Amplificador diferencial con transistores principales características y funcionamiento
El profesor James M. Fiore es miembro de la facultad en el Mohawk Valley Community College, que se encuentra ubicado en la región del valle de Mohawk. Es conocido por sus contribuciones al álgebra lineal y sus aplicaciones en la física y la ingeniería. Su investigación se ha centrado en el análisis de funciones complejas y su impacto en la teoría de operadores en espacios de Hilbert. Además, ha publicado varios artículos en revistas científicas reconocidas y ha impartido numerosas conferencias en todo el país.
Entendiendo el funcionamiento de un amplificador de entrada doble
El amplificador diferencial es una pieza clave en muchos amplificadores y comparadores, así como en la familia lógica ECL. Su función principal es aumentar la diferencia entre dos voltajes de entrada, pero al mismo tiempo elimina cualquier voltaje común presente en estas entradas.
Este dispositivo es un circuito analógico que cuenta con dos entradas: la entrada inversora y la entrada no inversora. Su salida se encuentra proporcional a la diferencia entre estos dos voltajes de entrada.
El amplificador diferencial fue implementado originalmente utilizando un par de tubos de vacío. Aunque su funcionamiento es similar en todos los dispositivos de tres terminales con ganancia de corriente.
Este circuito par de cola larga fue patentado por el inventor británico Alan Blumlein en 1936 y empezó a usarse a finales de la década de 1930.
Par diferencialeditar
Los amplificadores diferenciales son comúnmente construidos utilizando un circuito básico de dos transistores conocido como par diferencial o par de cola larga. Este diseño originalmente utilizaba tubos de vacío, pero funciona de manera similar con cualquier dispositivo de tres terminales con ganancia de corriente.
La polarización del circuito de resistencia de cola larga se determina principalmente por la ley de Ohm, y en menor medida, por las características de los componentes activos. Este tipo de circuito se desarrolló a partir del conocimiento de técnicas como el circuito push-pull y los puentes de medición.
Uno de los primeros circuitos que se parecía al par de cola larga fue publicado en 1934 por el neurólogo británico Bryan Matthews. Sin embargo, probablemente contenía un error de dibujo. La verdadera definición de este circuito apareció en una patente presentada por el inventor británico Alan Blumlein en 1936.
A finales de 1930, el par de cola larga se convirtió en un componente esencial en la informática británica, siendo utilizado en computadoras como el Pilot ACE, EDSAC de Maurice Wilkes y otras diseñadas por aquellos que trabajaron con Blumlein o sus colegas. Este tipo de circuito tiene numerosos atributos como interruptor, incluyendo alta ganancia, estabilidad y recorte de señal. Además, su impedancia de entrada alta y baja impedancia de salida lo hacen útil para grandes desplazamientos de señal.
Desentrañando el Funcionamiento del Amplificador Diferencial
Introducción: Un amplificador diferencial es un componente electrónico que, al amplificar la diferencia de voltaje entre dos entradas, elimina cualquier voltaje común a ambas. Esto lo convierte en una herramienta ideal para combatir el ruido de modo común presente en ambas señales de entrada.
Funcionamiento: El amplificador diferencial es capaz de detectar la diferencia de voltaje entre sus dos entradas y amplificar esa señal mientras suprime cualquier voltaje común, es decir, aquel que se presente en ambas entradas al mismo tiempo. Esto se logra gracias a su configuración especial que permite comparar ambas entradas y amplificar únicamente la diferencia.
Eliminación del ruido: Gracias a la función de supresión de voltaje común, el amplificador diferencial resulta muy útil para eliminar el ruido de modo común presente en ambas señales de entrada. Este tipo de ruido proviene de fuentes externas y puede afectar a ambas entradas de forma igual, pero el amplificador es capaz de filtrarlo y evitar su amplificación, mejorando así la calidad de la señal de salida.
Aplicaciones: El amplificador diferencial tiene múltiples aplicaciones en campos como la electrónica, la comunicación, la instrumentación y el control. Se utiliza, por ejemplo, en amplificadores de audio, en sistemas de medición de señales débiles y en circuitos de control donde es necesario eliminar el ruido para un correcto funcionamiento.
Conclusión: Su función es esencial para mejorar la calidad de las señales y garantizar un funcionamiento adecuado de los circuitos en los que se aplica.
Disposición Operativa de un Amplificador Diferenciador
- Los amplificadores diferenciales son un tipo de amplificadores operacionales que utilizan transistores BJT (Bipolar Junction Transistors) o FET (Field-Effect Transistors) para su funcionamiento.
- Su diseño básico se compone de dos transistores de entrada, un transistor de carga de corriente constante y una resistencia de colector.
Conclusión
Los amplificadores diferenciales son esenciales en la electrónica. Gracias a su capacidad de amplificar señales y suprimir el ruido de modo común, se han convertido en una herramienta fundamental en una amplia gama de aplicaciones. Desde preamplificación y conversión analógico-digital hasta comunicación e instrumentación, estos dispositivos son imprescindibles para garantizar un funcionamiento óptimo de los sistemas electrónicos.Es seguro afirmar que los amplificadores diferenciales tendrán un papel clave en el futuro de la electrónica. Su presencia seguirá siendo indispensable en la eficiencia y precisión de los sistemas electrónicos. Inevitablemente, estos dispositivos seguirán contribuyendo al desarrollo y progreso de la tecnología en los próximos años.
No se puede subestimar la importancia de los amplificadores diferenciales en la industria electrónica. Sus ventajas en términos de amplificación y supresión de ruido en señales hacen que su presencia sea fundamental en una amplia variedad de aplicaciones.
La Repulsa del Modo Común
- Por convención, las señales en fase se denominan señales de modo común en el mundo real.
- Un amplificador diferencial ideal puede suprimir perfectamente las señales de modo común, lo que significa que su ganancia de modo común es cero.
- En la práctica, ningún amplificador diferencial mostrará un rechazo perfecto en modo común, lo que significa que su ganancia en modo común nunca es cero.
- Para tener una ganancia en modo común de cero, se requiere una perfecta correspondencia entre las dos mitades del circuito y la idealidad de todos los componentes del circuito, lo cual es imposible de lograr.
Debido a que los potenciales de CC son iguales en ambas mitades del circuito y las señales de entrada son idénticas, podemos combinar resistencias en paralelo para formar el circuito de la Figura (11).
Aunque no se muestra explícitamente en el diagrama, también podemos combinar las resistencias dinámicas internas ((r^{'}_e))) para reducirlas a la mitad ((r^{'}_{e}/2)). De esta manera, el circuito se reduce a una simple etapa de emisor común. Basándonos en el trabajo previo, la ganancia para este circuito sería:
