Tema 5: Amplificadores de entrada diferencial - Universidad ...

Tema 5Amplicadores de Entrada DiferencialSuponiendo que el valor de la tensión diferencial es muy bajo, se puede realizar la siguiente aproximación:I O ≈ 2 √ (2·β·I Q 1 − 1 )2 ɛ ·v D − 1 2 ɛ·I Q (21)Esto indica que, en primer lugar, la salida no es nula con entrada nula. En otras palabras, hay unoset en la corriente de salida de valor − 1 2 ɛ·I Q. Por otro lado, la ganancia en pequeña señal es delorden de 2 √ 2·β·I Q . Sin embargo, en la práctica, el resultado puede verse alterado ya que se supusoinicialmente que la tensión umbral de los transistores era constante. Esto no es cierto salvo que lafuente y el sustrato estén cortocircuitados. El valor exacto de la ganancia puede realizarse a partir delos modelos en pequeña señal de los transistores, que sí toman en cuenta este fenómeno. Asimismo,se aprecia la aparición de una dependencia del modo común pues:Para uso de alumnos de lai o = (2 − ɛ) ·g m·v D + ɛ· (g m + g mb ) ·v SLa primera parte de esta expresión es equivalente a Eq. 21 ya que g m = 2·√β·I D = √ 2·β·I Q . Lasegunda parte, en cambio está relacionada con la tensión del modo común pues V S diere de V C enuna tensión más o menos constante del orden de la tensión umbral. Evidentemente, cuanto mejorsea la capacidad de reexión del dispositivo, menor será la inuencia del efecto sustrato.Esto nos lleva a una importante conclusión: Las asimetrías estropean las características de lospares diferenciales con carga activa. Más aún, todos los parámetros descritos en el apartado 2.2,que originalmente se centraban en los pares con cargas resistivas, tienen su equivalente en los parescon carga activa.Por otra parte, la ganancia en tensión del par diferencial se calcularía multiplicando la transconductanciapor la resistencia de carga. Si ésta no existiera o fuera muy alta, habría que multiplicarlapor la impedancia de salida del transconductor. Esta impedancia se calcularía poniendo en paralelola resistencia de salida del espejo de corriente, calculada con una corriente de salida igual a 1 2·I Q,y la del transistor que forma el par diferencial, que será del orden de h −1oe = 2λ·I Q. Esto nos llevaa un interesantísimo resultado pues la trasconductancia es proporcional a √ I Q y la impedancia desalida a I −1Qcon lo que, en ausencia de resistencia de carga, la ganancia en tensión es inversamenteproporcional a √ I Q . Debe notarse la diferencia con los transistores bipolares en los que, al ser latransconductancia y la resistencia de carga directa e inversamente proporcionales a I Q , se produceuna cancelación de parámetros que nos llevaría a concluir que la ganancia en tensión de un pardiferencial bipolar con carga activa es, más o menos, independiente de la corriente de polarización.Universidad Complutense de Madridhttp://www.ucm.esFinalmente, los resultados descritos en este apartado son perfectamente aplicables a los transistoresJFET con la evidente salvedad de que no existe efecto sustrato y, por otro lado, al ser propiosde tecnologías bipolares, los espejos de corrientes se construyen con BJTs o, en algunos casos, seusan como cargas JFETs con puerta y drenador cortocircuitados.Electrónica Analógica Ingeniería Superior en Electrónica 18