Non sono sicuro di quanto sia “alla moda” il design a transistor discreti al giorno d’oggi, ma chiunque usi transistor discreti, bipolari o altro, per progetti ad alta velocità diversi dalla commutazione probabilmente conosce i disegni a cascode. Lo scopo di un amplificatore cascode (da non confondere con cascade che è una catena di due o più amplificatori) è quello di isolare la capacità di Miller. La capacità di Miller è la moltiplicazione apparente della capacità base-collettore o drain-source in un amplificatore invertente. Questo può essere semplicemente spiegato a causa dell’oscillazione di tensione più ampia del collettore (o scarico). L’effetto di questa oscillazione di tensione aumenta la capacità apparente rispetto alla visualizzazione dello scarico come un terreno AC. Ciò può essere illustrato in un semplice esempio:

Le prestazioni di questo circuito è mostrato di seguito:

l’Aggiunta di un cascode, mantenendo la corrente di collettore stesso:

Dà i seguenti risultati:

Così, un miglioramento più di tre volte in larghezza di banda 3dB. L’effetto teorico di Miller sarebbe quello di aumentare la capacità del collettore di base di un fattore di (1+ G) dove-G è il guadagno dello stadio. Tuttavia, la capacità del collettore di base non è l’unico fattore che influenza la larghezza di banda, quindi il miglioramento della larghezza di banda non è il 28x che potresti sperare di usare quell’equazione!

Il miglioramento dipende dall’impedenza della sorgente, dalla capacità di carico e dal guadagno, nonché dalle caratteristiche del dispositivo utilizzato. Il transistor cascode non deve essere lo stesso numero di parte del transistor di amplificazione e infatti non deve nemmeno essere dello stesso tipo. Per esempio, si potrebbe utilizzare un bipolare cascode a transistor con un HEMT (high electron mobility transistor) o GaAsFET:

Il miglioramento della larghezza di banda è di seguito illustrato:

Non che questi circuiti sono semplicemente per illustrare l’effetto, piuttosto che essere precisi disegni e modelli da seguire. Un fattore importante da tenere a mente quando si aggiunge un transistor cascode è che ci vuole un certo margine di tensione. È necessario consentire questo quando si decide dove polarizzare la base del transistor cascode. Inoltre, la base del cascode deve essere tenuta abbastanza solidamente ad una tensione di polarizzazione scelta. Se non lo si polarizza con una bassa impedenza e si consente di spostarlo dinamicamente, avrà effetti indesiderati.

L’amplificatore cascode può essere visualizzato in diversi modi a seconda del tuo punto di vista. Un modo di guardarlo è che il transistor cascode è semplicemente che passa la corrente attraverso l’emettitore al suo collettore (meno una corrente di base) impedendo all’emettitore di muoversi, che è il punto importante. Un altro modo di guardare il cascode è come un amplificatore di base comune. Un amplificatore base comune ha una bassa impedenza di ingresso che è la caratteristica necessaria per evitare l’effetto Miller sullo stadio di guadagno dell’emettitore comune – se il collettore dell’amplificatore emettitore comune non può muoversi non può amplificare la capacità del collettore di base.

A seconda delle caratteristiche dei singoli dispositivi potrebbe essere utile utilizzare qualcosa di diverso da un transistor bipolare per il cascode come un HEMT. Il grafico seguente illustra il miglioramento della larghezza di banda dall’utilizzo di un HEMT per il cascode e il transistor dell’amplificatore invertente.