Miller-Effekt
Englisch: Miller effect
Zunahme der äquivalenten Eingangskapazität eines invertierenden Spannungsverstärkers durch die Verstärkung der Kapazität zwischen Ein- und Ausgang des Verstärkers
Miller-Effekt: wenn die Rückkopplungskapazität die Bandbreite aufzehrt
Der Miller-Effekt ist die scheinbare Vervielfachung des Kapazitätswerts, die in invertierenden Verstärkern auftritt, wenn ein Kondensator die Ein- und Ausgangsklemmen überbrückt. Eine kleine Kopplungskapazität zwischen Ein- und Ausgang wird zu einer viel größeren Impedanzbelastung am Eingang und verschlechtert die Hochfrequenzantwort des Verstärkers. Der Effekt tritt auf, weil die Verstärkung der Stufe den Spannungshub über dem Kondensator vergrößert und mehr Strom in den oder aus dem Eingangsknoten treibt, als die physikalische Kapazität vermuten lässt.
Betrachten Sie einen Common-Source- oder Common-Emitter-Verstärker mit der Verstärkung A. Wenn eine Kapazität C zwischen Gate (oder Basis) und Drain (oder Kollektor) vorhanden ist, ist der Eingangsimpedanzbeitrag aus dem Miller-Effekt ungefähr C multipliziert mit (1 + A). Bei typischen Verstärkungen von 10 bis 100 oder mehr kann ein 1-Pikofarad-Rückkopplungskondensator am Eingang als 10 bis 100 Pikofarad erscheinen. Dies reduziert direkt die Eingangsimpedanz und vernichtet die Bandbreite, indem mit dem Quellenwiderstand ein Tiefpassfilter gebildet wird.
Der Effekt ist am stärksten in Spannungsverstärkern mit hoher Verstärkung und hochohmigen Eingängen. In praktischen Schaltungen ist der Miller-Effekt die dominante parasitäre Begrenzung der Eingangsstufe in vielen Transistorverstärkern, die oberhalb von 100 MHz arbeiten. Der Effekt tritt in BJTs, MOSFETs und Vakuumröhren gleichermaßen auf. KaskodenConfigurationen und andere Topologien werden speziell eingesetzt, um die Miller-Kapazität durch Isolierung der Eingangsstufe vom hochohmigen Ausgangsknoten zu minimieren.
Der Begriff Miller-Effekt stammt aus dem Jahr 1919 und geht auf die Arbeiten von John Milton Miller an Vakuumröhrenschaltungen zurück, doch das Phänomen gilt für jede invertierende Verstärkerstufe. Designer bekämpfen es durch Verringerung der Rückkopplungskapazität selbst, durch Verringerung der Verstärkung oder durch Isolierung des Eingangs vom Ausgang durch Pufferung oder Kaskode. In der Hochfrequenztechnik bestimmt der Miller-Effekt oft, ob ein Design seine Bandbreitenvorgabe erfüllt.