home Teknologi Manufaktur Peralatan Manufaktur
Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Penguat Cascode

Sementara penguat C-B (basis umum) dikenal untuk bandwidth yang lebih lebar daripada konfigurasi C-E (pemancar umum), impedansi input rendah (10s ) dari C-B adalah batasan untuk banyak aplikasi. Solusinya adalah mendahului tahap C-B dengan tahap C-E gain rendah yang memiliki impedansi masukan (kΩs) yang cukup tinggi.

Tahapnya ada di kode kas Konfigurasi ditumpuk secara seri, bukan berjenjang untuk rantai amplifier standar.

"Kapasitor digabungkan tiga tahap penguat emitor bersama" Kapasitor digabungkan untuk contoh kaskade. Konfigurasi penguat cascode memiliki bandwidth yang lebar dan impedansi input yang cukup tinggi.

Penguat cascode adalah gabungan emitor-bersama dan basis-bersama. Ini adalah sirkuit AC yang setara dengan baterai dan kapasitor yang diganti dengan sirkuit pendek.

Kapasitas Bandwidth dan Efek Miller

Kunci untuk memahami lebar pita konfigurasi cascode adalah Efek Miller . Efek Miller adalah perkalian dari kapasitansi basis kolektor yang merampok bandwidth dengan penguatan tegangan A v . Kapasitansi C-B ini lebih kecil dari kapasitansi E-B. Jadi, orang akan berpikir bahwa kapasitansi C-B akan memiliki pengaruh yang kecil. Namun, dalam konfigurasi C-E, sinyal keluaran kolektor tidak sefasa dengan masukan di basis. Sinyal kolektor yang digabungkan kembali secara kapasitif berlawanan dengan sinyal dasar. Selain itu, umpan balik kolektor (1-Av) kali lebih besar dari sinyal dasar. Perlu diingat bahwa Av adalah bilangan negatif untuk penguat C-E pembalik. Jadi, kapasitansi C-B kecil muncul (1+|Av|) kali lebih besar dari nilai sebenarnya. Umpan balik pengurang penguatan kapasitif ini meningkat seiring frekuensi, mengurangi respons frekuensi tinggi dari penguat C-E.

Perkiraan penguatan tegangan penguat C-E pada Gambar di bawah adalah -RL/rEE. Arus emitor diatur ke 1,0 mA dengan membias. REE=26mV/IE =26mV/1.0mA =26 . Jadi, Av =-RL/REE =-4700/26 =-181. Daftar lembar data pn2222 Ccbo =8 pF.[FAR] Kapasitansi miller adalah Ccbo(1-Av). Gain Av =-181, negatif karena merupakan gain pembalik. Cmiller =Ccbo(1-Av) =8pF(1-(-181)=1456pF

Konfigurasi common-base tidak tunduk pada efek Miller karena basis ground melindungi sinyal kolektor agar tidak diumpankan kembali ke input emitor. Dengan demikian, penguat C-B memiliki respons frekuensi tinggi yang lebih baik. Untuk memiliki impedansi masukan yang cukup tinggi, tahap CE masih diinginkan. Kuncinya adalah mengurangi penguatan (menjadi sekitar 1) tahap C-E yang mengurangi umpan balik C-B efek Miller menjadi 1·CCBO. Umpan balik C-B total adalah kapasitansi umpan balik 1·CCB ditambah kapasitansi CCB aktual untuk total 2·CCBO. Ini adalah pengurangan yang cukup besar dari 181·CCBO. Kapasitansi miller untuk penguatan -2 tahap C-E adalah Cmiller =Ccbo(1-Av)=Cmiller =Ccbo(1-(-1)) =Ccbo·2.

Cara untuk mengurangi gain emitor bersama adalah dengan mengurangi tahanan beban. Gain penguat C-E kira-kira RC/RE. Resistansi emitor internal rEE pada arus emitor 1mA adalah 26Ω. Untuk detail tentang 26Ω, lihat “Derivasi dari REE”, lihat REE. Beban kolektor RC adalah resistansi emitor tahap C-B yang memuat tahap CE, 26Ω lagi. Gain CE gain amplifier kira-kira Av =RC/RE=26/26=1. Kapasitansi Miller ini adalah Cmiller =Ccbo(1-Av) =8pF(1-(-1)=16pF. Sekarang kita memiliki tahap CE impedansi masukan yang cukup tinggi tanpa mengalami efek Miller, tetapi tidak ada penguatan tegangan CE dB. Tahap CB memberikan penguatan tegangan tinggi, AV =-181. Penguatan arus cascode adalah dari tahap CE, 1 untuk CB, secara keseluruhan. Dengan demikian, cascode memiliki impedansi input CE yang cukup tinggi, penguatan yang baik, dan bandwidth yang baik dari CB.

SPICE:Cascode dan emitor umum untuk perbandingan.

Kode Kas Vs. Perbandingan Amplifier Common-Emitter

Versi SPICE dari kedua penguat cascode, dan sebagai perbandingan, penguat common-emitter ditunjukkan pada Gambar di atas. Netlistnya ada di Tabel di bawah ini. Sumber AC V3 menggerakkan kedua amplifier melalui node 4. Resistor bias untuk rangkaian ini dihitung dalam contoh cascode masalah.

bentuk gelombang SPICE. Perhatikan bahwa Input dikalikan dengan 10 untuk visibilitas.

Netlist SPICE untuk mencetak tegangan input dan output AC.

