Diseño de Amplificador Diferencial de Alta Ganancia con Transistores NPN

Componentes y Materiales

• Dos baterías de 6 V
• Dos transistores NPN (2N2222 o 2N3403 recomendados – ver Radio Shack #276-1617 para paquete conveniente de quince)
• Dos potenciómetros lineales de una vuelta de 10 kΩ (Radio Shack #271-1715)
• Dos resistencias de 22 kΩ
• Dos resistencias de 10 kΩ
• Una resistencia de 100 kΩ
• Una resistencia de 1,5 kΩ

Aunque los valores exactos de resistencia no son críticos, han sido elegidos para maximizar ganancia de voltaje y dar al circuito una respuesta "tipo comparador".

Referencias Cruzadas

Ver Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, cap. 4 "Transistores de Unión Bipolar" y cap. 8 "Amplificadores Operacionales" para teoría fundamental.

Objetivos de Aprendizaje

• Diseñar un circuito amplificador diferencial básico
• Definir voltajes diferencial y modo común y entender sus roles en operación del amplificador

Diagrama Esquemático

Ilustración

Instrucciones

Esta configuración es el núcleo de la mayoría de circuitos op-amp: el par diferencial. Es intencionalmente simple, proporcionando una respuesta no lineal de alta ganancia que funciona principalmente como comparador.

La gran relación resistencia colector-emisor (100 kΩ / 1,5 kΩ) da una característica de transferencia empinada. A medida que los dos voltajes de entrada convergen, la salida en el colector de Q₂ oscila rápidamente entre los rieles de alimentación.

Observa cómo los dos potenciómetros influyen en la salida de forma diferente: uno actúa como entrada no inversora, el otro como inversora. Este comportamiento complementario es la marca de un amplificador diferencial.

En un dispositivo ideal, la salida depende solo de la diferencia de voltaje entre las entradas e es inmune a cualquier voltaje de modo común. En la práctica, sin embargo, la salida del circuito también varía con voltaje de modo común, especialmente cuando el rango de entrada está limitado por las resistencias de 22 kΩ.

Para explorar el rango dinámico completo, puedes puentear las resistencias series de 22 kΩ con cables puente, permitiendo que cada potenciómetro barra de 0 a 12 V. La resistencia de emisor (1,5 kΩ) protege los transistores de fuga térmica limitando corriente de colector.

Hoja de Trabajo Relacionada

• Hoja de Trabajo de Amplificadores Transistor Diferenciales