Kaskode ist eine Technik impliziert, um die Leistung der analogen Schaltungen zu verbessern. Die gleiche Technik kann auf Transistoren und Vakuumröhren angewendet werden, um die Schaltung leistungsmäßig zu verbessern. Das Wort Kaskode wurde im Jahr 1939 von Frederick Vinton Hunts und Roger Wayne Hickmans Artikel während der Diskussion von Spannungsstabilisatoranwendungen initiiert. In der Diskussion ging es darum, eine Methode vorzuschlagen, um die Pentode durch Kaskadierung zweier Trioden zu ersetzen. Bei der Kaskadierung werden zwei Transistoren entweder BJTs oder FETs verwendet, so dass eine Konfiguration als Eingangsstufe wirkt, deren Ausgang als Eingang für die Ausgangssammelkonfiguration bereitgestellt wird. Dieser Effekt kann durch die Verwendung eines Kaskodeverstärkers isoliert werden.
Was ist ein Kaskodeverstärker?
Wenn ein Verstärker aus BJTs besteht, ist die Eingangsstufe eine Common-Emitter-Konfiguration, die der gemeinsamen Basis zugeführt wird, an der der Ausgang gesammelt wird. Diese Art von Verstärker wird als Kaskodeverstärker bezeichnet. Sogar FETs können in Kaskodeverstärkern verwendet werden. In solchen Fällen wird der gemeinsame Emitter durch eine gemeinsame Quelle und eine gemeinsame Basis durch gemeinsame Gate-Konfigurationen ersetzt.
Die Eigenschaften aufgrund der Kaskadierung von Verstärkern sind:
- Die Impedanzen am Eingang und Ausgang sind hoch.
- Die Signalverstärkung erfährt unter hohen Bandbreiten, die das System besitzt.
- Die Isolation zwischen Eingang und Ausgang ist hoch.
Da es keine direkte Kommunikation oder Kopplung von Ausgang zu Eingang wegen der hohen Isolation führt den Miller-Effekt zu beseitigen.
Miller-Effekt
Es ist ein Phänomen, das hauptsächlich in Rückkopplungsschaltungen auftritt. Wenn der Spannungsverstärker invertiert, erhöht sich die äquivalente Kapazität am Eingang aufgrund der Kapazitätseffektverstärkung zwischen den Anschlüssen von Eingang und Ausgang. Diese Erhöhung des Kapazitätswerts wird als virtuelle Kapazität bezeichnet und kann zu einer Verringerung der Bandbreite führen. Um diese Situation zu überwinden, wird die Kaskadierungstechnik in Verstärkern verwendet.
Schaltplan des Kaskodeverstärkers
Eine Kaskodeverstärkerschaltung kann mithilfe von FETs mit zwei Konfigurationen wie Common Source und Drain entworfen werden. Da es sich um den zweistufigen Verstärkungsprozess handelt, ist die Eingangsstufe von gemeinsamer Quellenkonfiguration. Der Schaltplan des Kaskodeverstärkers mit FETs lautet
Kaskodeverstärker
Das Eingangssignal wird in der Anfangsphase an das Terminal-Gate angelegt. Die zweite Stufe, die Ausgangsstufe, die vom Ausgang der Anfangsstufe angesteuert wird, ist als gemeinsamer Drain ausgebildet. Der endgültige Ausgang wird von dem Drain-Anschluss gesammelt, an dem der Drain-Widerstand Rd angeschlossen ist.
Das Gate des FET der zweiten Stufe ist geerdet. Der Wert der Source-Spannung des FET der zweiten Stufe ist also äquivalent zur Drain-Spannung des FET der ersten Stufe geblieben.
FET in der zweiten Stufe bietet einen niedrigen Widerstandspfad zum FET der ersten Stufe. Aufgrund dieses geringen Widerstands wird die Verstärkung des FET in der ersten Stufe verringert, was indirekt den Miller-Effekt verringert. Dadurch wird die Bandbreite verbessert. Die Gesamtverstärkung wird nicht beeinträchtigt, da sie in der zweiten Stufe durch den FET kompensiert wird.
