INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

Ing. Biomédica

Práctica 6
“El transistor como amplificador diferencial”

Profesora:

Ramírez Alejandro
Salazar Chávez Juan
INTEGRANTES:
RIVAS PINO SISMAI MARIO
ESCOBEDO GARCIA LUIS ENRIQUE

Grupo: 4MM1
Entrega: 02 de enero del 2024

OBJETIVO GENERAL
Describir el funcionamiento del transistor como amplificador diferencial construido con
componentes discretos.
OBJETIVOS PARTICULARES
 Definir las características a CD y CA de un amplificador diferencial.
 Medir las corrientes en un amplificador diferencial.
 Medir y calcular el voltaje de salida Va de un amplificador diferencial en
diferentes condiciones.

INTRODUCCION
El amplificador diferencial es un circuito que constituye parte fundamental de muchos
amplificadores y comparadores y es la etapa clave de la familia lógica ECL. En este
tema se describen y analizan diferentes tipos de amplificadores diferenciales basados
en dispositivos bipolares y FET. Se abordan técnicas de polarización y análisis de
pequeña señal introduciendo los conceptos en modo diferencial y modo común que
permiten simplificar el análisis de estos amplificadores. Por último, se presentan y
estudian amplificadores diferenciales integrados complejos que resultan muy útiles
como introducción a los amplificadores operacionales.
El amplificador diferencial constituye la etapa de entrada más típica de la mayoría de
los amplificadores operaciones y comparadores, siendo además el elemento básico de
las puertas digitales de la familia lógica ECL.

Aparece la estructura básica de este amplificador. Uno de sus aspectos más

importantes es su simetría que le confiere unas características muy especiales de
análisis y diseño. Por ello, los transistores Q1 y Q2 deben ser idénticos, aspecto que
únicamente se logra cuando el circuito está fabricado en un chip. Realizar este
amplificador con componentes discretos pierde sus principales propiedades al
romperse esa simetría. A continuación, se realiza un análisis de este amplificador,
primero en continua y luego en alterna donde se introducen los conceptos de
configuración en modo común y modo diferencial.

MATERIAL
 Un osciloscopio.  1 transformador de 127 VCA a 12
 Un generador de señales. VCA a 500mA con derivación
  2 Fuente regulada de 0 a 30 VCD. central.
 2 resistencias de 1 KΩ, 47 KΩ, 10  2 potenciómetros de 10 KΩ y 50
KΩ y otros valores. KΩ.
 2 capacitores de 1 µF, 470 µF, 12  Protoboard.
nF.  Multímetro.
 6 transistor 2N222.  Un juego de cables para conexión.
 6 transistores BC547 o BC548.  Tres puntas para osciloscopio.

METODOLOGÍA
EXPERIMENTO 1.

EXPERIMENTO 2.

Fig. 1 “Circuito a replicar”

EXPERIMENTO 3.
 Fig. 2 “Circuito a replicar”

EXPERIMENTO 4.
 Fig.3 “Circuito a replicar”

EXPERIMENTO 5.
 Fig. 4 “Circuito a replicar”

DESARROLLO EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 1.
a) Seleccione 4 pares de transistores, con el multímetro mida su beta (hfe)
anotando sus resultados en la tabla 1, compare sus resultados con los datos del
fabricante.

Transistor Tipo o Número Fabricante Valor hfe

NPN BC547 Fairchild 110
semiconductor
NPN 2N2222A Philips 100
PNP 2N2907A Philips 35
NPN 2N5551 Fairchild 80
semiconductor
NPN BD139 Fairchild 40
semiconductor
NPN 2N3055 Fairchild 20
semiconductor
NPN BC107 Fairchild 110
semiconductor
NPN BC548 Fairchild 110
semiconductor
EXPERIMENTO 2
Se construirá un circuito con dos transistores de beta similares o iguales, con una
resistencia de colector correspondiente a cada transistor y una resistencia de emisor
para ambos, todas con un valor de 12k. También se conectarán dos fuentes externas a
cada una de las bases de los transistores y se tomarán los resultados correspondientes
de Vo, Ie, Ic e Ib para tres casos distintos.+
V1=V2 ; V1<V2 y V1>V2.

Figura 5. Experimento 2, caso V1=V2 en Multisim. Figura 6. Valor de Vo cuando V1=V2.

Figura 7. Experimento 2, caso V1=V2 en Multisim. Figura 8. Valor de Vo cuando V1>V2.

Figura 9. Experimento 2, caso V1=V2 en Multisim. Figura 10. Valor de Vo cuando V1<V2.

Figura 11. Valores de Ic1 e Ic2 respectivamente en caso V1=V2.

Figura 12. Valores de Ie1 e Ie2 respectivamente en caso V1=V2.

