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共源共栅放大器

通过克里斯·弗朗西斯|2014年5月22日,

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我不确定离散晶体管设计现在是如何“时尚”的,但任何人使用离散晶体管,双极或其他,为高速设计而不是为开关可能知道cascode设计。级联放大器(不要与级联混淆,级联是由两个或多个放大器组成的链)的目的是隔离米勒电容。米勒电容是反相放大器中基极集电极或漏源极电容的表观倍增。这可以简单地解释为集电极(或漏极)电压波动更大。与视漏为交流地相比,这种电压摆动的影响增加了表观电容。这可以用一个简单的例子来说明:

电压摆幅

该电路的性能如下图所示:

电路性能

添加一个cascode,同时保持收集器电流相同:

Cascode过滤器收集器相同

给出如下结果:

结果共源共栅

因此,3dB带宽提高了三倍以上。理论上的米勒效应会使基极集电极的电容增加一个因子(1+ G),其中-G是级的增益。然而,基极集电极电容并不是影响带宽的唯一因素,所以带宽的改善并不是你可能希望使用那个方程的28倍!

这种改进取决于源阻抗、负载电容和增益以及所使用器件的特性。级编码晶体管不必与放大晶体管相同的零件号,事实上,甚至不必是相同的类型。例如,你可以使用双极级编码晶体管与HEMT(高电子迁移率晶体管)或GaAsFET:

GaAsFET

带宽的改进如下图所示:

GaAsFET结果

并不是说这些电路仅仅是为了说明这种效果,而不是为了遵循精确的设计。一个重要的因素要记住,当增加一个级编码晶体管是它需要一些电压净空。你需要考虑到这一点,当决定在哪里偏压级编码晶体管的基础。此外,cascode的基础需要在选择的偏置电压相当牢固地保持。如果你不偏置它与低阻抗,并允许它被动态移动,它将有不良的影响。

卡斯码放大器可以根据你的观点以不同的方式观看。一种看待它的方法是,级编码晶体管简单地通过电流通过发射极到集电极(少一些基极电流),同时防止发射极移动,这是重要的一点。另一种看待卡斯码的方式是把它看作一个普通的基极放大器。公共发射极放大器具有低输入阻抗,这是防止公共发射极增益级米勒效应所必需的特性-如果公共发射极放大器的集电极不能移动,它就不能放大基极集电极电容。

根据单个器件的特性,使用双极晶体管以外的器件(如HEMT)进行级联编码可能是有益的。下图说明了使用HEMT对级联码以及反相放大器晶体管带宽的改善。

HEMT改进

《华盛顿邮报》共源共栅放大器第一次出现在模拟集成电路提示.


了下:模拟集成电路提示,技术+产品,TIPS网站(设计世界+流体动力世界)


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