Amplificador cascodo FET

Una aplicación en la que se encuentra la configuración en compuerta común es el amplificador cascodo, comúnmente utilizado en aplicaciones de radiofrecuencia. Un amplificador cascodo es uno en el cual un amplificador en fuente común y un amplificador en compuerta común están conectados en serie. También se pueden utilizar BJT para formar amplificadores cascodo (uno en emisor común y uno en base común). En la figura muestra un circuito amplificador cascodo con JFET en fuente común. La etapa de entrada es un amplificador en fuente común y su carga es un amplificador en compuerta común conectado al circuito de drenaje.

El amplificador cascodo que utiliza JFET proporciona una resistencia de entrada muy alta y reduce significativamente los efectos capacitivos, lo que le permite operar a frecuencias mucho más altas que un amplificador en fuente común solo. Las capacitancias internas, las cuales existen en todo tipo de transistor, se vuelven significativas a frecuencias altas y reducen la ganancia de los amplificadores inversores como lo describe el efecto Miller. La primera etapa es un amplificador en fuente común que invierte la señal. No obstante, la ganancia

es muy baja debido a la baja resistencia de entrada del amplificador en compuerta común que está excitando. En consecuencia, el efecto de las capacitancias internas en la respuesta a alta frecuencia es muy pequeña. La segunda etapa es un amplificador en compuerta común que no invierte la señal, así que puede tener una alta ganancia sin que se degrade la respuesta a alta frecuencia. La combinación de los dos amplificadores aporta lo mejor de ambos circuitos, lo que produce una alta ganancia, una alta resistencia de entrada y una excelente respuesta en alta frecuencia.

La ganancia de voltaje del amplificador cascodo de la figura es un producto de las ganancias tanto de la etapa en fuente común como de la etapa en compuerta común. Sin embargo, como

ya se mencionó, la ganancia es provista principalmente por el amplificador en compuerta común.

Puesto que la Rd de la etapa de amplificador en fuente común es la resistencia de entrada de la etapa de compuerta común y XL es la reactancia del inductor en el drenaje de la etapa en compuerta común, la ganancia de voltaje es

suponiendo que la transconductancias de ambos transistores son aproximadamente iguales. La ecuación indica que la ganancia de voltaje se incrementa con la frecuencia porque XL se incrementa. Conforme la frecuencia continúa aumentando, a la larga los efectos de la capacitancia se vuelven suficientemente significativos para comenzar a reducir la ganancia. La resistencia de entrada al amplificador cascodo es la resistencia de entrada a la etapa de fuente común.

Ejemplo 1 de amplificador CASCODE con JFET

Es utilizado en previos para amplificadores de potencia con el fin de obtener altas ganancias de corriente principalmente.

ANALISIS DC :

Para condiciones de diseño tomamos:

LLEVANDO A LA GRAFICA Q1 :

Como podemos ver se encuentra dentro del punto de trabajo.

LLEVANDO A LA GRAFICA PARA Q2 :

COMO PODEMOS OBSERVAR SE ENCUENTRA DNTRO DEL PUNTO DE TRABAJO.

ANALISIS AC .

CONVIRTIENDO LAS FUENTES DE CORRIENTE EN FUENTES DE VOLTAJE

Tomando en cuenta que :

Tomando en cuenta que :

Ejemplo 2Para el amplificador cascodo de la siguiente figura, los transistores jfet son 2N5485 y tienen una gm(gfs) mínima de 3500 µS. Además, IGSS= -1 nA con VGS = 20 V. Si R3_10 MΩ y L=10 mH, determine la ganancia de voltaje y la resistencia de entrada a una frecuencia de 100 MHz.

Solución