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La Configuration Cascode : Augmentation de la Bande Passante et de la Résistance de Sortie dans les Amplificateurs

Dans le monde de l'électronique, les circuits amplificateurs jouent un rôle crucial dans le traitement des signaux. Bien que les transistors soient les chevaux de bataille de l'amplification, leurs limites intrinsèques peuvent parfois entraver leurs performances. Entrez la configuration cascode, une technique de circuit astucieuse qui améliore considérablement deux paramètres clés : la bande passante et la résistance de sortie.

Comprendre le Cascode

L'amplificateur cascode est une configuration à deux étages où le courant de sortie du premier étage est tamponné par un second étage. Cet étage tampon, généralement une base commune (pour les BJT) ou une porte commune (pour les FET), offre les avantages de performance cruciaux.

La Puissance du Cascode :

1. Bande Passante Augmentée : La configuration cascode minimise l'effet Miller, un phénomène qui réduit considérablement la bande passante des amplificateurs à un seul étage. L'effet Miller découle de la capacité de rétroaction entre l'entrée et la sortie d'un transistor, qui est amplifiée par le gain de l'amplificateur. En isolant l'entrée et la sortie avec l'étage base/porte commune, le cascode élimine efficacement cet effet, conduisant à une bande passante beaucoup plus large.

2. Résistance de Sortie Améliorée : La résistance de sortie d'un amplificateur cascode est considérablement plus élevée que celle d'un amplificateur à un seul étage. Ceci est dû au fait que l'étage base/porte commune agit comme une source de courant, fournissant une impédance de sortie élevée. Ceci est avantageux dans les circuits où une forte intensité du signal ou une résistance de charge élevée est requise.

Le Cascode en Action :

Les amplificateurs cascode sont couramment utilisés dans diverses applications, notamment :

• Amplificateurs à haute fréquence : La bande passante augmentée rend les amplificateurs cascode idéaux pour des applications telles que les amplificateurs RF et les circuits de communication fonctionnant à des fréquences élevées.
• Amplificateurs de puissance : La résistance de sortie élevée permet aux amplificateurs cascode de fournir une puissance substantielle aux charges avec une distorsion de signal minimale.
• Amplificateurs opérationnels (AOP) : Des étages cascode sont utilisés dans les étages d'entrée différentielle des AOP pour augmenter le gain en boucle ouverte et améliorer les performances globales.

Avantages et Inconvénients :

Bien que la configuration cascode présente de nombreux avantages, il existe également quelques inconvénients à prendre en compte :

• Complexité accrue : La configuration à deux étages ajoute à la complexité du circuit, nécessitant plus de composants et potentiellement des coûts de fabrication plus élevés.
• Gain réduit : La configuration cascode présente généralement un gain global légèrement inférieur à celui d'un amplificateur à un seul étage.

Conclusion :

L'amplificateur cascode est un outil puissant dans l'arsenal de l'ingénieur électronicien. Sa capacité à augmenter la bande passante et la résistance de sortie en fait un atout précieux dans une large gamme d'applications. Bien qu'il puisse introduire une complexité supplémentaire, les avantages de performance qu'il offre dépassent souvent les compromis, ce qui en fait une considération essentielle pour les conceptions d'amplificateurs à haute performance.