> Universidad Universidad Politécnica Politécnica Salesiana. Salesiana. Conexión tipo Cascode. Cascode. < 1
er"eo Sar"iento =ern3n Santia)o& hbermeos@est.ups.edu.ec 8aardo Calle C%ristian 5ste'an& cfajardoc@est.ups.edu.ec 8eióo $an avier 0oa,+a& jfeijool@est.ups.edu.ec jfeijool@est.ups.edu.ec 0lerena 4es-as 4ario Patricio& mllerena@est.ups.edu.ec 4énde+ Ordo?e+ 5d)ar *ndrés& emendezo@est.ups.edu.ec
CON5;I!N TIPO C*SCO5 Universidad Politcnica !alesiana. Abstract — The use of a cascode is a common technique to improve the performance of the analog circuit, applicable to both vacuum tubes and transistors. Resumen — El uso de un cascodo es una técnica común para mejorar mejorar el rendimient rendimiento o del circuito analógico, analógico, aplicable aplicable tanto a tubos de vacío los transistores.
I. I NTROUCCI!N a a"pli#icación deseada "$c%as veces no p$ede ser s$plida por $na sola etapa de a"pli#icación& o 'ien los re($eri"ientos en ciertas #rec$encias no se lo)ran de "anera correcta con sólo $na etapa. *l $tili+ar varias etapas& éstas )eneral"ente di#ieren $nas de otras& ,a ($e cada $na de ellas llena $n propósito espec-#ico. Con la conexión cascode se lo)ra $n acopla"iento "eorado& el $so de $n cascodo es $na técnic técnicaa co"/n co"/n para para "eora "eorarr el rendi" rendi"ien iento to del circ$i circ$ito to analó)ico& aplica'le tanto a t$'os de vac-o , los transistores. 0a pala'ra cascodo2 es $na contracción de la #rase en cascada al c3todo2.
0
8i). 9. Con#i)$ración cascode.
1. •
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II. 4*RCO T5!RICO 0a cone conexi xión ón casc cascod odee se cons constr tr$, $,ee a part partir ir de do doss transi transisto store ress en serie serie o $no enci"a enci"a de otro& otro& con $no ($e #$nciona co"o $n e"isor co"/n , el otro co"o $n 'ase co"/n. Us$al"ente& el a"pli#icador de la pri"era etapa es $n a"pli#icador de e"isor co"/n , la se)$nda es de 'ase co"/n. 5l colect colector or de $n transi transist stor or en #$nció #$nciónn de a"pli# a"pli#ica icador dor 6tra'aando en la +ona activa7 se conecta al e"isor de otro transistor ta"'ién tra'aando co"o a"pli#icador. a"pli#icador.
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0a con#i)$ración 'ase co"/n no tiene $na )anancia "$, "$, elev elevad adaa de'i de'ido do a ($ ($ee pres presen enta ta $n $naa 'aa 'aa i"pe i"peda danc ncia ia de entr entrad ada& a& pero pero esto esto se sol$ sol$ci cion onaa disponiendo de $na pre etapa la c$al a,$da "ediante la con#i)$ración de e"isor co"/n. Por lo tanto tanto esta esta con conexi exión ón propor proporcio ciona na $na alta alta i"pedancia de entrada , $na )anancia de voltae 'aa. Presen Presenta ta )an )ananc ancia ia de corrie corriente nte "3s )an )ananc ancia ia de voltae. 0o ($e se '$sca con esta con#i)$ración es ($e responda de "eor "anera a las #rec$encias altas& p$es c$ando se alcan+an alcan+an estas& dentro dentro del transistor transistor aparecen capacitancias internas por s$ co"posición #-sica. 5ste es el e#ecto 4iller. Para co"pensar estas capacitancias es ($e se $sa el a"pli#icador de 'ase co"/n& p$es esta otor)a& por s$ con#i)$ración& la propiedad de dis"in$ir "$c%o las capacitancias internas. 4eora el anc%o de 'anda. 8avorece la esta'ilidad de 'anda
III. CIRCUITO 5 * N:0ISIS
8i). 1. Con#i)$ración cascode.
1.
Caracter Característic ísticas as Principal Principales. es.
