Каскодный усилитель

Единственно удачным решением является замена линейного резистора дифференциальным сопротивлением сток – исток в пологой области транзистора того же типа проводимости. В этом случае, при сохранении величины режимного тока, эффективное значение дифференциального сопротивления в истоке очень велико и равно . Это решение ценно также тем, что при этом входным транзистором каскада является именно нижний транзистор со своей исходной крутизной, не деградированной из-за включения токоограничивающего резистора в исток. Такой усилительный каскад называется каскодным и изображен на рис. 18.

Рис. 3.21: Простейший каскодный усилитель с идеальной токовой нагрузкой: (а) электрическая схема; (b) малосигнальная эквивалентная схема

На затворе каскодного транзистора поддерживается постоянное напряжение определяющее напряжение сток-исток входного транзистора , при котором этот транзистор при любых входных напряжениях должен находиться в пологой области ВАХ. Выходное сопротивление каскада легко получается из выражения (3.70):

(3.71)

Низкочастотный (статический) коэффициент усиления каскодного усилителя с идеальной токовой нагрузкой:

(3.72)

Поскольку КМДП аналоговые схемы проектируются только на базе КМДП технологий с большими собственными коэффициентами усиления транзисторов, т.е. , то в выражении (3.72) можно произвести упрощения:

(3.73)

Итак, коэффициент усиления каскодного усилителя с идеальной токовой нагрузкой практически равен произведению собственных коэффициентов усиления транзисторов каскодной пары.

Отметим, что коэффициент усиления получился таким же, как у двухкаскадного усилителя, состоящего из двух простейших каскадов с идеальными источниками тока в нагрузках, т.е. произведению собственных коэффициентов усиления транзисторов. В отличие от двухкаскадного усилителя, потребляющего ток, равный сумме режимных токов обоих каскадов, каскодный усилитель является однокаскадным, и его потребление определяется единственным режимным током.