hier mal die Vorstellung der Kaskode-Schaltung mit Transistoren. Diese wird in ICs sehr häufig verwendet, während man sie diskret aufgebaut kaum antrifft, obwohl die Schaltung eigentlich einfach ist und im HF-Bereich viele Vorteile hat. Vom Verhalten her entspricht sie weitgehend einer Pentode, wenn man sie mit einem FET am Eingang und einem Bipolartransistor am Ausgang aufbaut. Ich habe testweise mal einen AM-ZF-Verstärker damit aufgebaut, als Versuch für meinen geplanten Spitzen-Superhetempfänger. Die Spannungsverstärkung vom Eingang zum Ausgang beträgt über 100 und die Filterung ist mit Röhrengeräten vergleichbar, sozusagen die Transistorvariante der EF89-Schaltung in den Standard-Radios. Der einzige Nachteil der Kaskode ist die höhere notwendige Betriebsspannung, da hier 2 Transistoren in Serie geschaltet sind. Das stört aber höchstens bei kleinen Batteriegeräten, wobei eine 9V-Batterie ausreicht.
Zur Funktion (siehe PDF im Anhang):
Das Eingangssignal vom Generator wird über 1.5pF an das Eingangsbandfilter gekoppelt, damit es nicht gedämpft wird, der Filterausgang geht an das Gate vom FET T2, das die Funktion des Steuergitters einer Pentode hat. Über eine negative Gleichspannung kann die Verstärkung reduziert werden (Anschluss AGC). R2 produziert eine Gleichstrom-Gegenkopplung und stabilisiert so den Arbeitspunkt analog dem Kathodenwiderstand. Der Drain ist direkt mit dem Emitter des Bipolartransistors T1 verbunden, der in Basisschaltung arbeitet. Dazu ist die Basis HF-mässig geerdet und entspricht von der Funktion dem Schirmgitter der Pentode. Der Emitter-Eingang ist sehr niederohmig, was hier bedeutet, dass am Drain praktisch keine Signalspannung entsteht und somit auch keine Rückwirkung über die Drain-Gate-Kapazität stattfindet. Der Kollektor von T1 entspricht der Anode, hier ist das Ausgangs-Bandfilter angeschlossen. Da der FET hochohmig ist, ist der Innenwiderstand der Kaskode extrem hoch, so dass der Schwingkreis praktisch nicht gedämpft wird. R6 verhindert allfällige wilde Schwingungen im UHF-Bereich.
Hier noch der Frequenzgang, der sich sehen lassen kann (5kHz/Div und 10dB/Div):
Durch die fehlende Rückwirkung ist die Kaskode viel weniger schwingfreudig als einfache Transistorverstärker und auch für Breitbandverstärker geeignet (die hier gezeigte Schaltung braucht ohne Kaskode eine aufwendige Neutralisation). Wegen der hohen Verstärkung ist ein sauberer HF-Aufbau aber zwingend, sonst schwingt es garantiert. Es können natürlich auch andere Transistoren verwendet werden, sie sollten für HF-Anwendungen kleine Kapazitäten haben. Die hier gewählten werden immer noch hergestellt und sind keine SMD-Typen, was Versuche vereinfacht. Die Schaltung kann bis in den UKW-Bereich verwendet werden, dann muss R6 aber verkleinert werden oder entfällt ganz, wenn keine UHF-Schwingneigung vorhanden ist.
Da der Verbindungspunkt Drain-Emitter extrem niederohmig ist, kann die Kaskode hier auch aufgetrennt (bei nicht allzu hohen Frequenzen) und über ein Koaxkabel verbunnden werden, z.B. für eine abgesetzte aktive Antenne, eine weitere Verbindung ist nicht notwendig, wenn auf die AGC verzichtet wird.
Gegenüber einer Pentode (oder Tetrode) gibt es zwei wesentliche Unterschiede:
1. Die Verstärkung kann nicht durch Änderung der Basisspannung von T1 verstellt werden. 2. Die Kollektorspannung von T1 muss immer höher als die Basisspannung sein, was die Ausgangsspannung begrenzt.
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die Dual-Gate-MOSFETs (BF961, BF981/982, usw.) dürften die häufigsten IC-freien Vertreter der Kaskode sein. Diese haben aber 2 FETs in Serie. Da FETs weniger Steilheit haben als Bipolartransistoren, ist die Rückwirkung etwas grösser, dafür sind sie auf einem gemeinsamen Chip einfacher zu realisieren, und gegenüber Eintransistor-Schaltungen sind sie viel besser. Ich hatte sie früher in einem Amateurfunk-UKW-Empfänger als abgestimmte HF-Stufe verbaut, der ging richtig gut, nur mit GaAs-FETs konnte er nicht mithalten...
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