Ganancia diferencial del amplificador con espejo de corriente y SIN CARGA

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Considere el amplificador diferencial (Q1 & Q2) con carga activa de espejo actual (Q3 & Q4) como se muestra a continuación:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Sé que ya se han hecho muchas preguntas con respecto a este circuito en EE SE, pero no encontré una respuesta a mi pregunta.

Mi pregunta es: ¿cuál será el voltaje de salida cuando se someta a una entrada diferencial SIN CARGA EN LA SALIDA? Enmarcado de manera diferente, ¿cuál es la ganancia diferencial sin carga?

En mi entendimiento, las corrientes en los colectores de los 2 transistores correctos no estarán de acuerdo y, por lo tanto, las impedancias de salida de los colectores entrarán en juego. Sin embargo, no sé cómo calcular estas impedancias de salida y cómo afectarán la tensión de salida.

Nota al margen: si piensa que preguntar por el voltaje de salida sin carga no tiene sentido, considere una carga cuya impedancia de entrada sea comparable o mayor a la impedancia de salida que se encuentra en los colectores.

    
pregunta Harel Nahari

1 respuesta

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Suponiendo que está hablando de la ganancia a bajas frecuencias ("ganancia DC"), una derivación de la ganancia dará como resultado una expresión como $$ Av = g_m (r_ {o2} || r_ {o3}) $$ donde \ $ g_m \ $ es la transconductancia de Q2 o Q3 y \ $ r_ {o2} \ $ y \ $ r_ {o3} \ $ es la resistencia de salida de estos transistores.

Se encuentra fácilmente que la gm del transistor es $$   g_m = \ frac {I_C} {V_T} \ qquad V_T = \ frac {kT} {q} $$ La resistencia de salida es una propiedad del transistor y generalmente se describe en el voltaje inicial \ $ V_A \ $. Usando el voltaje inicial, la resistencia de salida es $$  r_o = \ frac {V_A + V_ {CE}} {I_C} \ approx \ frac {V_A} {I_C} $$ ya que generalmente \ $ V_A \ gg V_ {CE} \ $. Suponiendo que ambos transistores tienen la misma ganancia, la ganancia es $$ Av = g_m (r_ {o2} || r_ {o3}) = \ frac {I_C} {V_T} \ frac {V_A} {2 I_C} = \ frac {1} {2} \ frac {V_A} {V_T} $$ Con un voltaje inicial de 100 V y un kT / q de 26 mV obtenemos una ganancia de aproximadamente 2000.

    
respondido por el Mario

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