Термостабильность является критическим параметром при проектировании каскодных усилителей, так как сочетание каскада с общим эмиттером на входе и каскада с общей базой на выходе, обеспечивающее высокое выходное сопротивление, широкий полосовой диапазон и низкую паразитную обратную связь по напряжению, одновременно создает высокую чувствительность точки покоя к изменениям температуры. В отличие от одиночных каскадов, в каскоде тепловые дрейфы транзистора входного каскада через его нагрузку напрямую влияют на режим работы выходного транзистора, что приводит к неконтролируемому изменению коэффициента усиления, росту нелинейных искажений и даже к тепловой самовозбудадии при превышении температуры выше критического значения. Для прецизионных применений (измерительные цепи, аудиофильские УНЧ класса «А», предусилители для СВЧ диапазона) допустимый дрейф смещения нуля не превышает 1 мкВ/°C, поэтому термостабилизация не является опциональной функцией, а является обязательным элементом схемотехники.

Основные механизмы возникновения тепловых дрейфов в каскодных схемах связаны с тремя факторами: зависимостью напряжения база-эмиттер кремниевых биполярных транзисторов от температуры (средний коэффициент составляет -2 мВ/°C), неравномерностью нагрева кристалла при больших значениях рассеиваемой мощности, а также несовпадением температурных коэффициентов параметров компонентов входного и выходного каскадов. В дифференциальных каскодных парах несимметричный нагрев ветвей вызывает не только дрейф дифференциального смещения, но и рост паразитной синфазной помехи, что особенно критично для усилителей с коэффициентом ослабления синфазной помехи выше 80 дБ. Дополнительный вклад в дрейф вносят параметры резисторов цепи смещения: их температурный коэффициент сопротивления (ТКС) вызывает изменение тока базы при нагреве, что дополнительно смещает точку покоя каскадов.

Пассивные методы стабилизации, основанные на использовании термисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) в цепи смещения базы входного транзистора, являются наиболее простыми в реализации, но имеют существенные недостатки: нелинейность зависимости сопротивления от температуры требует индивидуального подбора компонентов под конкретную схему, а старение термисторов приводит к деградации стабильности на 15–20% за 5 лет эксплуатации. Для снижения влияния ТКС резисторов их изготавливают из сплавов с близким к нулю значением ТКС, либо используют схему с включением термистора и стабилитрона в плечо делителя напряжения смещения, хотя такой подход увеличивает собственный шум схемы на 3–5 дБ, что недопустимо для низкошумящих применений с уровнем шума на входе ниже 1 нВ/√Гц. Более эффективными являются активные схемы стабилизации, в которых транзистор с встроенным термистором отслеживает изменение температуры кристалла и корректирует напряжение смещения, либо используется обратная связь по току коллектора входного каскада, которая поддерживает его постоянным независимо от температуры.

Для высокочастотных каскодных усилителей, работающих в диапазоне выше 1 ГГц на арсенид-галлиевых транзисторах, термостабилизация сочетает схемные и конструктивные решения: помимо компенсации зависимости Vbe от температуры, осуществляется термостатирование всего кристалла в корпусе с поддержанием температуры 25 °C с точностью до 0,1 °C с использованием термоэлектрических охладителей Пельтье, так как в этом диапазоне даже изменение температуры на 1 °C вызывает сдвиг частоты среза усилителя на 50–100 МГц. Для мощных аудио каскодных УНЧ с рассеиваемой мощностью на выходном транзисторе более 50 Вт применяют выносной термостат для выходного каскада, а также схемы термокомпенсации, где термистор, установленный на радиаторе выходного транзистора, корректирует смещение как выходного, так и входного каскада, исключая тепловую обратную связь между ними. При проектировании печатной плат транзисторы каскода располагают на расстоянии не менее 20 мм друг от друга, используют тепловые прокладки с низкой теплопроводностью между радиатором выходного транзистора и корпусом входного, чтобы исключить нагрев чувствительного входного каскада от нагретого выходного.

Ключевые параметры, используемые для оценки термостабильности каскодных усилителей: температурный коэффициент смещения нуля (ТКСН), долговременный дрейф смещения и стабильность точки покоя выходного транзистора в диапазоне рабочих температур окружающей среды (от -40 до +85 °C для промышленного исполнения). Для прецизионных усилителей ТКСН не должен превышать 0,1 мкВ/°C, а дрейф тока покоя выходного каскада в указанном температурном диапазоне не должен превышать 5% от номинального значения. Дополнительно учитывается стабильность параметров компонентов схемы стабилизации: старение резисторов и термисторов не должно вызывать дрейфа смещения более 1 мкВ за 1000 часов непрерывной работы. Для специализированных применений (космическая техника, медицинская диагностика, ядерная физика) используют каскоды с двойной термокомпенсацией, где дополнительно к схемной стабилизации применяется подстройка смещения под управлением микроконтроллера по показаниям встроенного температурного датчика, что позволяет снизить ТКСН до уровня единиц нВ/°C при сохранении номинальных частотных и шумовых параметров усилителя.