Quando usare il mezzo circuito differenziale

[ElectroFranco]

Ciao gente, vi scrivo perché ho un dubbio che non mi fa dormire la notte .
Sto studiando la coppia differenziale e sono arrivato a un punto in cui si dice che l’analisi di tali circuiti può essere fatta analizzando solo metà del circuito.
Tale cosa, da quel che ho capito, è valida solo se la coppia è esattamente simmetrica perche ai piccoli segnali (e non in DC) il source è a tensione nulla (Massa virtuale). Siccome non mi sono fidato ho provato a verificare per via analitica, ma sono entrato in un loop da cui non riesco a uscire. Qualcuno potrebbe spiegarmi come funziona questa cosa della Massa virtuale e perché se il circuito non è simmetrico allora il source non è a Massa?

[MarcoD]

Ho capito poco.
Per coppia differenziale intendi un amplificatore differenziale.?
Realjzzato con un operazionale?

[ElectroFranco]

Ciao MarcoD, posto una immagine per maggiore chiarezza.
Intendo un circuito di questo tipo (sia che siano BJT sia che siano MOS), vorrei dimostrare che la Vs al source è 0 quando il circuito è simmetrico e diverso da 0 quando non lo è.
A intuizione mi viene da pensare alle variazioni di correnti, ma non riesco a convincermi.

[GioArca67]

Il circuito così disegnato non è simmetrico per via del generatore di corrente che devi spezzare in due (I/2 ciascuno) e metterne uno sotto un emitter e l'altro sotto l'altro emitter.
A questo punto se le Rc. e i Q. sono uguali il circuito è simmetrico e nel collegamento fra gli emitter non scorre corrente: puoi tagliarlo.
Ma non è una massa né reale né virtuale.
Se è un BJT ed è correttamente polarizzato in attiva o saturazione dal generator di corrente ideale, la tensione all'emitter è ovviamente -Vbe oppure -Vbesat.
Fra l'altro in base a quale principio potresti tagliare un nodo che ha valore di tensione 0V?

[ElectroFranco]

Ciao GioArca67, grazie per la risposta.
Il libro che sto leggendo (Sedra smith) dice che se il circuito è simmetrico la tensione al source (supponiamo siano MOS, ma il discorso dovrebbe essere analogo per i BJT) deve essere 0. Questo però considerando i piccoli segnali (non in DC). Questo concetto è valido anche con il circuito che ho mostrato (la corrente si divide egualmente fra i due rami se sono uguali), il mezzo circuito risultante è esattamente la metà di quello mostrato, ma con il source a Massa (sempre nei piccoli segnali).
Io non riesco a capire a livello di formule come si sia ottenuto questa sorta di Massa virtuale (il libro la chiama proprio così e riprende come esempio la Massa virtuale dello opamp)

[claudiocedrone]

È la traduzione di "virtual" che è errata poiché va tradotto con "praticamente come se fosse" e non con virtuale. Identica cosa per gli opamp e per il "virtual short" ("praticamente come se fosse un cortocircuito" e non cortocircuito virtuale).

[GioArca67]

Ma il circuito che hai allegato non puoi analizzarlo come intendi.

Devi usare uno schema con un ingresso differenziale vid (v piccola id piccolo) allora cortocircuitando i generatori di tensione DC ovvero metti VDD a massa, aprendo il generatore di corrente sui source e sostituendo il modello per piccoli segnali, fra i source hai una massa virtuale perché:
Partendo dalla massa (il VDD messo a massa sopra Q1, hai corrente che scorre in Rc1 verso il basso, quindi una tensione negativa del Drain, passi per il transistor, sei fra i source (ancora non sai a che tensione), passi per Q2 a salire, passi per Rc2 (=Rc1 e percorsa dalla stessa corrente) quindi sul Drain di Q2 c'è una tensione positiva ed in modulo pari alla tensione negativa che c'era sul Drain di Q1.
Poiché anche i Q. sono uguali ed attraversati dalla stessa corrente (abbiamo staccato il generatore di corrente dai Source) presentano cadute uguali ed opposte per la simmetria del circuito. E pari in valore assoluto a Rc*I.
Quindi il punto di mezzo ai Source non può che stare a 0V.
Allora, sempre per la simmetria, dalla massa sopra a Q1 esce I e scende e passa in un nodo che sta a 0V e dopo un "giro tortuoso" se ne ritorna a massa.
Allora (e solo in questo caso) invece di farle fare il giro tortuoso supponiamo che quel nodo a 0V dove entra I sia a massa (virtuale), tanto la massa vera non se ne accorge, e nemmeno la corrente; però puoi studiare mezzo circuito, tanto l'altra metà è uguale ma con i segni invertiti.

[GioArca67]

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Il libro che sto leggendo (Sedra smith) dice che se il circuito è simmetrico la tensione al source (supponiamo siano MOS, ma il discorso dovrebbe essere analogo per i BJT) deve essere 0. Questo però considerando i piccoli segnali (non in DC). Questo concetto è valido anche con il circuito che ho mostrato (la corrente si divide egualmente fra i due rami se sono uguali),

Nel SedraSmith, anche se non l'ho mai aperto, son sicuro che il circuito che mostri sia per calcolare l'offset e non lo analizza col semicircuito.
Con gli ingressi entrambi a massa come mostrato, non appena sostituisci il circuito per piccoli segnali, apri i generatori di corrente e cortocircuiti quelli di tensione ti accorgi subito che sta tutto a 0V... e che non circola corrente!
Banale.
Sei nel punto di polarizzazione e quindi tutte le variazioni dal punto di polarizzazione (sono quelle che studiamo coi piccoli segnali) sono nulle.

Quando affermi

(la corrente si divide egualmente fra i due rami se sono uguali)

nello schema mostrato è un grave errore concettuale: per piccoli segnali (con ingresso nullo) non c'è corrente poiché stiamo esaminando variazioni rispetto al punto di lavoro: abbiamo linearizzato e ci siamo messi in un punto e vediamo cosa succede se variamo leggermente l'ingresso... ma se l'ingresso lo blocchi a massa che varia?

[IsidoroKZ]

Si puo` semplificare l'analisi di un differenziale studiando solo mezzo circuito quando sono verificate due condizioni, la prima, che riporti anche tu, e` che il circuito sia simmetrico. La seconda e` che il segnale di ingresso sia di puro modo comune CM (due ingressi uguali) oppure di puro modo differenziale DM (un segnale uguale all'opposto dell'altro).

I due circuiti risultanti per CM e DM sono diversi, ma hanno un transistore solo e sono piu` facili da analizzare.

E se i due segnali di ingresso non sono di modo comune o di modo differenziale ma sono qualunque? In questo caso le due tensioni di ingresso "qualunque" si possono sempre scomporre in una tensione di modo comune e una di modo differenziale, tensioni che vengono trattate ognuna per conto suo. Questo cambiamento di variabili di ingresso e` utile perche' di solito il segnale "utile" e` DM, mentre il segnale CM e` un disturbo che si vuole eliminare.

Guarda questo splendido articolo di DarwinNE, https://www.electroyou.it/piercarlo/wik ... lo-darwine e questo post viewtopic.php?f=1&t=38368. L'articolo c'e` anche in inglese, guardalo, e in fondo fa riferimento a un altro post, guarda anche quello!

Se poi cerchi in giro per il forum sono quasi sicuro che ci sono altri post sul circuito differenziale e sull'uso del teo di Bartlett.

[lelerelele]

mi pare che sullo schema [3] non ci siano dubbi, se i due rami sono identici avrò la tensione V0=0, altrimenti V0 sarà diversa da 0.

intendevi questo?

saluti.