*Sirkuit SPICE <03502.eps> dari XCircuit v3.20 V1 19 0 10 Q1 13 15 0 q2n2222 Q2 3 2 A q2n2222 R1 19 13 4.7k V2 ​​16 0 1.5 C1 4 15 10n R2 15 16 80k Q3 A 5 0 q2n2222 V3 4 6 SIN(0 0.1 1k) ac 1 R3 1 2 80k R4 3 9 4.7k C2 2 0 10n C3 4 5 10n R5 5 6 80k V4 1 0 11.5 V5 9 0 20 V6 6 0 1.5 .model q2n2222 npn (is=19f bf=150 + vaf=100 ikf=0.18 ise=50p ne=2.5 br=7.5 + var=6.4 ikr=12m isc=8.7p nc=1.2 rb=50 + re=0.4 rc=0.3 cje=26p tf=0.5 n + cjc=11p tr=7n xtb=1.5 kf=0.032f af=1) .tran 1u 5m .AC DES 10 1k 100Meg .end

Bentuk gelombang pada Gambar di atas menunjukkan operasi tahap cascode. Sinyal input ditampilkan dikalikan dengan 10 sehingga dapat ditampilkan dengan output. Perhatikan bahwa baik keluaran Cascode, Common-emitter, dan Va (titik perantara) dibalik dari masukan. Baik Cascode dan Common emitor memiliki keluaran amplitudo yang besar. Titik Va memiliki level DC sekitar 10V, sekitar setengah jalan antara 20V dan ground. Sinyal lebih besar dari yang dapat diperhitungkan oleh penguatan CE sebesar 1, Ini tiga kali lebih besar dari yang diharapkan.

Cascode vs bandwidth emitor umum.

Catatan:Tampaknya bagian laman ini bermasalah dan perlu direvisi. Silakan lihat komentar di bagian bawah halaman untuk informasi lebih lanjut.

Gambar di atas menunjukkan respons frekuensi untuk kedua penguat cascode dan emitor-bersama. Pernyataan SPICE yang bertanggung jawab atas analisis AC, diambil dari daftar:

V3 4 6 SIN(0 0,1 1k) ac 1 .AC DES 10 1k 100Meg

Perhatikan bahwa "ac 1" diperlukan di akhir pernyataan V3. Cascode memiliki gain mid-band yang sedikit lebih baik. Namun, kami terutama mencari bandwidth yang diukur pada titik -3dB, turun dari gain midband untuk setiap amplifier. Hal ini ditunjukkan oleh garis solid vertikal pada Gambar di atas. Dimungkinkan juga untuk mencetak data yang diinginkan dari pala ke layar, penampil grafis SPICE (perintah, baris pertama):

pala 6 -> frekuensi cetak db(vm(3)) db(vm(13)) Frekuensi indeks db(vm(3)) db(vm(13)) 22 0,158MHz 47,54 45,41 33 1,995MHz 46,95 42,06 37 5.012MHz 44.63 36.17

Indeks 22 memberikan penguatan dB midband untuk Cascode vm(3)=47.5dB dan Common-emitter vm(13)=45.4dB. Dari banyak baris yang dicetak, Indeks 33 adalah yang paling dekat dengan penurunan 3dB dari 45.4dB pada 42.0dB untuk sirkuit Common-emitter. Frekuensi Indeks 33 yang sesuai adalah sekitar 2Mhz, bandwidth emitor bersama. Indeks 37 vm(3)=44.6db kira-kira turun 3db dari 47.5db. Frekuensi Index37 yang sesuai adalah 5Mhz, bandwidth cascode. Dengan demikian, penguat cascode memiliki bandwidth yang lebih luas. Kami tidak peduli dengan degradasi frekuensi rendah dari gain. Itu karena kapasitor, yang bisa diperbaiki dengan yang lebih besar. Bandwith 5MHz dari contoh cascode kami, meskipun lebih baik daripada contoh emitor umum, tidak cocok untuk penguat RF (frekuensi radio). Sepasang transistor RF atau microwave dengan kapasitansi interelektroda yang lebih rendah harus digunakan untuk bandwidth yang lebih tinggi. Sebelum penemuan MOSFET gerbang ganda RF, penguat cascode BJT dapat ditemukan di TV tuner UHF (frekuensi ultra tinggi).

TINJAUAN

  • Sebuah kode kas penguat terdiri dari tahap common-emitter yang dimuat oleh emitor dari tahap common-base.
  • Tahap C-E yang sarat muatan memiliki perolehan rendah 1, mengatasi Efek Miller
  • Penguat cascode memiliki penguatan tinggi, impedansi input cukup tinggi, impedansi output tinggi, dan bandwidth tinggi.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

  • Lembar Kerja Amplifier BJT Kelas A

Teknologi Industri

  • Proses manufaktur
  • pencetakan 3D
  • Sistem Kontrol Otomatisasi
  • Teknologi Industri
    1. Penguat Multi-Tahap
    2. IC 555
    3. Rumus Kuadrat
    4. Penguat Sumber Umum (JFET)
    5. Penguat saluran umum (JFET)
    6. Penguat Common-gate (JFET)
    7. Penguat Sumber Umum (IGFET)
    8. Penguat Common-drain (IGFET)
    9. Penguat Common-gate (IGFET)
    10. Tren Dekat Pantai:Akankah Kerugian China Menjadi Keuntungan Meksiko?