Par Diferencial: Fundamentos e Utilidade

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
BOCA DEL RIO, VERACRUZ
PROGRAMA EDUCATIVO
Electrónica y comunicaciones
EXPERIENCIA EDUCATIVA
Circuitos integrados analógicos
Par diferencial
ESTUDIANTE
JOSÉ ANTONIO GALVEZ SALAS
PAR DIFERENCIAL
El par diferencial es uno de los bloques fundamentales de la electrónica analógica. Tiene como principales características el amplificar señales diferenciales y atenuar las señales de modo común. El par diferencial es un circuito muy sencillo, capaz de trabajar con baja tensión de alimentación, de elevada ganancia y ancho de banda. El amplificador operacional es el bloque de entrada y núcleo principal de la mayor parte de amplificadores, tales como el amplificador operacional y el amplificador operacional de transconductancia. Por ello merece que le dediquemos una especial atención. 
Utilidad El par diferencial se utiliza como entrada de amplificadores operacionales (tanto para los de salida single ended como los diferenciales y operacionales (tanto para los de salida single-ended como los diferenciales y balanceados). 
• En la figura se muestra un par diferencial MOS: 
• Los transistores M1 y M2 son iguales 
• Para un correcto funcionamiento se utilizan M1 y M2 en saturación
Polarización: 
El par diferencial se considera que está bien polarizado cuando sus transistores de entrada trabajan en saturación y las corrientes de polarización trabajan con una tensión suficiente para asegurar su correcto funcionamiento como espejo. 
 
Para que permanezca en saturación, el transistor M1 (M2) necesitará una tensión de entrada VIN = VIN+ = VIN- que cumpla:
Si llamamos VDS*SAT a la tensión mínima que requiere la fuente IB para su correcto funcionamiento, entonces 
Para VDD = 1.8 V, RD = 1 k!, IB = 200 µA, VDSSAT = 0.2 V, µn C’ox = 200 µA/V2, W/L = 4, y VT = 0.65 V, resulta 0.90 V < VIN < 2.35 V. En la práctica VIN no puede superar la tensión de alimentación, por lo que el rango efectivo de tensión a la entrada será entre 0.90 y 1.8 V. 
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El diseñador deberá escoger un valor intermedio para VIN a fin de permitir la superposición de la señal de entrada
: 
Análisis de pequeña señal
Respuesta al modo común CM a la salida en función del CM de entrada
Par diferencial con cargas activas
El amplificador de dos etapas
La otra manera de aumentar la ganancia consiste en añadir etapas de ganancia en cascada. Las primeras etapas deben proporcionar elevada ganancia, aunque su rango de salida es limitado. Por el contrario, las últimas etapas deben tener un rango elevado de salida. 
[1] Y.P.Tsividis. Operation and Modeling of the MOS Transistor. McGraw-Hill, New York: 1987. 
[2] P.R.Gray, P.J.Hurst, S.H.Lewis, and R.G.Meyer, “Analysis and design of analog integrated circuits,”, 4th ed., John Wiley & Sons, New York, 2001. 
[3] M. Pelgrom, 1988.
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