Amplificador diferencial

Símbolo del Amplificador diferencial. Las entradas inversora y no inversora son señaladas respectivamente mediante los signos "+" y "-" y las tensiones de alimentación como y .

Se llama amplificador diferencial a un dispositivo que amplifica la diferencia entre dos voltajes de entrada, pero que suprime cualquier voltaje común a dichas entradas.[1] Es un circuito analógico con dos entradas denominadas entrada inversora () y entrada no inversora () y una sola salida () la cual es idealmente proporcional a la diferencia entre los dos voltajes, según la siguiente ecuación:

donde el factor de proporcionalidad es la ganancia diferencial del amplificador.

Teoría

La salida de un amplificador diferencial está dada por:

donde y son los voltajes de entrada y es la ganancia diferencial.

Sin embargo, en la práctica, la ganancia no es absolutamente igual para las dos entradas. Esto significa que si las entradas son iguales, la salida no será cero, como sería en el caso ideal. Una expresión más realista para la salida de un amplificador diferencial incluye así un segundo término:

donde es la ganancia en modo común, es decir la ganancia del dispositivo cuando las entradas reciben el mismo voltaje. Como los amplificadores diferenciales se utilizan a menudo para anular el ruido o los voltajes de polarización que aparecen en ambas entradas, por lo general se desea una baja ganancia en modo común. La relación de rechazo en modo común (CMRR, sigla de Common-mode reject ratio), se define como la relación entre la ganancia en modo diferencial y la ganancia en modo común e indica la capacidad del amplificador para cancelar con precisión voltajes que son comunes a ambas entradas. La relación de rechazo de modo común se define como:

En un amplificador diferencial perfectamente simétrico, es cero y el CMRR es infinito. Debe observarse que un amplificador diferencial es una forma más general que un amplificador con una única entrada. Como la ganancia diferencial excede a la ganancia en modo común, la CMRR será un número positivo, y cuanto más alto, mejor. La CMRR es una especificación muy importante, ya que indica cuánto de la señal en modo común aparecerá en su medición. El valor de la CMRR depende a menudo de frecuencia de la señal, y se debe especificar como una función de la misma.

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