Hace unos días decidí ver qué pasa en el foro... y me encontré con esta pregunta. Parecía sencilla... pero en realidad, tras su respuesta se escondía toda la filosofía del par diferencial.
Obviamente, la pregunta "ingenua" del HelpMee (repetida insistentemente varias veces) es sobre la naturaleza de la "cola" - quiere saber QUÉ, CÓMO y POR QUÉ se hace allí. Conozco perfectamente la respuesta pero ¿cómo la explico de la forma más sencilla posible?
Bien, empecemos con una respuesta corta: El par diferencial consiste en dos seguidores de emisor conectados en paralelo a una carga común Re, de forma que cada uno de ellos intenta que la tensión de emisor común sea igual a su tensión de entrada .
En modo diferencial Se oponen mutuamente cambiando sus corrientes en diferentes direcciones, de modo que tanto la tensión a través de Re como la corriente que la atraviesa permanecen constantes. En este caso, la humilde resistencia hace un buen trabajo. Debe ser una resistencia (no un inductor u otra cosa) para fijar la corriente del emisor común según la ley de Ohm. Esta corriente se mantiene constante; sólo cambian las corrientes parciales de colector ( crossfade , redistribuir o son Dirigido ). Tomamos uno de ellos, lo convertimos en voltaje mediante la resistencia de colector correspondiente y lo utilizamos como salida de un solo extremo.
En modo común Los dos seguidores del emisor contribuyen entre sí cambiando sus corrientes en la misma dirección. Como resultado, la tensión común a través de Re y la corriente a través de Re, la corriente parcial del colector y la tensión de salida cambian también lo cual es indeseable. Para suprimir estas variaciones de corriente, podemos hacer que Re dinámico . Entonces cuando el voltaje del emisor aumenta, la resistencia Re aumenta con la misma medida y v.v. Con este truco mantenemos artificialmente constante la relación Ve/Re en la ley de Ohm, que es la corriente común de emisor Ie.
Véase también este debate de RG - ¿Podemos desvelar la idea básica del par de colas largas y explicar su funcionamiento de forma intuitiva?
_(Otro truco inteligente sería dejar la resistencia óhmica constante y hacer que Vee sea variable. Cuando el voltaje del emisor aumenta, la magnitud de Vee disminuye con la misma medida y v.v. Así mantenemos artificialmente constantes tanto el voltaje a través de Re - el numerador en la ley de Ohm, como la corriente común Ie. Ver la discusión de RG ¿Existen situaciones en las que la fuente de corriente de emisor común del par de cola larga pueda sustituirse por una humilde resistencia? )_
Ahora voy a responder a la pregunta en detalle como quiere HelpMee (y me gusta) - utilizando "una explicación analítica paso a paso". Lo haré como una historia ficticia sobre la invención del "par de cola larga". Me abstendré de utilizar términos especiales que desanimen la comprensión.
1. Amplificador de emisor común simple. En esta configuración, aplicamos la tensión de entrada a la base del transistor y tomamos la corriente de colector (convertida en tensión por la resistencia de colector) como señal de salida. Podemos cambiar la ganancia insertando varias "cosas" con diferente resistencia (diferencial) dRe entre el emisor y tierra. Así, la etapa actúa como un seguidor de emisor cargado con alguna "carga"... pero sorprendentemente, no utilizamos la caída de tensión a través de esta carga como salida... en su lugar utilizamos la corriente de colector que crea esta caída de tensión. Aquí hay tres casos típicos:
dRe = 0. Si insertamos una fuente de tensión, un elemento estabilizador de tensión (por ejemplo, un diodo Zener)... o simplemente conectamos a tierra el emisor, la tensión de éste será fija. En sentido figurado, el emisor es "rígido", "inamovible". Toda la tensión de entrada se aplica a la unión base-emisor y la ganancia es máxima.
dRe = Re. Si insertamos una resistencia óhmica ordinaria con resistencia estática Re, la tensión del emisor comenzará a "moverse" en la misma dirección que la tensión de entrada. Ahora el emisor es "suave", "móvil". Una parte de la tensión de entrada se compensa y la ganancia disminuye (como se dice, hay un comentarios negativos o degeneración del emisor ).
dRe -> infinito. Si insertamos una fuente de corriente, o más bien un elemento estabilizador de corriente (normalmente, una unión colector-emisor de un transistor), el emisor se volverá extremadamente "suave" y seguirá exactamente la tensión de entrada en la base. Como resultado, la tensión de entrada está totalmente compensada y la ganancia es cero.
La conclusión es que podemos aumentar la ganancia "endureciendo" la tensión de emisor común y disminuirla "aflojando" esta tensión. Este truco nos llevará al par diferencial...
2. Amplificador de emisor común emparejado. Para hacer un amplificador diferencial, no basta con tomar dos amplificadores simples de emisor común por al menos dos razones. En primer lugar, queremos tener una salida de un solo extremo, pero aquí tenemos una diferencial. En segundo lugar, amplificarán ambas señales de entrada, la diferencial y la de modo común. De alguna manera tenemos que hacer que amplifiquen lo máximo posible la señal diferencial pero que no amplifiquen (e incluso atenúen) la señal en modo común. Según el truco anterior, esto significa "endurecer" las tensiones de emisor en modo diferencial y "suavizarlas" en modo común.
Podemos hacer esta magia conectando sus emisores a una resistencia estabilizadora de corriente común ("fuente de corriente" o una resistencia en el caso más simple). Ahora, en modo diferencial, cada uno de ellos fijará la tensión del otro emisor proporcionando así la máxima ganancia (el otro transistor tendrá la "sensación" de que una fuente de tensión está conectada en su emisor). En modo común, ambos trabajarán sobre una carga común estabilizadora de corriente que proporciona una ganancia mínima (ambos transistores tendrán la "sensación" de que una fuente de corriente está conectada en sus emisores).
Véase también mi respuesta a la pregunta ¿Por qué la ganancia en modo común del par diferencial es casi nula?
