Prof. Jener Toscano Lins e Silva

Revisão dos transistores bipolaresRevisão dos transistores bipolares

IIbI +Ic

IcIbIe

=

+=

β

1

Ibβ

Transistor bipolar como chave( ó )(lógica inversora)

Transistor Saturado Transistor Cortado

Ib 0

Vce = VccVce = 0

Ib>>0 Ib=0

2

SimbologiaA forma mais comum de representar um amplificador diferencial é através da sua simbologia.g

•Os sinais de entrada são aplicados essencialmente aplicados essencialmente nas bases dos dois transistores.• Os emissores dos mesmos são conectados em um único resistor (RE).•Desta forma, os sinais nas VVV −=saídas  dos coletores dos transistores são afetados por um ou por ambos sinais 

id

od

AVVVVVVVV

=−=−=

12

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3

de entrada.

3

idod AVV =

Análise do amp. diferencial básicopAplica‐se um sinal na entrada 1 e aterra‐se a 

dentrada 2.Observa‐se que entre a entrada 1 e a saída 3, entrada 1 e a saída 3, existe uma inversão do sinal em 180°.A princípio  imagina se A princípio, imagina‐se que não existe sinal de saída no coletor de Q2, pela razão da base do pela razão da base do mesmo está aterrada, o que não é correto.

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Análise do ampAnálise do amp. diferencial básicodiferencial básicoO sinal de entrada Vi1aparece no ponto comum aparece no ponto comum entre os dois emissores, em fase  com em fase, com aproximadamente a metade da amplitude, p ,pois resulta na ação de seguidor de emissor do gcircuito.O sinal Vi1 é medido do 

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ponto 1 ao terra.5

Análise do amp. diferencial básicopConsiderando o circuito simétrico (Q1=Q2 e V1=V2=0), temos: 21 BEBE VV =

d d β21

21

EE

CC

IIII

==

Considerando β>>1, temos:

21

2211

EEE IIIIEICIEIC

+=≈≈

0≈∴= IbIbIcβ

E |‐Vcc|>>|VBE|, temos:

21 EEE

CCE R

VI ||2≈

Ib

Como IE é constante, teremos: Ic1 + Ic2 = constante,

S  I   t   I  di i i

ER

6

Se Ic1 aumenta  Ic2 diminuiSe Ic1 diminui  Ic2 aumenta

6

Análise do amp. diferencial básicopPara V2 fixo:

V1↑, IB1↑, Ic1 ↑ V3↓ e  Ic2↓ V4↑

P  V  fiPara V1 fixo:

V2 ↑, IB2 ↑, Ic2 ↑ V4↓ e  Ic1 ↓ v3↑V2 ↑, IB2 ↑, Ic2 ↑ V4↓ e  Ic1 ↓ v3↑

Conclusão:  Um acréscimo de V1 em relação a V2 implica num acréscimo em Vid e Vod , ambos no sentido negativo e por outro lado, um acréscimo de V2 em relação a V1 implica num acréscimo em Vid e 

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ç p idVod , ambos no sentido positivo.

7

Modos de operaçãop çPodemos analisar o que ocorre nas saídas pelo método da superposiçãosuperposição.Considerando inicialmente sinais aplicados em cada uma das entradasdas entradas.

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Modo de operação(entrada dupla em fase – modo comum)

Se os sinais de entrada estiverem em fase (mesmo sinal Se os sinais de entrada estiverem em fase (mesmo sinal aplicado em ambas entradas), os sinais resultantes devido a cada entrada agindo sozinha, teria polaridades opostas em g , p pcada terminal de saída, resultando em um sinal igual a zero (caso ideal).

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Modo de operação( d d l i é i )(entrada dupla simétrica)

Superpondo os dois blocos, observa‐se que as tensões que aparecem nas saídas é a soma das tensões das saídas de cada um dos blocos  pois as mesmas estão em fase (V+V   2V  ou um dos blocos, pois as mesmas estão em fase (V+V = 2V, ou seja ganho de +6dB).

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A lifi d dif i i li dAmplificadores diferenciais ligados em cascata (série)em cascata (série)

Dois amplificadores diferencias ligados em cascata, sendo um com entrada simples e outro com entrada simétricaentrada simples e outro com entrada simétrica.No primeiro amplificador o sinal é aplicado à entrada1, sendo a entrada 2 aterrada.Tem se então  na saída do primeiro amplificador dois sinais de Tem‐se então, na saída do primeiro amplificador dois sinais de amplitudes iguais com fases opostas, que alimentam as entradas do próximo amplificador de modo simétrico.E t   j   i     i   t     h  fi l  Este arranjo proporciona um maior aumento no ganho final. 

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Amplificador diferencial realpInfelizmente, com o desbalanceamento do amplificador diferencial, uma tensão indesejável (tensão comum) é adicionada a tensão de saída Vo do amplificador.

⎟⎞

⎜⎛ +

+)( 21 vvAvvAVo

O d A é h dif i l t t õ li d

⎟⎠

⎜⎝

+−=2

)( 2121 AvvAVo cmd

Onde Ad é o ganho diferencial entre as tensões aplicada nas entradas do amplificador, e Acm é o ganho de modo comum (erro), ou seja, o valor médio das tensões de ( ), j ,entrada do amplificador.Idealmente, Acm deveria ser zero ou desprezível em relação a A N áti A é ti i t 1 000 1 000 000 iAd. Na prática Ad é tipicamente 1.000 a 1.000.000 vezes maior.

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Relação de Rejeição de Modo‐Comum(CMRR)

Uma medida de mérito para o amplificador diferencial é a relação de rejeição de modo‐comum, usualmente expressa em dB:

ACMRRdB =

cm

dAAlog20

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Determinação dos ganhos do amplificadorç g pO ganho diferencial pode ser determinado com as entradas em igualdade de amplitude  mas em oposição de fase  Isto em igualdade de amplitude, mas em oposição de fase. Isto força o valor médio das entradas para zero, eliminando o termo               , resultando em:⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

221 vvAcm )2()( 21 idodo vAVvvAV =∴−=

O ganho modo‐comum pode ser determinado, ligando‐se as duas entradas juntas de forma que elas sejam 

⎠⎝ 2)()( 21 idodo

alimentadas pela mesma tensão Vcm.A tensão comum para ambas as entradas é chamada tensão d   dde modo‐comum.

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BalanceamentoA principal finalidade do balanceamento é o cancelamento ou minimização de ruídos, de natureza eletromagnética, induzidos 

  l     b  d   i t  d  á dipor exemplo; nos cabos do sistema de áudio.Imagine, por exemplo, no interior do microfone, um pequeno amplificador diferencial interligado por um cabo.O sinal gerado pelo microfone será aplicado aos terminais de entrada do amplificador diferencial que gerará em seus terminais de saída dois sinais amplificados, de mesma amplitude e i é isimétricos.O amplificador em modo diferencial amplifica o sinal, enquanto que no modo comum rejeita. Sendo assim, todo ruído que for i d id     b     l d   i   l é i   á introduzido no cabo, em geral de origem eletromagnética, será rejeitado, pela ação do amplificador diferencial.O balanceamento é uma técnica utilizada para melhorar a 

l d d d l d d d d dp

qualidade do sinal de áudio, protegendo‐o de ruídos introduzidos nas linhas de transmissão. 

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