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In dem Elektronik ist der Miller-Effekt die Erhöhung der effektiven Eingangskapazität eines invertierenden Spannungsverstärker aufgrund der Verstärkung jeglicher kapazitiver Kopplung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen. Die Miller-Kapazität ist normalerweise eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem Ausgang und dem Eingang von aktiven Verstärkerelementen wie z Transistoren und Radioröhren und ist die Hauptursache für die Dämpfung der Verstärkung bei hohen Frequenzen. Die Müllerkapazität wurde 1920 von dem amerikanischen Ingenieur beschrieben John Milton Miller in seiner Untersuchung der Triode.

Umleitung

Die rot eingezeichneten Kondensatoren ${displaystyle C_{gk}}$ und ${displaystyle C_{ag}}$ werden jeweils durch die Kapazität zwischen Gitter und Kathode bzw. Gitter und Anode der Triodenröhre gebildet

Der Miller-Effekt gilt allgemein für jedes Verstärkungselement, in dem alle Impedanz (normalerweise parasitäre) stellt eine Verbindung zwischen dem Ausgang und dem Eingang her. Den Effekt beschreiben wir hier jedoch für den Fall einer Triodenröhre (siehe Bild), wie er ursprünglich der Fall war.

Nehmen wir an, es handelt sich um einen idealen Triodenverstärker mit Verstärkung ${displaystyle mathbf {A_{v}} }$. So lange ${displaystyle {frac {1}{omega C_{ag}}}>>R_{a}}$ (mit ${Anzeigestil Omega=2pi f}$) bleibt die Verstärkung ${displaystyle mathbf {A_{v}} }$ auch in Gegenwart von ${displaystyle C_{ag}}$ echt und positiv.

Die Eingangsspannung liefert nun zwei Ströme ${displaystyle mathbf {I_{1}} }$ durch ${displaystyle C_{gk}}$ und ${displaystyle mathbf {I_{2}} }$ durch ${displaystyle C_{ag}}$. Die Spannung um ${displaystyle C_{ag}}$ beläuft sich auf ${displaystyle mathbf {V_{i}} -mathbf {Vo} =mathbf {V_{i}} mathbf {A_{v}V_{i}} =(1 mathbf {A_{v}} )mathbf {V_{i} } }$.

Das macht

${displaystyle mathbf {I_{1}} =mathbf {V_{i}} jomega C_{gk}}$ und

${displaystyle mathbf {I_{2}} =(1 mathbf {A_{v}} )mathbf {V_{i}} jomega C_{ag}}$

Der Gesamteingangsstrom beträgt daher ${displaystyle mathbf {I} =mathbf {I_{1}} mathbf {I_{2}} =mathbf {V_{i}} jomega {C_{gk} (1 mathbf {A_{v}} )C_{ag}} =mathbf {V_{i}} jomega {C_{gk} C_{M}}}$.

Damit können wir den Einfluss von bestimmen ${displaystyle C_{ag}}$ als Kapazität interpretieren ${displaystyle C_{M}=(1 A_{v})C_{ag}}$ neben ${displaystyle C_{gk}}$. wenn ${Displaystil A_{v}}$ reell und positiv ist, kann diese äquivalente Eingangskapazität um ein Vielfaches größer sein als ${displaystyle C_{gk}}$. Die Kapazität ${displaystyle C_{M}}$ wird der Müllerkapazität erwähnt.

Typische Werte für einen Triodenverstärker sind: ${Anzeigestil A_{v}=100,C_{gk}=5,pF}$ und ${Displaystil C_{ag}=2,pF}$, die Eingangskapazität ist dann ${displaystyle C_{ing}=5 (101 imes 2),pF=207,pF}$.

Auch bei modernen Aktivkomponenten muss der Miller-Effekt berücksichtigt werden. Bei Bipolartransistoren wird die Miller-Kapazität durch die Kapazität des umgekehrten PN-Übergangs zwischen Kollektor und Basis bestimmt. Bei MOS-Transistoren wird sie durch die Überlappung der Gate-Elektrode und des Source- oder Drain-Gebiets bestimmt. Diese parasitären Kapazitäten sind jedoch viel kleiner als die in der Triodenröhre gefundenen.

Externer Link

• John M. Miller, Abhängigkeit der Eingangsimpedanz einer Drei-Elektroden-Vakuumröhre von der Last im Plattenkreis, Wissenschaftliche Aufsätze des Bureau of Standards, 15(351):367-385, 1920.{en}

Quelle

• Professor Doktor. J. Davidse, Grundlagen der Elektronik 1, Seiten 96-97, Prisma-Technica, 1972