effet Miller

L'effet Miller est la multiplication apparente de la valeur d'un condensateur qui se produit dans les amplificateurs inverseurs lorsque ce condensateur relie les bornes d'entrée et de sortie. Une petite capacité de couplage entre l'entrée et la sortie devient une charge d'impédance beaucoup plus importante sur l'entrée, dégradant la réponse haute fréquence de l'amplificateur. L'effet apparaît parce que le gain de l'étage magnifie l'excursion de tension aux bornes du condensateur, forçant plus de courant à entrer ou à sortir du nœud d'entrée que ce que la capacité physique ne le suggérerait.

Considérons un amplificateur à source commune ou à émetteur commun avec un gain A. Si une capacité C existe entre la grille (ou la base) et le drain (ou le collecteur), la contribution de l'impédance d'entrée due à l'effet Miller est approximativement C multipliée par (1 + A). Avec des gains typiques de 10 à 100 ou plus, un condensateur de rétroaction de 1 picofarad peut apparaître comme 10 à 100 picofarads à l'entrée. Cela réduit directement l'impédance d'entrée et "tue" la bande passante en formant un filtre passe-bas avec la résistance de la source.

L'effet est le plus grave dans les amplificateurs de tension à gain élevé et à entrées haute impédance. Dans les circuits pratiques, l'effet Miller est la limitation parasitaire dominante de l'étage d'entrée dans de nombreux amplificateurs à transistors fonctionnant au-dessus de 100 MHz. L'effet apparaît de manière égale dans les BJT, les MOSFET et les tubes à vide. Les configurations cascode et d'autres topologies sont utilisées spécifiquement pour minimiser la capacité Miller en isolant l'étage d'entrée du nœud de sortie à haute impédance.

Le terme "effet Miller" remonte à 1919 et aux travaux de John Milton Miller sur les circuits à tubes à vide, mais le phénomène s'applique à tout étage d'amplificateur inverseur. Les concepteurs le combattent en réduisant la capacité de rétroaction elle-même (en utilisant des agencements de composants plus petits, un blindage, une isolation), en réduisant le gain (par dégénérescence d'émetteur ou de source), ou en isolant l'entrée de la sortie (par "buffering" ou cascode). Dans les travaux à haute fréquence, l'effet Miller détermine souvent si une conception répond à ses spécifications de bande passante.