¿Dónde se utilizan los amplificadores diferenciales de pequeña señal?

Estoy enseñando a los estudiantes sobre el par diferencial (ver el circuito a continuación). Abordé muchos problemas, como la diferencia entre la ganancia de modo diferencial y común, tomando señales vb1 y vb2 arbitrarias y expresándolas con componentes de modo común + diferencial, y finalmente usando espejos actuales para la conversión de un solo extremo.Amplificador diferencial BJT con carga pasiva.Una cosa que no he abordado es que el par diferencial es fácil de saturar. Muy rara vez el par diferencial opera como un amplificador lineal, sino que las salidas generalmente se llevan al límite (a sus rieles). De hecho, el rango de entradas diferenciales que producen salidas lineales es muy pequeño (quizás +/- dos voltajes térmicos como se ve a continuación). Lo que me gustaría saber de usted es si hay alguna aplicación del par diferencial que dependa de usar solo la región lineal. ¿Preamplificadores de antena de telecomunicaciones? ¿Puentes de Wheatstone? ingrese la descripción de la imagen aquíGracias por su ayuda - (esta es mi primera publicación de stackexchange)

No soy un diseñador de circuitos integrados, pero si reemplaza las dos resistencias etiquetadas como Rc con un espejo actual, creo que obtendrá una ganancia mucho mayor y extenderá la región lineal, aunque le costará algo de margen. Vale la pena hacerlo la mayor parte del tiempo.
Demasiado perezoso para escribir una respuesta completa, pero casi cualquier opamp con etapa de entrada BJT. También el (apenas usado hoy en día) ECL .
Probablemente entendí mal lo que querías decir con "región lineal" en mi comentario. Pero lo dejaré ahí de todos modos.
Además, no sé si esto realmente cuenta como uso, pero el par diferencial son los únicos transistores en el macromodelo Boyle del opamp que se usan típicamente en las simulaciones SPICE (para opams más antiguos); el resto son fuentes ideales, etc. Los opapm más nuevos tienen modelos SPICE más sofisticados, pero la cantidad de transistores todavía suele estar restringida a solo estos dos.
Una formulación alternativa de su pregunta podría ser "¿Hay alguna aplicación para un par diferencial que funcione en "bucle abierto" como un amplificador (no como un interruptor)". Usted será el juez de si eso expresa su pregunta más claramente, pero esa es la interpretación que tomé de ella :)
"Una cosa que no he abordado es que el par diferencial es fácil de saturar": haces que eso suene como algo malo. Podría reformular eso para decir que puede obtener la oscilación de corriente completa con solo una oscilación de entrada de aproximadamente 50 mV. Un par diferencial tiene una ganancia muy alta. Siempre puede atenuar la señal de entrada si lo necesita.
@mkeith Soy un diseñador de circuitos integrados ;-) y tienes razón, obtienes más ganancias cuando la carga es un espejo actual. Sin embargo, eso también reduce el ancho de banda. Qué carga elegir es una compensación entre ganancia, BW, linealidad y, por supuesto, consumo de corriente.
El par diferencial es EL bloque de construcción para casi todos los circuitos integrados con ganancia lineal. Un amplificador operacional ideal tiene una ganancia infinita, y la ganancia real está determinada por la retroalimentación externa. Mire el diagrama de bloques de cualquier opamp o comparador y encontrará una gran cantidad de pares diferenciales.

Respuestas (3)

Verá que este circuito se usa en amplificadores controlados por voltaje. Aquí se alimenta una señal de audio a una de las entradas y la corriente a través de los emisores controla la ganancia del amplificador.

Una búsqueda en Google de "sintetizador discreto vca" le dará varios circuitos de ejemplo. Aquí hay uno simple:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Un circuito similar está en la entrada de los amplificadores operacionales. Sí, se satura con bastante facilidad, por lo que generalmente se configura en un arreglo de retroalimentación negativa.

De hecho, Analog Devices usa casi exactamente este circuito en un documento que describe cómo proteger las etapas de entrada en los amplificadores operacionales. Los amplificadores operacionales reales son mucho más complicados, pero es una buena aproximación de primer orden.

ingrese la descripción de la imagen aquíde http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/41-05/input_protection.html

¿¿Parecer familiar??

Tenga en cuenta que la salida del circuito se retroalimenta a la entrada negativa, introduciendo una retroalimentación negativa y manteniendo el control de la ganancia general.

Sí, por supuesto, los OpAmp son LA aplicación típica de un par diferencial. No tienen que ser lineales en absoluto. Es suficiente si la salida es monótona a la entrada (diferencia de voltaje). Pueden saturarse fácilmente. Eso no es problema porque (como mencionó Olin) la mayoría de las veces funcionan de manera que la retroalimentación negativa evita la saturación (la amplificación de bucle abierto no es principalmente relevante).
@Curd, quieres decir monótono.
Si la salida es monótona, buscaría una entrada más interesante.
@Scott: sí, "monótono". El inglés no es mi primer idioma y en mi primer idioma usamos el mismo adjetivo para ambos significados :-).

Tienes razón en que este circuito no es muy lineal. Su característica principal es que tiene un bajo voltaje de compensación entre las dos entradas. Por lo tanto, se usa comúnmente donde la ganancia será grande en el circuito mismo, pero habrá retroalimentación negativa alrededor de este circuito en un nivel más alto. Eso significa que el par diferencial solo funciona con una diferencia de unos pocos mV de cualquier manera, cualquier cosa más que lo que hace que la salida de bucle abierto se sature es irrelevante.

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