Figura 12. Valores de Ib1 e Ib2 respectivamente en caso V1=V2.

Tabla 2. Valores de Vo, Ie, Ic e Ib en los tres casos.

 Ic1 Ic2 Ie1 Ie2 Ib1 Ib2

V1=V2 534.43 µA 534.43 µA 537.49 µA 537.49 µA 3.057 µA 3.057 µA

V1>V2 355.27 pA 1.065 mA -2.975 nA 1.073 mA -3.153 nA 7.955 µA

V1<V2 1.065 mA 355.27 pA 1.073 mA -2.938 nA 7.955 µA -3.242 nA

EXPERIMENTO 3 ¿

1
h

5
¿
f

0
e

V C E Q
¿
9
V

I E E
¿
I E 1
+ ¿ I E 2

I C 2
¿
V c c −V C E Q
RC
¿
15 − 9
12000
¿
500
μ
A

I c
¿
β
I B

I B 1
¿
I B 2
¿
I C 2
β
¿
500 μ A
150
¿
3.333
μ
A

I E 2
¿
I C 2
¿
β
I B 2
¿
49 9 .5
μ
A

I C 1
¿
I C 2

I E E
¿
β
I B
+ ¿ β
I B
¿
2
I B
β

I E E
¿
2
( 3.333 μ A )
150

I E E
¿
0.999

m
A

Figura 13. Resultados en MULTISIM

Tabla 3. Resultados y errores de IEE,IE1,IE2,IB1,IB2,IC2

Experimental Teórico Error
IEE 1.19mA 0.999mA 19.1%
IE1 690uA 499.5uA 38%
IE2 503uA 499.5uA 0.70%
IB1 3.04uA 3.33uA 8.7%
IB2 3.04uA 3.33uA 3.04uA
IC2 500uA 500uA 0%

EXPERIMENTO 4.

Fig. “Circuito elaborado”

 Fig. “Medición de VB1 y VB2”

Fig. “Medición de VCE1 y VCE2”

 Fig. “Medición en los puntos A y B”

EXPERIMENTO 5.

Fig. “Circuito elaborado”

Fig. “Medición de VBE1 y VCE1”

Fig. “Medición de VBE2 y VCE2”

 Fig. “Medición en los puntos A y B”

ANÁLISIS DE RESULTADOS
EXPERIMENTO 1
El valor de Hfe es similar cuando la beta es igual, por lo contrario, cuando es un valor
aproximado es notable la diferencia. Por ejemplo, podemos ver en la tabla que el valor
Hfe es igual para los transistores BC547, BC107 y BC548.
EXPERIMENTO 2
Como se puede observar en la tabla 1, cuando ambas fuentes son iguales, los valores
son iguales en cualquiera de los componentes de ambos transistores, por otro lado, si
V1 es mayor que V2 entonces la corriente de los componentes del transistor 2 serán
mayores, si es al revés y V1 es menor que V2 los valores se invierten y la corriente es
mayor en el transistor 1, los valores al momento de invertirse quedan con un valor
numérico igual o cercano.
Para Vo, cuando ambas fuentes valen lo mismo el voltaje es muy pequeño y es
negativo, mientras que cuando V1 es mayor el voltaje es de 12 V, cuando V2 es mayor
el valor sigue siendo el mismo, pero cambia de signo, debido a que ahora pasa más
corriente del lado negativo.
EXPERIMENTO 3
El valor de IEE es el resultado de la sumatoria de IE1 e IE2. Estas corrientes tienden a
ser las mismas que en IC, por lo cual conocer el valor de IC e IB nos conduce
directamente a conocer el valor de IEE, esto es favorecido ya que como en IB se
encuentran las mismas resistencias, entonces IB1 e IB2 son las mismas, por lo cual IC
es el mismo en ambos casos exceptuando que pen IC1 no hay una resistencia en el
colector por lo que esta corriente IC1 se ve afectada haciendo diferencia entre IC1 con
IC2 por lo que de manera teórica no hay relación entre esas dos corriente, generando
la sumatoria para IEE.

EXPERIMENTO 4.
Cuando hablamos de circuitos en modo diferencial, podemos decir que tenemos un circuito
destinado a amplificar la diferencia de dos señales. Dicho amplificador diferencial en su salida
tiene sólo la componente diferencial, rechazando señales a modo común generando una
amplificación de las señales a modo diferencial. Como observamos en la práctica nuestro
circuito está alimentado por dos fuentes que fueron VCC y VEE, y ya que los dos transistores
son idénticos y el circuito es simétrico por lo tanto podemos decir que ambos transistores
quedaron polarizados en el mismo punto de trabajo a la excitación de señales en sus entradas.
Vemos que, si la tensión diferencial crece positivamente, la corriente de colector de Q1 de igual
forma crece, mientras que la de Q2 disminuye proporcionalmente. Notamos la actividad, a
excepción del VBE2.

