amplificadores diferenciales - iteso · amplificadores diferenciales (2a parte) dr. josé ernesto...

1

Amplificadores Diferenciales

(2a parte)

Dr. José Ernesto Rayas Sánchez

Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de la página de internet de los autores del texto:

A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.

2Dr. J.E. Rayas Sánchez

Amplificadores Diferenciales

! Introducción √! Par diferencial BJT √! Operación en señal pequeña del amplificador diferencial

BJT √! Polarización en C.I.! Amplificador diferencial con carga activa! Par diferencial JFET! Amplificadores diferenciales MOS

3Dr. J.E. Rayas Sánchez

Polarización en Circuitos Integrados (CIs)

! Los circuitos de polarización con muchas resistencias ycapacitores son inadecuados para CIs

! Es mucho más fácil fabricar transistores que resistencias ycapacitores en un CI

! Las características internas de los transistores en un CI pueden igualarse sin dificultad.

4Dr. J.E. Rayas Sánchez

Transistor Conectado como Diodo

i

v TVvS eIi /

α= v

i

5Dr. J.E. Rayas Sánchez

Espejo de Corriente con BJTs

Q1 Q2

IO

IR

VO

T

BEV

V

SR eII η= T

BEV

V

SO eII η=

RO II =

6Dr. J.E. Rayas Sánchez

Fuente de Corriente con BJTs

RO II =

Q1 Q2

IOIR

VO

RR

VR

R

BERR R

VVI −=

7Dr. J.E. Rayas Sánchez

Generadores de Fuentes de Corriente

RVVVVI BEEBEECC

REF21 −−+=

REFII ≈1

REFII ≈2

REFII 23 ≈

REFII 34 ≈

8Dr. J.E. Rayas Sánchez

Espejo de Corriente – Efecto de la β

TBE VvSE eII /

α=

12

1 ++

+=

βββ EE

REFIII

EREF II12

++=

ββ

βββ

/211

2 +=

+=

REF

O

II

9Dr. J.E. Rayas Sánchez

Espejo de Corriente con Amplificación de β

2)1(2

1 ++

+=

βββ EE

REFIII

22 /211

)/(211

βββ +≈

++=

REF

O

II

TBE VvSE eII /

α=

10Dr. J.E. Rayas Sánchez

Espejo de Corriente tipo Widlar

RE

Q1 Q2

IO

IR 021 =−− EOBEBE RIVV

0lnln =−− EOS

OT

S

RT RI

IIV

IIV

EOO

RT RI

IIV =ln

11Dr. J.E. Rayas Sánchez

Efecto Early (repaso)

12Dr. J.E. Rayas Sánchez

Efecto Early (cont.)

13Dr. J.E. Rayas Sánchez

Modelando el Efecto Early

NPN PNP

+=

A

ECVvSC V

VeIi TEB 1/

+=

A

CEVvSC V

VeIi TBE 1/

VA Voltaje Early

14Dr. J.E. Rayas Sánchez

Efectos del Voltaje Early en el Espejo

+=

A

OVV

SO VVeII T

BE

1η

+=

A

BEVV

SR VVeII T

BE

1η

Q1 Q2

IO

IR

VO

A

O

A

BE

A

O

R

O

VV

VVVV

II +≈

+

+= 1

1

1

15Dr. J.E. Rayas Sánchez

Problema

Q1 Q2

IO

IR

VO

Suponiendo β = 70, VA = 50 V,VO = 10 V, e IR = 100 µA, calcular IO

16Dr. J.E. Rayas Sánchez

Ejemplo (Prob. 6.45 del texto)

Suponiendo β = 100 y VA = 100 V, a) Demostrar que este circuito

modela la salida del espejo para VO≥ 0.7V (la región activa de Q2):

b) Encontrar IO para IR = 100µA y VO= i) 1V, ii) 5V, iii) 15V

1

Q1 Q2

IO

IR

VO

R

A

IV≈ro

o

R

rI 7.0

/2−

+ β

17Dr. J.E. Rayas Sánchez

Otra Solución al Prob. 6.45

Suponiendo β = 100 y VA = 100 V, a) Demostrar que este circuito

modela la salida del espejo para VO≥ 0.7V (la región activa de Q2):

b) Encontrar IO para IR = 100µA y VO= i) 1V, ii) 5V, iii) 15V

Q1 Q2

IO

IR

VO

R

A

IV≈roβ/21

)/7.0(+− oR rI

18Dr. J.E. Rayas Sánchez

Una Solución Más Exacta al Prob. 6.45

Suponiendo β = 100 y VA = 100 V, a) Demostrar que este circuito

modela la salida del espejo para VO≥ 0.7V (la región activa de Q2):

b) Encontrar IO para IR = 100µA y VO= i) 1V, ii) 5V, iii) 15V

Q1 Q2

IO

IR

VO

++

+

+

+

=

ββ11111

1

A

O

A

BE

A

OR

O

VV

VV

VVI

I

VO

IO

19Dr. J.E. Rayas Sánchez

Ejercicios de Tarea

! Estudiar ejemplo 6.3! Resolver problemas 6.39, 6.40, 6.42, 6.43, y 6.46 del

libro de texto

20Dr. J.E. Rayas Sánchez

Amp. Dif. BJT con Carga Resistiva

vC1 vC2

VCC

VEE

RCRC

iE2iE1vd

RE

Suponiendo una β grande para Q1y Q2, y si Vcc = 15V, Rc = 10KΩ, RE = 5KΩ, y VEE = -5.7V, calcular Ad

mA1K5

7.57.021 =+−==+ Iii EE

102.025mV

mA5.0 −Ω==mg

200)K10)(02.0( −=−=dA

21Dr. J.E. Rayas Sánchez

Modelo del BJT en Señal Pequeña (repaso)

rπgmvπ rοvπ

B C

E

T

Cm V

Ig =

mgr βπ =

C

Ao I

Vr =

VA: Voltaje Early

22Dr. J.E. Rayas Sánchez

Amp. Dif. BJT con Carga Activa

0=OI

dmo vgi =

odmo Rvgv =

2|| 42

oooo

rrrR ==

T

Aom

d

o

VVrg

vv

221 ==

23Dr. J.E. Rayas Sánchez

Problema

vo

VCC

VEE

vd

RE

Suponiendo β = 150 y VA = 100V para los transistores, y si Vcc = 15V, RE = 5KΩ, y VEE = -5.7V, calcular Ad

24Dr. J.E. Rayas Sánchez

Ejercicios de Tarea

! Resolver problemas 6.71, y 6.73 del libro de texto