Amplificadores en Conexión
Cascode
Limitaciones de un solo
amplificador
• Muchas veces la amplificación deseada
no puede ser suplida por una sola etapa
de amplificación, o bien los requerimientos
en ciertas frecuencias no se logran de
manera correcta con sólo una etapa.
• Al utilizar varias etapas, éstas
generalmente difieren unas de otras, ya
que cada una de ellas llena un propósito
específico.
Amplificador de Tres Etapas
Ancho de Banda del
Amplificador
• La magnitud de la respuesta del
amplificador se mantiene en su máximo
constante en un ancho de banda
específico (entre ω1 y ω2) y fuera de este
rango se presenta una disminución en la
ganancia, y por ende una distorsión en la
señal de salida con respecto a la señal de
entrada
Respuesta Típica del Amplificador en Cuanto
Magnitud en Función de la Frecuencia
Respuesta en Alta Frecuencia y Efecto de
Miller
• La respuesta en alta frecuencia de un
transistor amplificador discreto está
determinado por la capacitancia interna de
sí mismo
Modelo de alta frecuencia para un BJT
C gs 
1
2 · f T ·h ib

I CQ
52 · · f T x10
3
Amplificador de Emisor Común
f High 
1
2  ( R in R i )( C gs  C gd (1  A v ))
Amplificador de Colector Común
f High 
1
2  C gd ·R B  ( R E R L ) R i
Amplificador de Base Común
f High 
1
2  ·C gs ( h ib R E R i )
Configuración de Amplificación Cascode
(cascaded cathode)
Concepto General
• Combinar la alta impedancia de entrada y la
gran
transconductancia
mediante
configuración de emisor común, con la
respuesta a altas frecuencias y la propiedad
de ser un buffer de corriente de la
configuración base común.
• Con la configuración cascode se puede
obtener una ancho de banda mayor
(comparado con la configuración E.C.), pero
con la misma ganancia en DC, o bien, se
puede alterar la ganancia y mantener el
ancho de banda.
Configuración Cascode Complementaria
Circuito Equivalente de C.D
i E 1  iC 2
iC 1  i E 2
i E 1  iC 1
 i E1  iC 2
iC 1 
I E1 
V B1 
V CC  V C 2 E 1
RC  R E
V B 1  V BE
RE
R1
R1  R 2  R 3
·V CC
Análisis en CA del Circuito Amplificador en
Configuración Cascode
Análisis en Pequeña Señal del Circuito
Amplificador en Configuración Cascode
AV 
VL
Vs

VL
V cb 2
·
V cb 2
V eb 2
·
V eb 2
V ce 1
·
V ce 1
V be 1
·
V be 1
Vs
Ejemplo 12.4. (Solución mediante modelo híbrido equivalente para pequeña señal)
A partir del análisis C.D. se obtiene:
Con la intención de facilitar el análisis, se desprecia las
corrientes de base de cada transistor. Es así como del
circuito equivalente anterior se obtiene una expresión
válida para IE1, realizando las consideraciones necesarias
(IE1 ≈ IC2):
V B1 
V B1 
I E1 
I E1 
RB3
R B1  R B 2  R B 3
4 . 7 x10
3
 V CC
3
3
6 . 8 x10  5 . 6 x10  4 . 7 x10
V B 1  V BE
RE
4 . 95  0 . 7
1 . 1 x10
3
 3 . 864 mA
3
 18  4 . 95 V
Luego partir del análisis C.A. se obtiene el siguiente equivalente:
Así pues, el modelo híbrido equivalente para pequeña señal es el siguiente:
A partir del cual el cálculo de Zi y Zo se obtiene directamente, basándose
en los resultados de la polarización C.D. calculados anteriormente.
Z i  R B 2 R B 3 hie
Z o  RC
hie   re
re 
26 mV
I E1

26 mV
 6 . 729 
3 . 864 mA
 hie  200  6 . 729  1 . 346 k 
 Z i  5 . 6 k 4 . 7 k 1 . 346 k  881 . 5 
 Z o  1 .8 k 
Para calcular Av y Ai se utilizan las expresiones que se presentan a continuación:
hfb ( R C R L ) hfe ( hib )
R B 2 R B 3 hie
Av 


hib
hie
R B 2 R B 3 hie  R S
Ai 
RC
RC  R L
( hfb )  ( hfe ) 
R B 2 R B 3 hie
R B 2 R B 3 hie  hie
Sin embargo, puesto que no se encuentran presentes
RS y RL, las expresiones se reducen a lo siguiente:
A v  hfb ( R C ) 
Ai  hfb  ( hfe ) 
hfe
hie
R B 2 R B 3 hie
R B 2 R B 3 hie  hie
Donde:
hfb     

 1
 
200
  0 . 995
201
hfe    200
De ahí que:
3
Av   0 . 995 ( 1 . 8 x10 ) 
Ai   0 . 995  ( 200 ) 
200
1 . 346 x10
3
  266 . 12
881 . 5
881 . 5  1 . 346 x10
3
  78 . 75
Segundo ejemplo, modelo π
• Considere un amplificador bipolar cascode
polarizado con una corriente de 1mA. Los
transistores usados tienen β = 100, ro = 100 KΩ,
C  = 14 pF, C  = 2 pF, C Cs = 0, y r X= 50 Ω.
• El amplificador es alimentado con una fuente
que con una R sig = 4 KΩ. La resistencia de carga
R L = 2,4 KΩ. Encuentre la ganancia de baja
frecuencia A , y estime el valor de la frecuencia
f
para -3 dB.
M
H
Circuito para ejemplo 2
Ecuaciones en el circuito
Resultados
r 


gm
AM  
AM  

I E / VT
  re  100 
r
r  rx  R señal
2 ,5 k 
2 ,5 k   100 k   4 k 
 2 ,5 k 
1mA
 g m   ro // R L 
 40 m
A M   36 , 6 V
25 mV
A
V
V
100
 100 k  // 2 , 4 k  
Resultados
R ' señal  r //  rx  R señal   2 ,5 k  // 50   4 k  
R ' señal  R 1  1,55 k 
RC1
RC 1


ro  R L

 ro 1 // re 2 



r

R
/


1
L
 o


100 k  
100 k   2 , 4 k 
 100 k  //

  1k 
101  100 k   2 , 4 k  / 101  
R  1  R ' señal 1  g m 1 R C 1   R C 1
R1
A


 1,55 k   1  40 m 1k    1k 
V


R  1  64 ,55 k 
Resultados
R sal   ro  100  100 k   10 M 
 H  C  1 R  1  C  1 R  1  C cs 1  C  2 R C 1  C L  C cs 2  C  2  R L // R sal 
 H  14 pF  1,55 k   2 pF  64 ,55 k   0 pF  14 pF 1k 
 0 pF  0 pF  2 pF
2 , 4 k  // 10 M  
 H  169 , 6 ns
fH 
1
2  H

1
2   169 , 6 ns
f H  939 kHz
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