EXPERIMENTO 5.
Este tipo de conexión se dice de modo común porque la señal se aplica igual a las dos
entradas, la inversora y no inversora, como se observa en los voltajes y . Esta conexión no
permite obtener una señal de salida, es decir, podemos decir que la señal no pasa, pero es
rechazado hacia atrás, es por eso que en el osciloscopio observamos que la señal entre el
punto A y B da un valor muy pequeño (en el orden de los fV). Se le dice rechazo en modo
común al hecho de que la señal se devuelve.
Un buen amplificador diferencial será aquel que posea una relación de rechazo en modo
común lo más alta posible. Esto se logra incrementando el valor de , de tal forma que no
modifique las corrientes de polarización.

CUESTIONARIO
1. Cuál es la aplicación de un amplificador diferencial.
El amplificador diferencial constituye la etapa de entrada más típica de la
mayoría de los amplificadores operaciones y comparadores, siendo además
el elemento básico de las puertas digitales de la Familia Lógica ECL. Es un
bloque constructivo esencial en los modernos amplificadores integrados.

2. Explique los efectos que produce la resistencia de emisor RE de un

amplificador diferencial.
Si se introduce una resistencia común, se estabiliza la ganancia en tensión
del amplificador. Si el valor de la resistencia RE fuera muy grande, obligaría a
la suma de las corrientes de emisor del transistor Q1 y Q2, a mantenerse
constante, comportándose como una fuente de corriente. Entonces, al
 aumentar la corriente de colector de un transistor, disminuirá la corriente de
colector del otro transistor.

3. Cuando V1 es menor que V2 en el amplificador diferencial del

experimento 2, ¿Cuál es la polaridad de V0 y por qué?
La polaridad de voltaje de salida es negativa. Esto se debe ya que, de
acuerdo con el diagrama del circuito construido, en el voltaje de salid se
tendrá que restar el voltaje proveniente del colector 1, con el colector 2,
provocando que la fuente de voltaje 𝑣2 sea mayor, y la consecuencia de esto
que las corrientes sean iguales a 0, ocasionando que el voltaje de colector no
se vea afectado por disminución de voltaje por la resistencia, por lo cual del
lado negativo entrara el voltaje de la fuente, y del transistor 𝑄1 se restará el
voltaje de 𝑉𝑐1 que es menor.

4. En el experimento 2 indique de que otra manera se le llama a la entrada

V1.
A esta entrada 𝑉1 dentro del circuito de amplificador diferencial también se le
puede conocer por el nombre de entrada no inversor de amplificador
operacional.

5. Explique qué es el CMRR de un amplificador diferencial y cómo debe

ser numéricamente.
Es el cociente entre la ganancia en diferencial y en modo común. Depende
de la calidad del amplificador. Son de esperarse valores altos de este
parámetro, el orden de 105 a 106. Para trabajar con valores más manejables,
redefinimos este parámetro expresando su valor en decibelios.
C
M
R
R
¿
20

log ⁡
( A D
A C M )

6. Explique que es la ganancia en modo común y ganancia en modo

diferencial.
𝐴𝑣𝐷𝑆: ganancia a modo diferencial simple, o sea, la relación entre la salida y
la entrada diferencial, cuando la excitación a modo común es nula.

𝐴𝑣𝐶: ganancia a modo común, relación entre la salida y la entrada a modo

común cuando ésta es la única excitación del circuito.

CONCLUSIONES
RIVAS PINO MARIO SISMAI
A partir de lo desarrollado en esta práctica se logró entender la forma en que las
características del transistor permiten que este pueda funcionar como un amplificador
diferencial, en donde una señal de entrada puede aumentar su tamaño al pasar por
esta configuración. Además, se observó los cambios que presentaban las señales de
salida al alimentar el circuito con corriente directa o con corriente alterna. Por otra
parte, con base en las simulaciones realizadas en Multisim fue posible medir las
corrientes eléctricas y voltaje en los diferentes amplificadores diferenciales
implementados en estos experimentos. Por último, se entendió de qué manera el
calcular la ganancia de corriente eléctrica y voltaje nos permiten evaluar la
funcionalidad de los amplificadores.

BIBLIOGRAFÍA
El transistor bipolar Gerold W. Neudeck Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 2ª
edición, 1994
(s. f.). Bienvenid@s al Servidor paginas.fisica.uson.mx - Depto. de Física,
UniSon. http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/Electronica/
Documentos/Circuitos_Trans/Amplificador%20Diferencial.pdf