Je ne sais pas à quel point la conception de transistors discrets est « à la mode » de nos jours, mais quiconque utilise des transistors discrets, bipolaires ou autres, pour des conceptions à grande vitesse autres que pour la commutation connaît probablement les conceptions cascode. Le but d’un amplificateur cascode (à ne pas confondre avec cascade qui est une chaîne de deux amplificateurs ou plus) est d’isoler la capacité de Miller. La capacité de Miller est la multiplication apparente de la capacité base-collecteur ou drain-source dans un amplificateur inverseur. Cela peut être simplement expliqué en raison de l’oscillation de tension plus large du collecteur (ou drain). L’effet de cette oscillation de tension augmente la capacité apparente par rapport à la visualisation du drain comme étant une masse alternative. Ceci peut être illustré dans un exemple simple:

Les performances de ce circuit sont indiquées ci-dessous:

Ajout d’un cascode tout en gardant le courant du collecteur le même:

Donne les résultats suivants:

Donc, une amélioration plus de trois fois de la bande passante 3dB. L’effet de Miller théorique serait d’augmenter la capacité base-collecteur d’un facteur de (1+ G) où -G est le gain de l’étage. Cependant, la capacité du collecteur de base n’est pas le seul facteur affectant la bande passante, l’amélioration de la bande passante n’est donc pas le 28x que vous pourriez espérer utiliser cette équation!

L’amélioration dépend de l’impédance de la source, de la capacité de charge et du gain ainsi que des caractéristiques de l’appareil utilisé. Le transistor cascode ne doit pas nécessairement avoir le même numéro de pièce que le transistor amplificateur et en fait ne doit même pas être du même type. Par exemple, vous pouvez utiliser un transistor cascode bipolaire avec un HEMT (transistors à mobilité électronique élevée) ou GaAsFET :

L’amélioration de la bande passante est illustrée ci-dessous :

Non pas que ces circuits servent simplement à illustrer l’effet plutôt que d’être des conceptions exactes à suivre. Un facteur important à garder à l’esprit lors de l’ajout d’un transistor cascode est qu’il nécessite une certaine marge de tension. Vous devez tenir compte de cela lorsque vous décidez où polariser la base du transistor cascode. De plus, la base du cascode doit être maintenue assez solidement à la tension de polarisation choisie. Si vous ne le polarisez pas avec une faible impédance et que vous lui permettez d’être déplacé dynamiquement, cela aura des effets indésirables.

L’amplificateur cascode peut être visualisé de différentes manières selon votre point de vue. Une façon de le voir est que le transistor cascode est simplement qu’il fait passer le courant à travers l’émetteur vers son collecteur (moins un courant de base) tout en empêchant l’émetteur de se déplacer, ce qui est le point important. Une autre façon de voir le cascode est comme un amplificateur de base commun. Un amplificateur de base commun a une faible impédance d’entrée qui est la caractéristique requise pour empêcher l’effet Miller sur l’étage de gain de l’émetteur commun – si le collecteur de l’amplificateur d’émetteur commun ne peut pas se déplacer, il ne peut pas amplifier la capacité du collecteur de base.

Selon les caractéristiques des dispositifs individuels, il pourrait être avantageux d’utiliser autre chose qu’un transistor bipolaire pour le cascode tel qu’un HEMT. Le graphique ci-dessous illustre l’amélioration de la bande passante de l’utilisation d’un HEMT pour le cascode ainsi que le transistor amplificateur inverseur.