Análi Análisis sis en DC
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Pode"os decir ($e la i"pedancia de in)reso corresponde a la i"pedancia del e"isor es decir
onde sa'e"os ($e 8i). @. *n3lisis en C.
e la "is"a "anera pode"os decir ($e la i"pedancia de salida est3 de#inida por la resistencia de colector de la con#i)$ración en 'ase co"/n es decir
Co"o "encion3'a"os anterior"ente la )anancia de tensión total est3 de#inida por el prod$cto de la )anancia de tensión de la con#i)$ración 5"isor Co"/n , ase Co"/n al prod$cto de esto "$ltiplicado por el #actor al#a de in)reso 6D7. *nali+ando la )anancia de tensión del e($ivalente =i'rido tene"os Eanancia de tensión
".
Análisis en AC
onde
8i). A. *n3lisis en *C.
Eanancia de tensión total
Eanancia de corriente 8i). B. Circ$ito e($ivalente.
*l i)$al ($e la )anancia de tensión anali+ando la )anancia de corriente tene"os ($e
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onde
8i . H. Circ$ito an3lisis en C.
Eanancia de corriente total
@. 5e"plo cascode con T eter"inar la )anancia de tensión& )anancia de corriente& i"pedancias de entrada , salida del si)$iente a"pli#icador.
8i). . Circ$ito an3lisis en *C.
8i). F. Circ$ito cascode.
Con la intención de #acilitar el an3lisis& se desprecia las corrientes de 'ase de cada transistor. 5s as- co"o del circ$ito e($ivalente anterior se o'tiene $na expresión v3lida para I 51& reali+ando las consideraciones necesarias 6I 51 G IC97
> Universidad Politécnica Salesiana. Conexión tipo Cascode. < A P$esto ($e no se enc$entra presente la R0 ni rs las ec$aciones se red$cen a lo si)$iente
8i). 11. ia)ra"a de ode en d.
onde
8i). 19. ia)ra"a de 'ode& 3n)$lo de des#asa"iento.
Re"pla+ando valores o'tene"os
IJ. SI4U0*CION5S VCC 18V
RC1 1.8KΩ RB5 6.8KΩ VB2 V
IC2
+
3.635m
Q4
A
-
+
10.728
RB4 5.6KΩ VB1 V
J. CONC0USION5S 0os a"pli#icadores cascode o "$ltietapa son constr$idos con varios transistores , estos est3n acoplados entre si ,a sea de $na #or"a directa o ta"'ién con la a,$da de $n capacitor. 5l a"pli#icador tiene $na i"pedancia de entrada alta , cada $na de las etapas c$"ple con $n propósito espec-#ico para ($e el siste"a de a"pli#icación lo)re $nos res$ltados ópti"os en la salida. 5ste tipo de a"pli#icadores necesitan de dos con#i)$raciones en especial estas son la de e"isor co"/n se)$ida de la con#i)$ración 'ase co"/n& estas dos etapas acopladas lo)ran ($e el a"pli#icador cascode co"pense las i"pedancias de entrada , salida para $n #$nciona"iento re($erido. 5ste a"pli#icador per"ite tra'aar en altas #rec$encias en las c$ales nos per"ite red$cir el e#ecto 4iller. 0a "a)nit$d de resp$esta se "antiene en s$ "3xi"o constante de anc%o de 'anda M1 , M9 l$e)o de esto se distorsiona la se?al , 'aa la )anancia.
Q3 +
4.847
RB6
IE1
+
3.673m
4.7KΩ RE1 1.1kΩ
-
8i). K. Si"$lación& voltaes , corriente en C.
8i). 1L. Se?al de entrada , salida.
A
T%e cascode a"pli#iers or "$ltista)e are constr$cted it% several transistors and t%ese are co$pled to)et%er eit%er directl, or in a ell it% t%e aid o# a capacitor. T%e a"pli#ier %as a %i)% inp$t i"pedance and eac% o# t%e sta)es #$l#ills a speci#ic p$rpose #or %ic% t%e a"pli#ication s,ste" ac%ieves opti"al res$lts in t%e o$tp$t. S$c% a"pli#iers need especiall, t%ese to con#i)$rations are co""on e"itter #olloed ', t%e co""on 'ase con#i)$ration& t%ese to sta)es co$pled ac%ieve t%e cascode a"pli#ier co"pensates t%e inp$t and o$tp$t i"pedances #or a re($ired operation. T%is a"pli#ier can or at %i)% #re($encies %ic% allos $s to red$ce t%e 4iller e##ect. T%e "a)nit$de o# response is "aintained constant at its "axi"$" 'andidt% M1 M9 and a#ter t%is t%e si)nal and lo )ain is distorted.
> Universidad Politécnica Salesiana. Conexión tipo Cascode. < B R585R5NCI*S
1Q o,lestad Ro'ert& Teor-a de circ$itos , dispositivos electrónicos
