Salida de par diferencial a transistor amplificador de voltaje

Al diseñar una etapa amplificadora como esta, ¿cómo funciona de forma lineal?ingrese la descripción de la imagen aquí

Supongamos que está aplicando alguna retroalimentación, la salida bien puede estabilizarse a cero, pero cuanto más "equivocada" R C es (en términos de base-emisor-voltaje de q 3 y corriente de colector en reposo de q 2 ), más se aleja el par diferencial de su región lineal. ¿Cómo se trata esto correctamente? En segundo lugar, se dice que el voltaje V o depende de gramo metro del par diferencial, ¿cómo se entiende esto? Imagine que hay un capacitor para compensación unipolar entre el colector y la base de q 3 Cómo hace el gramo metro del par diferencial afecta la velocidad de respuesta? Todo esto está un poco borroso en mi cabeza, por favor, ¿alguien puede ayudarme a aclararlo? Gracias

Editar: puede suponer que la entrada diferencial es idealmente 0, vinculada a gnd. En perfectas condiciones de R C el voltaje base de q 3 es exactamente lo que se necesita para hacer V o 0V. Pero la más mínima variación de cualquiera I C 2 , R C o V B mi de q 3 hacer eso imposible. Para que puedas opinar V o a base de q 2 . Pero luego, poco a poco, dejas el área lineal del par diferencial con R C yendo "mal". ¿Cómo se puede tratar adecuadamente este problema? Y, como se preguntó anteriormente, ¿cómo es V o depende de gramo metro del par diferencial?

Edit2: la amplificación de la diferencia de voltaje de un par diferencial es la siguiente:ingrese la descripción de la imagen aquí

cuando elegí R C un poco mal, tengo un sesgo constante ( v d i F F ) para lograrlo v o es 0 (por retroalimentación). Ahora, cuando se aplica una señal a la base del transistor de entrada, v d i F F ya está compensado y, por lo tanto, empujado más hacia la región no lineal. ¿Cómo puede esto ser evitado?

Edición 3: el problema también podría describirse de esta manera: para obtener un resultado cero a través de la retroalimentación, habrá v i d 0 lo que disminuiría la linealidad del par diferencial ya que el voltaje entrante a amplificar preferiría alternar alrededor de un punto a la izquierda o a la derecha de X = 0 y por lo tanto estar en una región más no lineal. Cuanto peor está alineada la resistencia del colector de Q2, más sufre la linealidad. ¿Cómo se puede evitar esto sin tener que mirar la especificación de los transistores con una lupa, sino hacer que funcione para varios transistores?

Otra cuestión principal es cómo el condensador de compensación depende de la gramo metro del par diferencial. ¿Cómo se interrelacionan?En realidad, estos deberían ser bjts en lugar de FET.

Los FET son en realidad BJT

Solo sé que esto tiene algo que ver con la velocidad de respuesta, pero parece que no puedo averiguar qué es exactamente.

¿Dónde está la entrada?
Por lo general, la entrada es Base de q 1 pero por este asunto esto no es importante. Ver editar.
Si ambas bases están conectadas a tierra, la retroalimentación parecería (más o menos por definición) imposible, por lo que asumo que la aplicación de la retroalimentación implicará eliminar la conexión a tierra. A menos que no entienda bien el circuito, aplicar retroalimentación de Vo a la base de Q2 dará como resultado una retroalimentación positiva y su descripción es correcta. Entonces, la forma obvia de solucionar el problema es proporcionar comentarios a Q1, en su lugar.
Oh, sí, por supuesto, retroalimentación a la otra base. Sin embargo, la linealidad sufre ya que las dos bases de entrada están ligeramente desequilibradas, es decir, a 0V V o vdiff no es igual a 0, por lo que las diferencias de señal adicionales no se amplifican tan linealmente como si no hubiera sesgo. ¿Cómo se evita mejor esto?
@JJstcool: fuera de balance (asimetría) NO es idéntico a la no linealidad. ¿Cuál es tu objetivo principal? ¿Amplificación de las diferencias de tensión (ambas entradas utilizadas)? ¿Gran amplificación diferencial unilateral? ¿O polarización de CC con Vo = 0V?
@LvW Mi objetivo principal es comprender los efectos subyacentes de este tipo de etapa de amplificación y, por lo tanto, cómo diseñar mejor una etapa posiblemente más lineal. Se supone que tiene una ganancia alta para dejar ganancia para retroalimentación y una entrada para la señal. es para audio
@jjstcool: ¿Por qué no ajustar R (resistencia col. de Q3) a Vo = 0?
@jjstcool: Creo que te enfrentas a una tarea similar al diseño de opamp. Por lo tanto, mi pregunta: ¿Necesita amplificación de CC? Recuerde los amplificadores basados ​​en opamp: la retroalimentación de CC estabiliza el punto de operación (reduce los problemas de compensación) y reduce la ganancia al mismo tiempo. Pero debería ser posible, si está de acuerdo con sus requisitos, discriminar entre retroalimentación de CC y CA.
@LvW: primero, gracias por ayudarme a entender esto. Tienes razón, o cambio R de Q3, o R C de Q2. no he pensado en R C q 3 . Pero ambas medidas probablemente no estabilizarán el Q-Point contra, por ejemplo, la deriva de temperatura. Mi idea era insertar una resistencia de emisor para Q3. Pero estoy teniendo dificultades para averiguar qué camino tomar para obtener el mejor rendimiento en términos de linealidad (y, por supuesto, estabilidad). Además, sería genial no tener que mirar las especificaciones del bjt con un microscopio para descubrir sus parámetros específicos. Prefiero una forma genérica de resolver mejor el problema
Cita: "Solo sé que esto tiene algo que ver con la velocidad de respuesta...". Sí, este capacitor de compensación determina la velocidad de respuesta del amplificador, que parece una de las versiones más simples de un opamp.

Respuestas (1)

Al principio, hay cierta asimetría provocada por la corriente de base para Q3. Como resultado, Vc1 y Vc2 no pueden ser iguales. Por supuesto, Rc debe elegirse correctamente para permitir el punto de polarización correcto para Q3.

La ganancia diferencial unilateral (referida a la base de Q1) del amplificador principal es Ad=+gm*Rc/2 . Por lo tanto, la transconductancia gm, establecida por la fuente de corriente I1, juega un papel principal.

No sorprende que cualquier cambio de Ic y/o Rc influya en el punto de polarización para Q3 y el voltaje de reposo Vo. Este es un efecto de "compensación" clásico. Pero no debe intentar retroalimentar un voltaje desde el nodo Vo a la base de Q2. Esto daría como resultado una retroalimentación POSITIVA (inestabilidad). Pero una ruta de retroalimentación a la base de Q1 debería funcionar. Sin embargo, la ganancia de todo el circuito se verá afectada, por supuesto.

Sí, como dije anteriormente, elegí por error la entrada incorrecta para la retroalimentación. Sin embargo, ¿ustedes ven mi problema? Ver edición 2.