Diseño con transistores

1. Cascode
Integrantes
Ernesto Alejandro Martinez Villarreal
Jesus Alberto Medrano Ortiz
Santiago Pablo Alberto
H.Matamoros Tam 4 de Diciembre de 2018
Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de México

2. ¿Qué es cascode?
Es un amplificador de dos etapas que consiste en una
etapa de emisor común que alimenta una etapa de base
común

3. Si bien el amplificador CB ( base común ) es conocido por su
ancho de banda más amplio que la configuración CE ( emisor
común ), la baja impedancia de entrada (10s de Ω) de CB es
una limitación para muchas aplicaciones.
La solución es preceder a la etapa CB por una etapa CE de
baja ganancia que tiene una impedancia de entrada
moderadamente alta (kΩs).
El amplificador de cascode se combina common-emitter y common-base. Este es
un circuito de CA equivalente con baterías y capacitores reemplazados por
cortocircuitos.

4. Las etapas se encuentran en una configuración de cascode ,
apiladas en serie, en lugar de en cascada para una cadena de
amplificadores estándar. Consulte “Amplificador común de
tres etapas con condensador acoplado ” Condensador
acoplado para un ejemplo en cascada. La configuración del
amplificador de cascode tiene un ancho de banda amplio y
una impedancia de entrada moderadamente alta.

5. En los circuitos modernos, el código de caja a menudo se
construye a partir de dos transistores ( BJT o FET ), uno de
los cuales funciona como un emisor común o fuente común y
el otro como una base común o una puerta común . El
cascode mejora el aislamiento de entrada-salida (reduce la
transmisión inversa), ya que no hay acoplamiento directo de
la salida a la entrada. Esto elimina el efecto Miller y por lo
tanto contribuye a un ancho de banda mucho mayor.

6. Operación
La Figura 1 muestra un ejemplo de un amplificador de
cascode con un amplificador de fuente común como la
etapa de entrada controlada por una fuente de señal, V in .
Esta etapa de entrada acciona un amplificador de puerta
común como la etapa de salida, con la señal de salida V
hacia afuera .
A medida que el FET inferior
está conduciendo, al
proporcionar un voltaje de
compuerta, el FET superior
conduce debido a la
diferencia de potencial que
ahora aparece entre su
compuerta y su fuente.

7. Capacitancia de ancho de banda y el efecto Miller
La clave para comprender el ancho de banda amplio de la
configuración de cascode es el efecto Miller . El efecto Miller
es la multiplicación de la capacitancia base-colector que
roba el ancho de banda por la ganancia de voltaje A v . Esta
capacitancia CB es más pequeña que la capacitancia EB.
En el primer amplificador:
En el segundo amplificador:

8. Por lo tanto, uno podría pensar que la capacitancia CB
tendría poco efecto. Sin embargo, en la configuración CE, la
señal de salida del colector está fuera de fase con la entrada
en la base. La señal de colector acoplada capacitativamente
hacia atrás se opone a la señal base. Además, la
realimentación del colector es (1-Av) veces mayor que la
señal base.
SPICE: Cascode y Common-emitter para
la comparación.

9. Cascode vs comparación de amplificador emisor común
La versión SPICE de un amplificador de cascode, y para
comparación, un amplificador de emisor común se muestra
en la Figura anterior . La lista de redes está en la tabla de
abajo . La fuente de CA V3 controla ambos amplificadores a
través del nodo 4. Las resistencias de polarización para este
circuito.

10. Las formas de onda en la Figura anterior muestran el
funcionamiento de la etapa de código de cas. La señal de
entrada se muestra multiplicada por 10 para que se pueda
mostrar con las salidas. Tenga en cuenta que las salidas de
Cascode, Common-emitter y Va (punto intermedio) se
invierten desde la entrada. Tanto el Cascode como el
Common Emitter tienen salidas de gran amplitud. El punto Va
tiene un nivel de CC de aproximadamente 10 V,
aproximadamente a mitad de camino entre 20 V y tierra. La
señal es más grande de lo que puede explicarse por una
ganancia de CE de 1, es tres veces más grande de lo
esperado.

11. Cascode vs banwidth emisor común.

12. Técnicas de polarización de cascode
Supongamos que necesito construir un amplificador que
funcione con una fuente de alimentación de 100 voltios, sin
embargo, los transistores que tengo disponibles tienen un
colector para voltaje de ruptura del emisor ( CEO de BV ) de
solo 25 voltios. Un cascode o como una serie de cascodes
también se pueden combinar con una escalera de voltaje
para formar un transistor de alto voltaje.

13. Otras aplicaciones
Una versión modificada del cascode también puede usarse
como modulador , particularmente para la modulación de
amplitud . El dispositivo superior suministra la señal de
audio, y el inferior es el dispositivo amplificador de RF .
Con el aumento de los circuitos integrados , los transistores
se han vuelto más económicos en términos de área de matriz
de silicio. En MOSFET tecnología especialmente, cascoding
se puede utilizar en espejos de corriente para aumentar la
impedancia de salida de la salida de fuente de corriente .