Mi az a cascode erősítő?

nem vagyok biztos benne, hogy manapság mennyire “divatos” a diszkrét tranzisztortervezés, de bárki, aki diszkrét tranzisztorokat használ, bipoláris vagy más módon, nagy sebességű mintákhoz, kivéve a kapcsolást, valószínűleg ismeri a kaszkódterveket. A kaszkóderősítő célja (nem tévesztendő össze a kaszkáddal, amely két vagy több erősítő lánca) a Miller kapacitásának elkülönítése. Miller kapacitás az alap-kollektor vagy lefolyó-forrás kapacitás látszólagos szorzata egy invertáló erősítőben. Ez egyszerűen magyarázható a kollektor (vagy lefolyó) szélesebb feszültségingadozásának köszönhetően. Ennek a feszültségingadozásnak a hatása növeli a látszólagos kapacitást ahhoz képest, hogy a lefolyót váltakozó áramú földként vizualizáljuk. Ezt egy egyszerű példával szemléltethetjük:

feszültség swing

ennek az áramkörnek a teljesítményét az alábbiakban mutatjuk be:

áramkör teljesítménye

kaszkód hozzáadása a kollektor áramának változatlan tartása mellett:

cascode szűrő kollektor ugyanaz

a következő eredményeket adja:

cascode eredmények

tehát több mint háromszoros javulás a 3db sávszélességben. Az elméleti Miller-effektus az alap-kollektor kapacitás (1+ G) tényezővel történő növelése lenne, ahol -G a színpad nyeresége. Az alap-kollektor kapacitás azonban nem az egyetlen tényező, amely befolyásolja a sávszélességet, így a sávszélesség javítása nem az a 28x, amelyet remélhet az egyenlet használatához!

a javulás függ a forrás impedanciájától, a terhelési kapacitástól és az erősítéstől, valamint a használt eszköz jellemzőitől. A kaszkód tranzisztornak nem kell ugyanannak az alkatrészszámnak lennie, mint az erősítő tranzisztornak, sőt valójában nem is kell azonos típusúnak lennie. Például használhat bipoláris kaszkód tranzisztort HEMT-vel (nagy elektronmobilitású tranzisztorok) vagy GaAsFET-rel:

GaAsFET

a sávszélesség javulása az alábbiakban látható:

GaAsFET eredmények

nem mintha ezek az áramkörök egyszerűen a hatás illusztrálására szolgálnának ahelyett, hogy pontos terveket követne. Az egyik fontos tényező, amelyet szem előtt kell tartani a kaszkód tranzisztor hozzáadásakor, az, hogy némi feszültségmagasságot igényel. Ezt lehetővé kell tennie, amikor eldönti, hogy hol torzítsa a kaszkód tranzisztor alapját. Ezenkívül a kaszkód alapját meglehetősen szilárdan kell tartani a a választott előfeszítő feszültség. Ha nem torzítja alacsony impedanciával, és hagyja, hogy dinamikusan mozogjon, akkor nemkívánatos hatásai lesznek.

a cascode erősítő az Ön nézőpontjától függően különböző módon tekinthető meg. Ennek egyik módja az, hogy a kaszkód tranzisztor egyszerűen az, hogy az áramot az emitteren keresztül továbbítja a kollektorához (kevesebb alapárammal), miközben megakadályozza az emitter mozgását, ami a fontos pont. A kaszkód másik módja a közös alaperősítő. A közös alaperősítő alacsony bemeneti impedanciával rendelkezik, amely a közös emitter erősítési fokozatra gyakorolt Miller – hatás megakadályozásához szükséges jellemző-ha a közös emitter erősítő kollektora nem tud mozogni, akkor nem tudja erősíteni az alap-kollektor kapacitását.

az egyes eszközök jellemzőitől függően előnyös lehet a bipoláris tranzisztoron kívüli valami más használata a kaszkódhoz, például egy HEMT. Az alábbi grafikon szemlélteti a sávszélesség javulását a HEMT használatával a kaszkódhoz, valamint az invertáló erősítő tranzisztorhoz.

HEMT fejlesztés

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.