接下來說說我在研究此 cascode電路時意外發現的功能:

他居然可以增加開環增益 (´・ω・`)

 

有cascode.png沒有cascode.png

老規矩, 我們有圖比較好說故事

有沒有 cascode差在多了顆 C3電容, C3拿掉 T7便只剩分壓的功能。

 

這次做示範的放大器是以 T1為主元件的反向放大電路

T2與底下恆流源只做 Buffer來穩定輸出增益(不要跟著負載亂飄)

我們主要討論 T1, T2只是輔助功能大家看看就好!

我們直接上結論:

 

有cascode 增益.png沒有cascode 增益.png

上圖是有 cascode的測量結果;下圖是沒有的, 測量頻率為 20Hz~20kHz

看圖我們可以發現到, 有 cascode平均在 60dB左右, 而拿掉後增益僅剩 20dB

差了 40dB!這到底是什麼魔法!?

.

 

開始講解前要先複習一下基本的電晶體特性

電晶體是"電流輸出元件", 所以輸出都要想成電流訊號去模擬

差在BJT輸入是靠電流;FET是靠電壓訊號去換

解說1.png

畫面帶回我們有 cascode的這張電路

當輸入訊號 VG1, T1會在 Drain電阻 R2上流過一電流訊號 i1

而 R2上會產生 i1*R2的電壓訊號, 我們暫稱為 v1

v1過 T2後會"稍微"變小一點點 (因為Buffer增益略小於1)

 

解說2.png

接著 Cascode電路會開始做動

由 C3將剛剛產生的 v1經過 T7再輸出到 R2跟 T2的一腳

此時的訊號又過 T7這個Buffer, 增益一樣會小一點點, 就以 ~v1表示

 

解說3.png

有趣的變化從這邊開始出現了

記不記得我們剛剛說過:電晶體是電流輸出元件

T7輸出為電壓訊號, 並不會完全吃掉 i1; 也就是說,  i1依舊存在

而此時 i1*R2會從 ~v1為起點再往下 "蹬" v1 (i1*R2=v1)

此時會變成一個對地來說, 約為 2*v1大小的訊號

(此處簡稱為 ~2*v1)

 

解說4

重點是, 有趣的還沒結束

T7會重複相同的動作, 製造一個略小於 ~2*v1的訊號再回輸

最後便會得到相當可觀的電壓增益

.

這就是為什麼有無 Cascode增益可以差這麼多的原因

這樣動作的電路在電子學上稱作自舉電路(bootstrap)

屬於正回授的一種, 要稱作靴帶電路也可以

.

 

講到這邊算是說完目前的所有發現了

目前企劃將這三合一功能的電路納入開發中的耳擴套件

希望能幫現下稍微低迷的耳擴 DIY市場注入一點活水!

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