Configuracion Cascodo

Configuracion Cascodo

Resumen
El Cascodo es un amplificador de 2 etapas compuesto de una transconductancia amplificada seguida por un buffer de corriente. Comparado con un amplificador de 1 etapa, esta combinación tiene 1 o mas de las sgtes ventajas: alto aislamiento entre entrada y salida, alta impedancia de entrada, alta impedancia de salida, elevada ganancia o gran ancho de banda. Enlos circuitos modernos, el cascodo es compuesto por 2 transistores (en particular para este proyecto en BJT) con uno de ellos operando como emisor común y el otro como base común. Este mejora el aislamiento de entrada-salida, pues no esta acoplado directo de la entrada a la salida, lo que contribuye a un mayor ancho de banda.
I) INTRODUCCION
El cascodo es una técnica universal para mejorar elrendimiento de circuitos analógicos. La palabra "cascodo" es una contracción de la frase "en cascada al cátodo". Fue utilizado por primera vez en un artículo de F.V. Hunt y Hickman RW en 1939, en una discusión para su aplicación en los estabilizadores de baja tensión, es decir, con la capacidad que tiene una fuente de alimentación de regular la tensión solicitada con independencia de la corrienteque se le sea solicitada. Esta configuración, además de ser un transistor muy estable presenta una importante diferencia con la configuración EC, que es un ancho de banda mucho mayor.
II) PROBLEMA DE DISEÑO
Diseñe el amplificador Cascodo de la figura, empleando BJT. Determine ancho de banda BW considere una frecuencia de corte baja en 50 Hz. Diseñe para Av = 100, una carga RL = 1kΩ. Use Vcc = 48V.

Figura 1. Problema de diseño

III) ANALISIS
Primero que todo, se ve que este dispositivo, se compone a grandes rasgos de un amplificador Emisor común que acciona a su vez un amplificador Base Común conectador por acoplamiento directo, es decir, la salida del Emisor común es la entrada de la Base Común sin el uso de capacitores. Debido a esto el amplificador en acoplamiento directo tieneuna buena respuesta en frecuencia puesto que no hay capacitores es decir, no hay elementos sensitivos a la frecuencia.

Pequeña señal
Ahora, hay que considerar los capacitores en corto circuito. Debido a esto, no se considera en este circuito equivalente la resistencia Re, ya que la corriente siempre elige el camino mas fácil, es decir, por el corto circuito que aparece en el condensador CE ,obteniéndose el siguiente circuito equivalente:

Figura 2. Circuito equivalente para pequeña señal.

Las relaciones entre las variables de entrada  con las de la salida , se deducen directamente de la Ley de Ohm. Esto es:


Definiéndose además la ganancia en corriente y voltaje como:


Se hace un divisor de corriente para obtener .

Como el paralelo de las resistencias  y son mucho más grandes que , se puede hacer esta aproximación.
Ahora, para obtener  se hace una segunda división de corriente y como , se tiene que

En vista de que la corriente de colector en cada transistor es igual, es decir,
, la corriente de carga queda como:



Reemplazando ahora las ecuaciones (5) y (6) en (3), tenemos:


Ahora, expresamos la resistencia de entradade la forma

Donde se pudo hacer esta aproximación, debido a que  es mucho mas pequeña que , y poder asi simplificar cálculos.
La ganancia en voltaje (impuesta por el diseño), se puede reescribiendo las ecuaciones (1) y (2) e incluyendo la ecuación de ganancia de corriente (7), resultando:

Finalmente. La resistencia de salida es de  .Puesto que  es mucho mas grande que  es quese puede hacer esta aproximación.
Como se puede ver, esta fórmula de ganancia es la misma que la de un Emisor común. Estos resultados, nos hace pensar el real papel que “juega ” la parte de la Base común en el montaje de este dispositivo. Por ahora, no podemos aventurar ninguna posible respuesta.
Polarización del transistor
Como en estos dispositivos, se asume que la corriente de colector es...