Каско́дный усили́тель — электронный усилитель , содержащий два активных трёхэлектродных элемента, первый из которых для малого сигнала включен по схеме с общим эмиттером (истоком — для полевых транзисторов , катодом — для электровакуумных триодов ), а второй — по схеме с общей базой (затвором, сеткой).

Каскодный усилитель обладает повышенной стабильностью работы и малой входной и проходной ёмкостью , расширенной полосой усиливаемых частот.

Название усилителя — акроним , произошло со времён ламповой схемотехники от соединения частей слов из словосочетания «КАСКад через катОД» ( англ. "CASCade to cathODE") . Иногда каскодный усилитель называют просто «каскод».

История

Впервые прямое соединение для прохождения сигнала с анода триода предыдущего усилительного каскада на катод последующего каскада предложили Р. У. Хикман ( англ. Hickman R. W.) и Ф. В. Хант ( англ. Hunt F. V.) в статье обсуждающей схемотехнику ламповых стабилизаторов напряжения , опубликованной в журнале «Review of Scientific Instruments» в 1939 году. и они же предложили термин «каскод», оговаривая, что термин новый и не принятый. Сейчас этот термин общепринят в электронике.

Принцип действия

Наиболее часто применяется комбинации ОЭ () — ОБ (). Это так называемая каскод-последовательная схема.

Поскольку входное сопротивление каскада с ОБ пренебрежимо мало по сравнению с выходным сопротивлением предыдущего каскада с ОЭ, то можно считать, что каскад ОЭ (в цепь коллектора которого включён эмиттер каскада ОБ) работает в режиме короткого замыкания на выходе для малого сигнала . При этом каскод усилитель обеспечивает усиление как идеализированный каскад ОЭ, в котором этот воображаемый транзистор имеет очень большое выходное коллекторное сопротивление, иначе говоря, коэффициент усиления каскода при прочих равных условиях выше, чем у реального каскада ОЭ, причём коэффициент усиления по напряжению увеличивается при увеличении коллекторного резистора и максимален при применении в качестве коллекторного резистора какого-либо электронного генератора тока , например, токового зеркала .

Главным преимуществом каскода является то, что его выход развязан от коллектора усилительного транзистора ОЭ и изменение нагрузки не влияет на коэффициент усиления β.

Следствием изолирования цепи коллектора ОЭ с помощью каскада ОБ является уменьшение входной ёмкости, а значит, увеличение входного сопротивления на высоких частотах (увеличение частотного диапазона каскода по сравнению с ОЭ). Кроме того, так как коллекторное напряжение каскада ОБ практически неизменно, это приводит к существенному ослаблению отрицательной обратной связи с выхода на вход усилителя через проходную ёмкость, что почти полностью подавляет нежелательное, с точки зрения усиления на высоких частотах, действие эффекта Миллера .

По вольт-амперным характеристикам и частотным свойствам каскод аналогичен ламповым тетродам и пентодам (в которых экранирующая и защитная сетки выполняют ту же роль, что и усилитель ОБ в каскоде — снижают ёмкость анод — управляющая сетка и подавляют эффект Миллера).

Каскодная схема широко применялась в ламповой высокочастотной технике, так, например, входной усилитель высокой частоты в блоках ПТК ламповых телевизоров часто выполнялся по этой схеме.

Примечания

Литература

• Степаненко И. П. . — издание 4-е, переработанное и дополненное. — М. : Энергия , 1977. — 672 с.
• Горошков Б. И. Элементы радиоэлектронных устройств (Справочник). — М. : Радио и связь, 1989.

Ссылки