Saturación en par diferencial

Estoy leyendo Análisis y diseño de circuitos integrados analógicos de Gray & Meyer. En el capítulo de pares diferenciales, está este circuito

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y dice:

Suponga que las resistencias del colector son lo suficientemente pequeñas como para que los transistores no operen en saturación si V i 1 ≤ V C C y V i 2 ≤ V C C .

No entiendo por qué valores grandes de R C llevaría a la saturación para voltajes de entrada que son menores que V C C . ¿Algunas ideas?

Respuestas (2)

Tal vez 'saturación' no sea la descripción adecuada de lo que sucede. Al aumentar los valores de Rc, eventualmente privará a los transistores de cualquier corriente útil, de modo que Vo1 y Vo2 ya no puedan elevarse por encima de -Vee voltios (o no en una cantidad útil). De hecho, se acercarían a -Vee cuanto más se acercaran a la 'saturación'.

Reducir Vcc simplemente agrava el problema al reducir el voltaje de la fuente con el que trabajar. En este caso, 'saturación' no significa una sobrecarga de los transistores sino que se trata de robarles la corriente que necesitan para funcionar correctamente.

Como tener una torcedura en la manguera de su jardín ahoga el agua que sale de la manguera, y ajustar la nariz no le da más agua hasta que se elimina la torcedura.

Aunque no se dan valores, se supone que si Vcc está a voltaje completo y Rc y Rtail en valores utilizables, entonces Vo1 y Vo2 deberían poder oscilar al menos la mitad del voltaje de suministro de Vcc a -Vee, o ser cerca de cero voltios en condiciones de 'inactividad'.

Esto haría que la declaración "Suponga que las resistencias del colector son lo suficientemente pequeñas como para que los transistores no operen en saturación si Vi1 ≤ VCC y Vi2 ≤ VCC" es cierta.

No estoy seguro de entender lo que dices. Si aumentamos Rc, entonces Vc eventualmente será 0. Supongamos que el voltaje de saturación de Vce es 0,2 V. Entonces, siempre que Ve < -0,2 V, nada se satura. Entonces, si Vi - Vbe = Ve < -0.2 V, no veo el problema. Esto significa que nada se satura si Vi < 0,5 V (aprox.), y no hay nada relacionado con Vcc allí. ¿Dónde estoy cometiendo el error en mi razonamiento?
Estás olvidando que el voltaje más negativo es -Vee. A menos que haya suficiente corriente de polarización a través de Rc, entonces Vo1 y Vo2 se reducen más cerca de -Vee siempre que Vi1 y Vi2 estén > 0,65 voltios por encima de -Vee. Es un juego de palabras, pero se podría decir que Q1 y Q2 están saturados en tales condiciones.
Si Vi1 = Vi2 = -Vee, entonces Q1 y Q2 se fuerzan a 'APAGAR' y Vo1 y Vo2 están dominados por los valores de Vcc/Rc.
Me gustaría que tuviera piezas reales con las que trabajar (y un DVM), entonces podría ver cómo se desarrolla todo esto.
Pero, ¿y si -Vee < Vi < 0,5 V? Entonces no estarían saturados y Vi está por debajo de Vcc (siendo Rc infinito). ¡Pero esto contradice lo que dice el libro! no lo entiendo
Para una operación 'normal', Rc nunca puede ser infinito. En condiciones del mundo real, Rc podría ser de 2K ohm a 100K ohm, según cuál sea Vcc y la carga en Vo1 y Vo2. Esta es solo una etapa de muchas en amplificadores y amplificadores operacionales, por lo que los detalles específicos son ambiguos en el mejor de los casos.

El problema con el término saturación es que significa cosas diferentes para los transistores bipolares y MOS.

Para un par diferencial MOS, los transistores deberían funcionar en saturación porque entonces actúan como fuentes de corriente controladas por voltaje. El voltaje drenaje-fuente tiene que ser mayor que el voltaje de saturación.

Para un par diferencial bipolar, el transistor debe operar en modo activo hacia adelante, lo que significa que el diodo del colector de base tiene polarización inversa. El campo resultante eliminará los portadores de la base y el transistor funcionará como un amplificador. Si el diodo del colector de base se polariza directamente, el transistor se satura, lo cual es una condición no deseada.

Mirando el diodo del colector base, vemos que dos cosas pueden llevar al transistor a la saturación. Aumentar demasiado el voltaje base o disminuir demasiado el voltaje del colector.

Si las resistencias RC son demasiado grandes, entonces es posible que la caída de voltaje a través de ellas sea lo suficientemente alta como para empujar el voltaje del colector lo suficientemente bajo como para llevar al transistor a la saturación.

Por lo tanto, es necesario elegir un valor adecuado para los RC.

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