¿El propósito principal de la cascada es aumentar la ganancia en los FET?

Se realiza principalmente para aumentar la resistencia de salida o para reducir el efecto Miller.

Un ejemplo de aumento de la resistencia de salida es el espejo de corriente de cascode.

Un ejemplo de mitigación del efecto Miller es un amplificador de cascode normal. Por supuesto, esto también aumenta la resistencia de salida, pero un motivo principal es mitigar el efecto Miller.

La ganancia no aumenta (aunque el ancho de banda debido al efecto Miller mitigado aumenta) porque el primer transistor no tiene ganancia de voltaje (ganancia de voltaje de 1) pero proporciona una ganancia de corriente. El siguiente transistor proporciona la ganancia de voltaje. Si hace los cálculos, termina (ignorando los parásitos y haciendo aproximaciones) que coinciden con la ganancia del amplificador común común o el amplificador de fuente común: \ $ R_L / R_ {ee} \ $

En un circuito base común, la capacitancia de Miller ya no tiene ningún efecto sobre la ganancia de alta frecuencia que se está reduciendo por la retroalimentación negativa. Así que la segunda etapa del par en cascada es lo mejor que puede obtener. Lo más inteligente es que el emisor de este transistor de salida se mantiene lo suficientemente cerca a un voltaje constante y, esto significa que el primer transistor también tiene los efectos de molino reducidos drásticamente.

No conozco otra razón que no sea la reducción de los efectos de Miller en ambos transistores para usar un amplificador Cascode, ya sea bipolar o basado en FET.

Los cascodes son:

1. se utiliza como elementos de ganancia en etapas de amplificación cuando el efecto Miller es un problema.
2. se usa en fuentes de corriente y como cargas no lineales donde la resistencia de salida de un solo BJT no es suficiente.
3. capaz de eliminar casi el efecto temprano en uno de los BJT manteniendo su colector a un voltaje fijo. Como los dispositivos más pequeños tienden a tener voltajes tempranos más pequeños, la conexión en cascada de estos dispositivos más pequeños / más rápidos ofrece una opción para recuperar algo de rendimiento perdido.

En este simulador en línea gratuito, he creado un circuito de comparación de amplificador de transistor frente a cascode único:

enlace

En los resultados de la simulación que se muestran, puede ver el aumento del ancho de banda del circuito del amplificador de Cascode tanto en el dominio del tiempo (con entrada de 5 MHz en ambos circuitos) como en el dominio de CA o de frecuencia. Todos los modelos de transistores son idénticos y tienen una capacidad de transferencia inversa establecida en 10pF.

En el caso del amplificador de transistor único, el efecto Miller aumenta la capacitancia de entrada efectiva en un factor de (1.0 + gfs * Rload), o 16 veces su valor nominal. Esta capacitancia de 160 pF, junto con el pequeño Ciss residual, se combinan con la resistencia de la fuente de entrada de 500 ohmios para crear un filtro de paso bajo RC que elimina la ganancia del amplificador con un polo a poco menos de 2 MHz.

El circuito de Cascode evita este efecto Miller porque el m2 del transistor inferior casi no tiene ganancia de voltaje, por lo que la capacitancia de entrada efectiva es solo Ciss, 20 pF en este ejemplo. Puedes ver el correspondiente ancho de banda del amplificador.

Tenga en cuenta que las sondas de circuito se pueden mover para observar otras señales de dominio de tiempo o frecuencia, y los valores de los parámetros de los componentes se pueden observar haciendo doble clic en cualquier parte. El circuito también se puede copiar y guardar, para que el usuario pueda realizar los cambios deseados y volver a simular para ver los efectos de esos cambios.