最近想作cathode follower power amplifier 會用到cascode voltage 放大,先作功課。
2004年diy的 shunt-feed E509用cascode,貼在
2. Cascode input stage:
cascode線路架構簡單說是兩階段放大,直接上下串接。
第一階段:
下頭的輸入放大是傳統的共陰common cathode,如下圖V1b, 把R14/15當自立偏壓的陰極電阻,把上頭的V1a + R16當成屏極主動方式負載。
第二階段:
上頭的V1a是共柵極common grid放大。
下頭的V1b+R14/15構成主動方式的陰極,透過C12, 第一階段的輸出是跟共地短路的,而交由common grid方式再放大一次,它的負載是R16。
cascode 是整體兩段放大倍數最大,趨近於gm*R16, 交聯電容最少,缺點是輸出阻抗最大。
本文最後貼有英國佬Morgen Jones的詳細分析。
這是抄用現成 Jones低屏壓 75 V, 低屏流1.5 ma的工作點。
當時雖然不解為何不用高屏流,但也沒有深究分析。
因為照說 Voltage Gain ( V.G.) 約等於 互導 乘以 負載,即 V.G.=Gm*RL,取高屏流 mA、高Gm mA/V工作點,換上低的RL,可以保有一樣的V.G.,卻有低輸出阻抗的好處。
現在詳細追究,先看看網路公佈的6DJ8=E88CC的靜態特性。
http://frank.pocnet.net/sheets/009/e/E88CC.pdf
看下圖,150v 跟 90v,水平線屏流Ig變化 0-20 mA時:
放大率 amplification factor mu 沒什麼變化。
偏壓Vg -V直線下降,
互導S(=G) mA/V,直線上升
內阻 R (Ohm ), 0-5 mA之間是很高,超過 10 mA時才下降平穩。
屏壓低,除了偏壓無法下探,容許輸入訊源過載之外,均比 高屏壓有利。
意即,條件許可的話,儘量採取低的屏壓工作點,採取高屏流mA為是。
Philips還公佈cascode 屏壓 90V的特性如下 B線,我想以 Ia=15 mA, Eg= -1.2 V應該不錯,會比 5 mA以下好很多。
套用Jones的計算式(改寫如下 a, b, c), 計算比較兩個工作點的V.G.
可有大略的結論:
V.G. 粗估= S (或 G =mA/V)*RL (屏負載= k-Ohms), 再打 85折。
因此 cascode 輸出阻抗大約是 = RL//0.85RL =0.45*RL
又及:
Jones 先生提到 上管的V.G.可以在Va-Ia特性線上畫一條負載線,推算出來。把整體V.G.除與上管的V.G.就得知下管的V.G.
以下面例子,Va= 130 V, Ia=10ma, 整體V.G.=150, 上管負載 18k時的V.G.約是 25, 因此下管的V.G.是6而已。
可見下管的V.G.只佔了整體的20%, 上管的V.G.佔了80%。
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