Da die Spannung an der Source und dem Drain des FET der ersten Stufe, des Gatters und der Source-Anschlüsse des FET der zweiten Stufe nahezu konstant ist. Daher ihr nichts zu befürchten. Diese Art von Bedingungen führt zur Isolierung der Situation, die als Miller-Effekt bezeichnet wird.
Vor- und Nachteile des Kaskodeverstärkers
Die Vorteile des Kaskodeverstärkers sind:
- Die Bandbreite ist aufgrund der Eliminierung des Miller-Effekts hoch.
- Aufgrund der Kaskodeverbindung zwischen zwei Transistoren ist die Gesamtverstärkung des Systems hoch.
- Sogar die Teile der Zählung für beide Transistoren sind niedrig.
Die Nachteile dieser Verstärker sind:
- Das Vorhandensein von zwei Transistoren erfordert eine hohe Spannungsversorgung.
- Der ausreichende Betrag der Drain-Source-Spannung muss sowohl dem Transistor, der anschlägt, als auch der Grenze der Versorgungsspannung zugeführt werden.
Anwendungen des Kaskodeverstärkers
Die Anwendungen dieser Verstärker sind:
- In den HF-Tunern werden Kaskodeverstärker verwendet.
- Amplitudenmodulationstechnik verwendet Kaskadierungstechnik
FAQs
1). Was bedeutet Kaskode?
Die Last im Verstärker ist vertikal gestapelt und wird als Kaskodeverbindung bezeichnet. Die erste Stufenkonfiguration ist parallel zur zweiten Stufenkonfiguration des Transistors geschaltet. Um direkte Rückkopplungen vom Ausgang zum Eingang zu isolieren und zu vermeiden. Diese Art der Verbindung wird als Kaskode bezeichnet.
2). Was ist der Unterschied zwischen Cascade und Cascade ?
Bei der Kaskadenschaltung handelt es sich um die Reihenschaltung zwischen den Transistoren. Bei der zweistufigen Verstärkung wird der Ausgang der ersten Stufe als Eingang für die zweite Stufe bereitgestellt, und weiter für n-Stufen setzt sich diese Kette fort.
Bei der Kaskodeschaltung geht es um die Parallelschaltung zwischen den Transistoren der Mehrstufen. Es gibt nur einen gemeinsamen Emitterkonfigurationstransistor, der den Transistor mit der Konfiguration der gemeinsamen Basis ansteuert. Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen Kaskade und Kaskade.
3). Warum verwenden wir einen Kaskodeverstärker?
Um hohe Impedanzen, Bandbreite, Gesamtverstärkung und vor allem die Verstärkung vor dem Miller-Effekt zu schützen, werden diese Verstärker verwendet.
4). Was meinst du mit Rückkopplung im Verstärker?
Der Prozess, bei dem die erzeugte Ausgabe an den Eingang zurückgeführt wird, wird als Rückkopplung bezeichnet. Dieser Prozess ist in Verstärkern beliebt, um seinen Betrieb stabil zu machen, sowie Rauschen, das vom System reduziert werden kann.
5). Was ist Miller Voltage?
Wenn sich die Spannung zwischen Gate und Drain-Anschluss dem Wert Null nähert, besteht die Möglichkeit, dass der Übergang seinen Höhepunkt erreicht. In dieser Situation tritt der Miller-Effekt auf und diese Art von Spannung wird als Miller-Spannung bezeichnet.
Kaskodeverstärker werden jedoch weiter in zwei Typen eingeteilt. Sie sind gefaltet und bimos Kaskode Verstärker. Basierend auf den Anforderungen an Verstärkung, Bandbreite und Impedanzkriterien wird der Typ für Anwendungen ausgewählt. Können Sie beschreiben, wie Verstärkung und Bandbreite mit diesen Verstärkern zusammenhängen?