カスコード接続回路の基礎と考え方、ミラー効果が少なく、周波数特性がより、出力インピーダンスが高いなど

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更新日 2017-05-21 | 作成日 2008-01-12

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カスコード接続回路の基礎


1、カスコード接続回路の特徴

カスコード回路は主に3種類の使い方があります。 

1、高利得増幅器
   gmはそのままで出力インピーダンスのみ増強した増幅器
2、高周波回路
   Q1のミラー効果がなく周波数特性が向上する増幅器
3、定電流回路
   電源電圧の変動を抑えたカレントミラー

2、基本回路構成

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Fig.1 カスコード回路の基本形


Fig.1は最も簡単なカスコード回路で、Zは一般的な負荷を付けています。Zは抵抗でも、定電流源でも何でもかまいません。この回路の構成としては、エミッタ接地回路の負荷にベース接地回路がつながる構成です。

Q2のベースはAC的に接地されているので、ベース接地回路のところで勉強した特長がそのまま生かされる回路形式です。ここからが重要です。Q1のエミッタ接地回路はVin電圧をgmVinでQ2のエミッタ電流に変換します。ここがポイントです。このQ2のエミッタ電流はQ2のコレクタ電流となり、負荷Zで出力電圧に変換されます。これがカスコード回路の基本動作です。

3、カスコード回路の特徴

basic_casco1.JPG

Fig.1 カスコード回路の基本形

Q1のミラー効果が少ない

通常のエミッタ接地回路では、Q1のベース・コレクタ間の容量が、Q1のゲイン倍されて見えるミラー効果があり、周波数特性を悪化させます。ところが、Fig.1のカスコード回路の場合、Q1のコレクタ側の負荷は、トランジスタQ2のエミッタとなるため、Q1のゲインは約1倍です。そのため、カスコード回路ではミラー効果は激減します。


Q2のコレクタからQ1側を見たインピーダンスが高い

Q2はベース接地回路です。Q2のコレクタ側からQ1側を見たインピーダンスはβが十分大きければro2(1+gmro1)倍された値になり、Q2のコレクタ側から見たインピーダンスは増大します。

この回路の計算方法は システムLSIのためのアナログ集積回路設計技術〈上〉 などが詳しいです。

以上、二つの特徴を説明してみましたが、周波数特性もよく、出力インピーダンスが高くできるこの構成は非常に優れていると考えられます。ただし、この回路はカスコード(縦積み)しているため、使える動作範囲が狭いという欠点があるので注意が必要です。

4、まとめ

エミッタ接地回路やベース接地回路単体の動作が理解できてくれば、この様な組み合わせ回路もぜんぜん難しくないですよね?。回路規模が大きくなっていっても、やはりこれと同じことが言えます。以上の理由より、基本コンポーネントは重要なので、十分理解出来るまで勉強していきましょう。やはり基本的なことが一番重要です。

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