UNIVERSIDADE TENOLÓGIA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO AADÊMIO DE ELETROTÉNIA ELETRÔNIA ET74B Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes AULA 10- Amplificador Diferencial ou Par Diferencial uritiba, 18 de outubro 016. INTRODUÇÃO O Amplificador Diferencial é um circuito eletrônico capaz de receber dois sinais ao mesmo tempo e fornecer uma saída com o resultado que será a diferença amplificada destes sinais. É desejável que os transistores tenham características muito próximas. http://www.ti.com/lit/an/sloa054e/sloa054e.pdf http://www.ti.com/lit/an/slyt165/slyt165.pdf Antonio Pertence Apêndice A Boylestad seção 1.9 Sedra, cap 6 Malvino, cap 17 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 1
POLARIZAÇÃO D álculo de níveis de tensão D para que o componente opere na condição desejada: 1. have eletrônica a) Saturação on b) orte off. Amplificador: nesta condição pequenas variações de Vbe Ib resultam em grande da tensão Vce Ic Ic=IE/ Rc Vo1 Vo Rc Ic=IE/ +Vcc -VEE Re IE 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 3 POLARIZAÇÃO D Ex Boylestad 1.8 Determine as tensões e correntes D do circuito, supondo R =3k9, RE=3k3 e Vcc=VEE=9V a) álculo de IE: Ic=IE/ Ic=IE/ +Vcc Rc Rc Vo1 Vo -VEE IE Re Análise por nós: V1 V 0,7 ( 9) I E Re 3k3 I 9 0,7, ma E 3k3 5 b) álculo I: I I E 5mA 1, c) álculo V Vo1=Vo=Vc Vcc I R Vc Vc 9 1,5m.3k9 4,1V 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 4
OPERAÇÃO A: SINAIS DE ENTRADA Terminação Simples: é quando um sinal é aplicado numa entrada e a outra é conectada ao GND. Terminação Dupla ou Diferencial: é quando dois sinais de polaridades opostas são aplicados nas entradas; Modo omum: é quando um mesmo sinal, podendo ser também de mesmo potencial e de defasagem 0º entre si, é aplicado nas entradas. 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 5 REVISÃO:MODELO ELÉTRIO DO TJB (Modelo matemático do diodo) Sedra, seção 4. MODELO I D I S V D VT ( e 1) r i Fator de escala Onde: I D = corrente no diodo (A) I S = corrente de saturação (A) V D = tensão no diodo (V) + pol. direta - pol. reversa I I B = coeficiente de emissão. Função de V D que também depende do material: 1. V T = tensão térmica (V) 5mV/ 6mV. 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 6 3
REVISÃO: MODELO ELÉTRIO DO TJB i I S e vbe V T r i i B i I S e vbe V T i E i I S e vbe V T 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 7 ORRENTES DE OLETOR NO MODO DIFERENIAL Sendo idênticos os transístores, como a soma das correntes de emissor é constante, quando se varia a tensão diferencial vd vbe1 vbe, a corrente transfere-se de um para o outro transistor. Essa variação das correntes em função da tensão diferencial é representada a seguir: A expressão das correntes pode ser dada por: i 1, I 1 e EE v D v T 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 8 4
GANHO DE TENSÃO A TERMINAÇÃO SIMPLES Determinação do Ganho: através da superposição dos efeitos de Vi1 e Vi Vo Av Vi1 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 9 EQUIVALENTE A TERMINAÇÃO SIMPLES onsiderando que os TJB s são idênticos: E que RE seja muito elevado, tem-se: 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 10 5
GANHO DE TENSÃO TERMINAÇÃO SIMPLES 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 11 EXEMPLO Boylestad 1.19 p. 395 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 1 6
EXEMPLO Boylestad 1.19 p. 395 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 13 GANHO DE TENSÃO A TERMINAÇÃO DUPLA Por superposição, resulta em uma análise semelhante à terminação simples 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 14 7
GANHO DE TENSÃO A MODO OMUM 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 15 EQUIVALENTE A MODO OMUM 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 16 8
EXEMPLO Boylestad 1.0 p. 396 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 17 ONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO OMUM omponentes de entrada em modo comum: sinal cuja origem é a mesma fonte. O ganho de modo comum é dado por: V c ( V ) V +Vcc +Vcc V1 -Vcc V 1 V 1 -Vcc V c ( V ) 1 V1 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 18 9
ONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO OMUM V c ( V ) 1 V1 Ruído Ruído Ruído Ruído Ruído: sinal proveniente de uma mesma fonte!! 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 19 http://www.smar.com/brasil/artigostecnicos/artigo.asp?id=166 ONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO OMUM Rejeição de Modo omum RRM (MRR ommon Mode Rejection Ratio) expressa a capacidade do AmOp em rejeitar os sinais em modo comum. O ganho de modo comum é dado por: VO A ( ) A Quanto maior a RRM d c V V RRM maior é a proximidade com Ac o amplificador ideal. Equação Fundamental: V V O O ( V V ) Ad ( V V ) Ac A V A V d d Onde: Vd tensão modo diferencial Vc tensão modo comum Ad ganho diferencial Ac ganho modo comum c c Busca-se que o par diferencial (idealmente) responda a sinais diferenciais (i.e., a diferença das tensões de entrada) e rejeite o modo comum, i.e., não reage a sinais idênticos. 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 0 10
USO DE FONTE DE ORRENTE (F) ONSTANTE O amplificador diferencial deve apresentar um ganho diferencial elevado (Ad), que deve ser muito superior ao ganho em modo comum (Ac). A melhora desta condição pode ser feita analisando a expressão do ganho em modo comum: Esta equação indica que quanto maior o valor do RE, menor é o Ac. *Bom amplificador diferencial deve possuir Ad>>Ac *A razão de rejeição em modo comum = Ad/Ac pode ser melhorada reduzindo-se Ac. Uma solução para obter este efeito é a substituição do RE por uma fonte de corrente constante que resulta em um substancial aumento da resistência de emissor para a referência, tendo em vista que uma F é substituída por um circuito aberto na análise da impedância equivalente. 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 1 USO DA FONTE DE ORRENTE ONSTANTE 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 11
EXERÍIO Boylestad 1.1 alcule o ganho em modo comum: 18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 3 1