Principios de electrónica, 7ma Edición - Albero Malvino

Circuitos lineales con amplificador operacional 707
Figura 20.14
Amplificador diferencial
R 1 R 2
v in(CM)
–
+
v in
–
+
v in(CM)
R 1
R 2
v out
A v = –R 2
R 1
∆R
2 A v(CM) 4
R
∆R
R
A v R2
(20.4)
R
1
Esta ganancia de tensión se denomina ganancia de tensión diferencial para diferenciarla de la ganancia de tensión
en modo común A v(CM) . Utilizando resistencias de precisión, podemos construir un amplificador diferencial
con una ganancia de tensión precisa.
A menudo, el amplificador diferencial se utiliza en aplicaciones en las que la señal de entrada diferencial v in es
una tensión continua pequeña (del orden de los milivoltios) y la señal de entrada en modo común es una tensión
continua grande (del orden de voltios). Como resultado, el CMRR del circuito se convierte en un parámetro crítico.
Por ejemplo, si la señal de entrada diferencial es 7,5 mV y la señal en modo común es 7,5 V, la señal de
entrada diferencial es 60 dB menor que la señal de entrada en modo común. A menos que el circuito tenga un factor
CMRR muy alto, la señal de salida en modo común será demasiado grande.
CMRR del amplificador operacional
En el circuito de la Figura 20.14, son dos los factores que determinan el CMRR total. En primer lugar , tenemos el
CMRR del propio amplificador operacional. Para un 741C, el CMRR mínimo es igual a 70 dB para bajas frecuencias.
Si la señal de entrada diferencial es 60dB menor que la señal de entrada en modo común, la señal de salida diferencial
será sólo 10 dB mayor que la señal de salida en modo común. Esto significa que la señal deseada será sólo
3,16 veces más grande que la señal no deseada. Por tanto, un 741C resultará inútil en una aplicación de este tipo.
La solución consiste en utilizar un amplificador operacional de precisión como el OP-07A, que tiene un
CMRR mínimo de 110 dB. Esto mejora significativamente el funcionamiento. Si la señal de entrada diferencial
es 60 dB más pequeña que la señal de entrada en modo común, la señal de salida diferencial será 50 dB más
grande que la señal de salida en modo común. Este método sería adecuado si el CMRR del amplificador operacional
fuera la única fuente de error.
CMRR de las resistencias externas
Existe una segunda fuente de error en modo común: la tolerancia de las resistencias empleadas en el circuito de la
Figura 20.14. Cuando las resistencias están perfectamente adaptadas, tenemos:
R 1 R 1
R 2 R 2
En este caso, la tensión de entrada en modo común del circuito de la Figura 20.14 produce una tensión de cero en
los terminales de entrada del amplificador operacional.
Por el contrario, cuando las resistencias tienen una tolerancia igual al 1 por ciento, la tensión de entrada en
modo común del circuito producirá una tensión de salida en modo común, ya que el que las resistencias no estén
adaptadas genera una tensión de entrada diferencial en el amplificador operacional.
Como se ha explicado en la Sección 20.3, la ganancia de tensión total cuando una misma señal excita ambos
lados del amplificador operacional está determinada por:
A v(CM) A v(inv) A v(no) (20.5)
En el circuito de la Figura 20.14, la ganancia de tensión no inversora es: