Respuesta transitoria al impulso rectangular de un amplificador de fuente común de Cascode

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Hay un amplificador de cascode visto en la imagen de abajo. Se envía a la entrada un impulso rectangular con una amplitud de 10 mV.

Debido a la gran ganancia de amplificación negativa del amplificador Cascode, la salida primero disminuye (en la parte delantera izquierda del impulso) y luego aumenta (en la parte frontal derecha de la señal de entrada).

Lo que no puedo entender es por qué el tiempo de establecimiento en el frente derecho es mucho mayor que el tiempo de establecimiento para el frente izquierdo. Es decir, ¿por qué la transición de la salida de max a min se produce rápidamente, mientras que la transición de min a max lleva mucho tiempo? O, en otras palabras, por qué la respuesta de salida a los frentes izquierdo y derecho del impulso de entrada no es simétrica (largo a la derecha y corto a la izquierda).

Utilicé LTSpice para simulación. El modelo SPICE Nivel 3 se usó para transistores de canal largo.

Varias pistas que descubrí. 1) El tiempo de asentamiento en el frente derecho es mayor para resistencias de carga más grandes. La respuesta se vuelve simétrica para cargas más pequeñas (por ejemplo, 1 MOhm). 2) El efecto está relacionado con la no linealidad de M2. La respuesta es simétrica para una pequeña amplitud de la señal de entrada. P.ej. para una amplitud de impulso de entrada de 1 mV, la salida es simétrica (los tiempos de establecimiento son los mismos). Tenga en cuenta que M2 se activa cuando la tensión de salida es baja.

    
pregunta Sergei Gorbikov

1 respuesta

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Este es un circuito de muy alta impedancia, y esto significa que los efectos parásitos, especialmente las capacidades parásitas, serán importantes.

Específicamente, el transistor superior tiene una capacidad significativa asociada con su terminal de drenaje. Cuando el transistor se enciende, puede descargar esta capacitancia muy rápidamente, porque el flujo de corriente a tierra es esencialmente ilimitado. Sin embargo, cuando el transistor se apaga, solo tiene una fuente de corriente fija que carga esta capacidad.

Cualitativamente, esperaría ver una rampa lineal del voltaje del capacitor, pero en su situación, la resistencia de carga "roba" más y más corriente disponible a medida que aumenta el voltaje del nodo, por lo que termina con una curva exponencial cuya forma varía con la resistencia a la carga. Una resistencia más pequeña da una constante de tiempo R-C más corta.

    
respondido por el Dave Tweed

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