Projetando um Amplificador Diferencial de Alto Ganho com Transistores NPN

Peças e Materiais

• Duas baterias de 6 V
• Dois transistores NPN (2N2222 ou 2N3403 recomendados – ver Radio Shack catálogo #276-1617 para pacote conveniente de quinze)
• Dois potenciômetros lineares de 10 kΩ, volta única (Radio Shack catálogo #271-1715)
• Dois resistores de 22 kΩ
• Dois resistores de 10 kΩ
• Um resistor de 100 kΩ
• Um resistor de 1.5 kΩ

Embora os valores exatos dos resistores não sejam críticos, eles foram escolhidos para maximizar o ganho de tensão e dar ao circuito uma resposta "tipo comparador".

Referências Cruzadas

Consulte Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, cap. 4 "Bipolar Junction Transistors" e cap. 8 "Operational Amplifiers" para teoria fundamental.

Objetivos de Aprendizado

• Projetar um circuito amplificador diferencial básico
• Definir tensões diferencial e de modo comum e entender seus papéis na operação do amplificador

Diagrama Esquemático

Ilustração

Instruções

Esta configuração é o núcleo da maioria dos circuitos de amplificadores operacionais: o par diferencial. É intencionalmente simples, fornecendo uma resposta não-linear de alto ganho que funciona principalmente como comparador.

A grande razão entre resistores coletor-emissor (100 kΩ / 1.5 kΩ) dá uma característica de transferência íngreme. À medida que as duas tensões de entrada se aproximam, a saída no coletor de Q₂ oscila rapidamente entre os trilhos de alimentação.

Observe como os dois potenciômetros influenciam a saída de forma diferente: um atua como entrada não-inversora, o outro como entrada inversora. Esse comportamento complementar é a marca registrada de um amplificador diferencial.

Em um dispositivo ideal, a saída depende apenas da diferença de tensão entre as entradas e é imune a qualquer tensão de modo comum. Na prática, porém, a saída do circuito também varia com a tensão de modo comum, especialmente quando a faixa de entrada é limitada pelos resistores de 22 kΩ.

Para explorar toda a faixa dinâmica, você pode curto-circuitar os resistores série de 22 kΩ com jumpers, permitindo que cada potenciômetro varie de 0 a 12 V. O resistor emissor (1.5 kΩ) protege os transistores contra embalamento térmico limitando a corrente de coletor.

Planilha Relacionada

• Planilha de Amplificadores Diferenciais de Transistores