisis en corriente alterna. Considere el circuito de la figura 4.7.3,al cual se aplican dos seales de entrada separadas, 1iV y,2iV consalidasseparadas, 1oV y.2oV ParaanalizarelcircuitoenCAsevuelveadibujartal como se muestra en la figura 4.7.7. Cada transistor se reemplaza por su equivalente en CA. 3.9 kO +9 V Q1 Q2 9 V 1oV2oV1iV2iV3.9 kO EV3.3 kO INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas163 Figura 4.7.7 Circuito equivalente de CA del amplificador diferencial. 4.7.2.1 Ganancia de voltaje para modo de una sola entrada. Para calcular esta ganancia se aplica la seal a una entrada, en tanto la otra est conectada a tierra, como se muestra en la figura 4.7.2. El equivalente en CA de este circuito est dibujado en la figura 4.7.8. Figura 4.7.8 Circuito equivalente de CA del amplificador diferencial en modo de operacin de una sola entrada. RC 1oV1CI1BI1iV1ir1B1E11 BI |1C( )111BI | +2oV2CIRC 2C22 BI |2E2ir2BI2B2iV( )221BI | +RC 1oV1CI1BI1iV1ir1B1E11 BI |1C( )111BI | +2oV2CIRC 2C22 BI |2E2ir2BI2B( )221BI | +RE INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas164 La corriente de CA de la base puede calcularse utilizando la ley de voltajes de Kirchhoff en la base 1 de la entrada. Si se supone que los dos transistores son idnticos, B B BI I I = =2 1 i i ir r r = =2 1 Si se considera RE de un valor muy grande (idealmente infinito), el circuito para obtener la ecuacin de la ley de voltajes de Kirchhoff se simplifica al de la figura 4.7.9. Figura 4.7.9 Circuito para calcular IB. Del circuito de la figura 4.7.9 se obtiene 01= i B i B ir I r I V iiBrVI2 1= Si se supone que| | | = =2 1 B BI I =1 1iVi ir r =1 =ERi ir r =2 B BI I =2 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas165 iiB CrVI I21| | = = ieCCiiC C oVrRRrVR I V|||2 21 = = = eCioVrRVVA2 = =Ec. 4.7.4 Ejemplo 4.7.2: Calcule el voltaje de salida en una sola terminal,,1oVpara el circuito de la figura 4.7.10. Figura 4.7.10 Circuito amplificador diferencial en modo de operacin de una sola entrada para el ejemplo 4.7.2. A . = K V . V= R V . V= IEEEE 02 193437 0 9 7 0 A . =A .=IIEC51 96202 1932=RC +9 V Q1 Q2 RC RE 9 V 1oV2oVmV Vi21=47 kO 47 kO 43 kO O = = k r ri i202 1 752 1= = | |INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas166 ( )( ) V k A V R I V VC C CC C5 . 4 47 5 . 96 9 = O = = O ~ = 26951 . 9626AmVre ( )( )4 . 87269 2472 =OO = =krRAeCV ( )( ) V mV mV V A Vi V o175 . 0 8 . 174 2 4 . 87 ~ = = = 4.7.2.2 Ganancia de voltaje para modo diferencial. Se obtiene usando un anlisis similar al anterior, slo que ahora se usa adems el teorema desuperposicindebidoaquesetienendosentradas.Deloanteriorsederivaquelagananciade voltaje diferencial es, eCdodrRVVA2 = = Ec. 4.7.5 4.7.2.3 Ganancia de voltaje para modo comn. Mientrasunamplificadordiferencialproporcionaunagranamplificacindelaseal diferencialaplicadaaambasentradas,tambindebeproporcionarunapequeaamplificacindela seal comn a ambas entradas. En la figura 4.7.4 se muestra una conexin que describe una entrada comn para ambos transistores. El circuito equivalente de CA se observa en la figura 4.7.11, a partir del cual se puede escribir que INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas167 Figura 4.7.11 Circuito equivalente de CA del amplificador diferencial en modo comn. ( )iE B iBrR I VI1 2 + =| ( )E iiBR rVI1 2 + +=| ( )E iC iC B c C oR rR VR I R I V1 2 + + = = =||| ( )E iCioCR rRVVA1 2 + + = =||Ec. 4.7.6 Ejemplo4.7.3:Calculelagananciaenmodocomndelamplificadordiferencialdela figura 4.7.10. ( )( )( )( )( )537 . 043 76 2 2047 751 2 =O + OO =+ + = =k kkR rRVVAE iCioC|| RC 1oV1CI1iV1ir1B1E11 BI |1C( )111BI | +2oV2CIRC 2C22 BI |2E2ir2B( )221BI | +RE 1BI2BIINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas168 El cociente de la ganancia en modo diferencial con respecto a la ganancia en modo comn se denomina rechazo en modo comn. Un buen amplificador diferencial tiene una ganancia diferencial muygrande,Ad,lacualesmuchomayorquelagananciaenmodocomn,Ac.Lacapacidadde rechazo en modo comn del circuito puede mejorarse en forma considerable al hacer la ganancia en modocomnlomspequeaposible(idealmentecero).Delaecuacindelagananciaenmodo comn, Ac, se observa que cuanto mayor sea RE, menor ser Ac. Un mtodo popular para incrementar el valor de RE es utilizar un circuito con fuente de corriente constante. 