Как да определя входящото/изходящото импеданс на вериги, които съдържат транзистори или други активни компоненти?

Определянето на входното/изходното импеданс на вериги с транзистори или други активни компоненти е важен етап за разбиране на производителността и характеристиките за съвместимост на веригата. Ето някои общи методи и техники за определяне на тези импеданси:

1. Аналитични методи

Входен импеданс

Малко-сигнална модель: Използвайте малко-сигналната модель на транзистора (като общо изходящ, общо базов, общо колекторен и т.н.) за анализ на входния импеданс.

Усилвател с общо изходящ: Входният импеданс Rin може да бъде изразен като:

където rπ е динамичното съпротивление между базата и изходящият елемент, gm е транскондукцията,

RL е съпротивлението на нагрузката, а RB е съпротивлението на базовия бут.

Усилвател с общо базов: Входният импеданс Rin може да бъде изразен като

където re е съпротивлението на изходящият елемент, а RE е прескачащото съпротивление на изходящият елемент.

Усилвател с общо колекторен: Входният импеданс R in може да бъде изразен като

Изходен импеданс

Малко-сигнална модель: Използвайте малко-сигналната модель на транзистора за анализ на изходния импеданс.

Усилвател с общо изходящ: Изходният импеданс Rout може да бъде изразен като

където ro е изходното съпротивление, а RC е съпротивлението на колектора.

Усилвател с общо базов: Изходният импеданс R out може да бъде изразен като

Усилвател с общо колекторен: Изходният импеданс Rout може да бъде изразен като:

2. Експериментални методи

Входен импеданс

Метод с напрежение: Приложете малко AC сигнал към входа на веригата, измерете входното напрежение

Vin и входния ток Iin, и изчислете входния импеданс:

Метод със съпротивление: Серийно свържете известно малко съпротивление Rs при входа на веригата, измерете входното напрежение Vin и напрежението върху съпротивлението Vs, и изчислете входния импеданс:

Изходен импеданс

Метод с нагрузка: Свържете променливо съпротивление на нагрузка

RL при изхода на веригата, измерете изходното напрежение Vout при промяна на съпротивлението на нагрузката, и изчислете изходния импеданс:

където Vout,0 е изходното напрежение, когато съпротивлението на нагрузката е безкрайно.

3. Методи на симулация

Софтуер за симулация на вериги: Използвайте софтуер за симулация на вериги (като SPICE, LTspice, Multisim и т.н.) за симулация на веригата и директно получаване на входния и изходния импеданс.

Входен импеданс: Приложете малко AC сигнал към входа на веригата, симулирайте за получаване на входното напрежение и входния ток, и изчислете входния импеданс.

Изходен импеданс: Свържете променливо съпротивление на нагрузка при изхода на веригата, симулирайте за получаване на изходното напрежение при промяна на съпротивлението на нагрузката, и изчислете изходния импеданс.

4. Техники за анализ на вериги

Тевенинова еквивалентна верига: Упростете сложната верига до Тевенинова еквивалентна верига, където входният импеданс е еквивалентното съпротивление.

Нортонова еквивалентна верига: Упростете сложната верига до Нортонова еквивалентна верига, където изходният импеданс е еквивалентното съпротивление.

Резюме

Определянето на входния/изходния импеданс на вериги с транзистори или други активни компоненти може да се направи чрез аналитични методи, експериментални методи и методи на симулация. Изборът на метод зависи от вашите конкретни нужди и наличните ресурси. Аналитичните методи са подходящи за теоретични изчисления, експерименталните методи са подходящи за реални измервания, а методите на симулация комбинират предимствата на двете, позволявайки детайлна анализа и проверка на компютър.