efecto Miller

El efecto Miller es la aparente multiplicación del valor de un capacitor que ocurre en amplificadores inversores cuando ese capacitor une los terminales de entrada y salida. Una pequeña capacitancia de acoplamiento entre la entrada y la salida se convierte en una carga de impedancia mucho mayor en la entrada, degradando la respuesta de alta frecuencia del amplificador. El efecto aparece porque la ganancia de la etapa magnifica la oscilación de voltaje a través del capacitor, forzando más corriente hacia o desde el nodo de entrada de lo que sugeriría la capacitancia física.

Considere un amplificador de fuente común o emisor común con ganancia A. Si existe una capacitancia C entre la compuerta (o base) y el drenador (o colector), la contribución de la impedancia de entrada del efecto Miller es aproximadamente C veces (1 + A). Con ganancias típicas de 10 a 100 o más, un capacitor de retroalimentación de 1 picofaradio puede aparecer como 10 a 100 picofaradios en la entrada. Esto reduce directamente la impedancia de entrada y anula el ancho de banda al formar un filtro de paso bajo con la resistencia de la fuente.

El efecto es más severo en amplificadores de voltaje con alta ganancia y entradas de alta impedancia. En circuitos prácticos, el efecto Miller es la limitación parasitaria dominante de la etapa de entrada en muchos amplificadores de transistores que operan por encima de 100 MHz. El efecto aparece en BJTs, MOSFETs y tubos de vacío por igual. Las configuraciones en cascodo y otras topologías se utilizan específicamente para minimizar la capacitancia Miller al aislar la etapa de entrada del nodo de salida de alta impedancia.

El término 'efecto Miller' se remonta a 1919 y al trabajo de John Milton Miller sobre circuitos de tubos de vacío, pero el fenómeno se aplica a cualquier etapa de amplificador inversor. Los diseñadores lo combaten reduciendo la capacitancia de retroalimentación en sí (utilizando diseños de componentes más pequeños, blindaje, aislamiento), reduciendo la ganancia (mediante degeneración de emisor o fuente) o aislando la entrada de la salida (mediante búfer o cascodo). En trabajos de alta frecuencia, el efecto Miller a menudo determina si un diseño cumple con su especificación de ancho de banda.