4.7.2.4 Uso de una fuente de corriente constante. Lafigura4.7.12muestraunamplificadordiferencialconfuentedecorrienteconstantepara proporcionar un gran valor de resistencia del emisor comn a la tierra de CA. Figura 4.7.12 Amplificador diferencial con fuente de corriente constante. RC +VCC Q1 Q2 RC VEE 1oV2oV1iV2iVR2 R3 Q3 R1 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas169 La principal mejora de este circuito sobre el de la figura 4.7.1 es la impedancia de CA mucho msgrandeparaRE,queseobtienemedianteelusodelafuentedecorrienteconstante.Lafigura 4.7.13muestraelcircuitoequivalentedeCAparaelcircuitodelafigura4.7.12.Unafuentede corriente constante se considera como una alta impedancia en paralelo con la corriente constante. Figura 4.7.13 Circuito equivalente de CA del amplificador diferencial con fuente de corriente constante. Ejemplo4.7.4:Calculelosvoltajesycorrientesdepolarizacinascomolagananciaen modo comn para el amplificador diferencial de la figura 4.7.14. ( ) ( ) V Vk kkVR RRVEE B978 . 0 92 . 8 112 11 = O + OO= += ( ) V V V V V VBE B E678 . 1 7 . 0 978 . 0 = = = ( )( )mAkV VRV VIEE EE436 . 11 . 59 678 . 1333=O = = RC RC oV1iV2iVRo IINSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas170 Figura 4.7.14 Amplificador diferencial con fuente de corriente constante para el ejemplo 4.7.4. mA I IE C436 . 13 3= ~ AmAIICE 7182436 . 1231= = = ( )( ) V k A V R I V VC C CC C823 . 1 10 718 91 1= O = = O = = k r Ro E200 ( )( )( )( )( )0247 . 0200 76 2 1110 751 2 =O + OO =+ + = =k kkR rRVVAE iCioC|| RC +9 V Q1 Q2 RC 9 V 1oV2oViV10 kO 10 kO O = = = k r r ri i i112 1 752 1= = = | | |1 kO 5.1 kO Q3 8.2 kO O = k ro200753 = |INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas171 -Ejemplo: Calculelosvoltajesycorrientesdepolarizacindeun amplificador diferencial si, VCC = VEE = 20 V, RC = 5 KO, R1 = R2 = 5.1 KO, R3 = 2 KO. VB =) V (-R + RREE2 11= -10 V VE = VB - 0.7 V = -10.7 V IE3 = V -(-V ) R IE EEEC ~3= 4.65 mA IE1 = I2= 4.65 mA =2.325 mA=IC3C12 VC1 = VCC - IC1 RC = 9 V - (2.325 mA) (5 KO) = 8.375 V La impedancia de entrada de este tipo de amplificadores cuando RE tiende al infinito es igual a2hie.LaimpedanciadesalidaesRC.Sisenecesitaunaimpedanciadeentradamselevadase pueden sustituir los BJT por FET o utilizar un amplificador Darlington. 4.7.2.5 Amplificador Diferencial con entrada Darlington. IC = IC1 + IC4 = IC2 + IC5 I = IE1 + IE2 IB1 + IC1 = IE1, IB4 + IC4= IE4 IE4 = IB1 = I+1 E1 |1= IB4 (|4 + 1) IB2 + IC2 = IE2, IB5 + IC5= IE5 IE5 = IB2 = I+1 E2 |2= IB5 (|5 + 1) INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas172 El circuito equivalente a seal pequea es: ZO = RC Zin = hie4 + hie1 (|4 + 1) + hie5 + hie2 (|5 + 1) si |1 = |2 = |4 = |5 = | yhie4 = hie5 y hie1 = hie2 Zin = 2 hie4 + 2 hie1 (| + 1) E111E444I(0.025)= hie; I(0.025)= hie| | I = I+1 ; hie =(0.025) I+1 E4E1 4 E1 |||141 hie = ( +1)(0.025) I= ( +1)(0.025) I4 E1 E1| | | | 1 4 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas173 hie =(+1) hieZin=4 (+1) hie = 4 (+1) hie (+1)=4 hie41144|||| -Ejemplo:Determinelosvoltajesycorrientesdepolarizacindelsiguienteamplificador diferencial darlington. Se supone | = 100 en todos los transistores. Calcule adems la Zin. VB = R R +R (- V )11 2EE = - 4.14 V VE = VB - 0.7 V = - 4.84 V IE3 =CEEE EIR) (-V - V~3= 0.89 mA IE1 = I2= 0.89 mA=0.445 mAC32 INSTITUTO TECNOLGICO DE ORIZABA DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA-ELECTRNICA (REA ELECTRNICA) M. C. Fernando Vera Monterrosas174 nA43.6 =1 +I= IA 4.4 =1 +I= I E4B4 E1E4|| VC4 = VC1 = VCC - IC RC = VCC - (IC1 + IC4) RC = 12 V - (0.445 mA + 4.4 A) (10 KO) = 7.5 V VE4 = - 100 K IB4 - VBE4 = -100 K (43.6 nA) - 0.7 V VE4 ~ -0.7 V yVE1 = -1.4 V VC3 = -1.4 V - (50 O) (0.445 mA) = -1.42 V VC3 ~ - 1.4 V