Wat is een cascode versterker?

Ik weet niet zeker hoe “modieus” discreet transistorontwerp tegenwoordig is, maar iedereen die discrete transistors, bipolair of anderszins, gebruikt voor ontwerpen met hoge snelheid anders dan voor het schakelen, Weet waarschijnlijk van cascode-ontwerpen. Het doel van een cascode versterker (niet te verwarren met cascade, een keten van twee of meer versterkers) is om de Miller capaciteit te isoleren. Miller capaciteit is de schijnbare vermenigvuldiging van de basis-collector of drain-source capaciteit in een inverterende versterker. Dit kan eenvoudig worden verklaard door de bredere spanningsschommeling van de collector (of afvoer). Het effect van deze spanningsschommeling verhoogt de schijnbare capaciteit in vergelijking met het visualiseren van de afvoer als een AC grond. Dit kan worden geïllustreerd in een eenvoudig voorbeeld:

voltage swing

De prestaties van deze schakeling is hieronder weergegeven:

circuit prestaties

het Toevoegen van een cascode terwijl de collectorstroom hetzelfde:

cascode filter verzamelaar van dezelfde

Geeft de volgende resultaten:

cascode resultaten

So, een meer dan drie keer verbetering in 3dB bandbreedte. Het theoretische Moleneffect zou zijn om de capaciteit van de basiscollector met een factor van (1+ G) te verhogen waarbij-G de winst van het stadium is. Echter, base-collector capaciteit is niet de enige factor die van invloed is op de bandbreedte, dus de bandbreedte verbetering is niet de 28x je zou kunnen hopen voor het gebruik van die vergelijking!

de verbetering hangt af van de bronimpedantie, de belastingscapaciteit en de versterking, alsmede van de kenmerken van het apparaat dat wordt gebruikt. De cascode transistor hoeft niet hetzelfde onderdeelnummer te hebben als de versterkende transistor en hoeft in feite niet eens hetzelfde type te zijn. U kunt bijvoorbeeld een bipolaire cascode-transistor met een HEMT (high electron mobility transistors) of GaAsFET gebruiken:

GaAsFET

de verbetering van de bandbreedte wordt hieronder weergegeven:

gaasfet resultaten

niet dat deze circuits gewoon ter illustratie zijn het effect in plaats van exacte ontwerpen te volgen. Een belangrijke factor om in gedachten te houden bij het toevoegen van een cascode transistor is dat het enige spanning hoofdruimte. Je moet dit toestaan bij de beslissing waar de basis van de cascode transistor bias. Ook, de basis van de cascode moet vrij stevig worden gehouden op een de gekozen bias spanning. Als je het niet bias met een lage impedantie en laat het dynamisch worden verplaatst rond het zal ongewenste effecten hebben.

De cascode-versterker kan op verschillende manieren worden bekeken, afhankelijk van uw standpunt. Een manier om ernaar te kijken is dat de cascode transistor is gewoon dat het de stroom door de zender naar de collector (minder enige basisstroom) terwijl het voorkomen van de emitter te bewegen, dat is het belangrijke punt. Een andere manier om naar de cascode te kijken is als een gemeenschappelijke basisversterker. Een gemeenschappelijke basisversterker heeft een lage Ingangsimpedantie die het vereiste kenmerk is om het Miller – effect op de gemeenschappelijke emitter versterker stadium te voorkomen-als de collector van de gemeenschappelijke emitter versterker niet kan bewegen kan het niet de capaciteit van de basis-collector versterken.

afhankelijk van de kenmerken van de afzonderlijke apparaten kan het nuttig zijn om voor de cascode iets anders te gebruiken dan een bipolaire transistor, zoals een HEMT. De grafiek hieronder illustreert de verbetering van de bandbreedte van het gebruik van een HEMT voor de cascode en de inverterende versterker transistor.

hemt verbetering

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.