Com puc determinar la impedància d'entrada/sortida de circuits que tenen transistors o altres components actius?

Determinar la impedància d'entrada/sortida de circuits amb transistors o altres components actius és un pas important per entendre el rendiment i les característiques d'ajust del circuit. Aquí hi ha alguns mètodes i tècniques comuns per determinar aquestes impedàncies:

1. Mètodes Analítics

Impedància d'Entrada

Model de Senyal Petít: Utilitza el model de senyal petit del transistor (com ara emissor comú, base comuna, col·lector comú, etc.) per analitzar la impedància d'entrada.

Amplificador Emissor Comú: La impedància d'entrada Rin es pot expressar com:

on rπ és la resistència dinàmica entre la base i l'emissor, gm és la transconductància, RL és la resistència de càrrega, i RB és la resistència de polarització de la base.

Amplificador Base Comuna: La impedància d'entrada Rin es pot expressar com

on re és la resistència de l'emissor, i RE és la resistència de derivació de l'emissor.

Amplificador Col·lector Comú: La impedància d'entrada Rin es pot expressar com

Impedància de Sortida

Model de Senyal Petít: Utilitza el model de senyal petit del transistor per analitzar la impedància de sortida.

Amplificador Emissor Comú: La impedància de sortida Rout es pot expressar com

on ro és la resistència de sortida, i RC és la resistència del col·lector.

Amplificador Base Comuna: La impedància de sortida R out es pot expressar com

Amplificador Col·lector Comú: La impedància de sortida Rout es pot expressar com:

2. Mètodes Experimentals

Impedància d'Entrada

Mètode de Tensió: Aplica un senyal AC petit a l'entrada del circuit, mesura la tensió d'entrada Vin i la corrent d'entrada Iin, i calcula la impedància d'entrada:

Mètode de Resistència: Sèrie una resistència coneguda petita Rs a l'entrada del circuit, mesura la tensió d'entrada Vin i la tensió a través de la resistència Vs, i calcula la impedància d'entrada:

Impedància de Sortida

Mètode de Càrrega: Connecta una resistència de càrrega variable RL a la sortida del circuit, mesura la tensió de sortida Vout mentre canvia la resistència de càrrega, i calcula la impedància de sortida:

on Vout,0 és la tensió de sortida quan la resistència de càrrega és infinita.

3. Mètodes de Simulació

Programari de Simulació de Circuits: Utilitza programari de simulació de circuits (com ara SPICE, LTspice, Multisim, etc.) per simular el circuit i obtenir directament la impedància d'entrada i de sortida.

Impedància d'Entrada: Aplica un senyal AC petit a l'entrada del circuit, simula per obtenir la tensió d'entrada i la corrent d'entrada, i calcula la impedància d'entrada.

Impedància de Sortida: Connecta una resistència de càrrega variable a la sortida del circuit, simula per obtenir la tensió de sortida mentre canvia la resistència de càrrega, i calcula la impedància de sortida.

4. Tècniques d'Anàlisi de Circuits

Equivalència de Thevenin: Simplifica el circuit complex a un circuit equivalent de Thevenin, on la impedància d'entrada és la resistència equivalent.

Equivalència de Norton: Simplifica el circuit complex a un circuit equivalent de Norton, on la impedància de sortida és la resistència equivalent.

Resum

Determinar la impedància d'entrada/sortida de circuits amb transistors o altres components actius es pot fer utilitzant mètodes analítics, experimentals i de simulació. La tria del mètode depèn de les teves necessitats específiques i els recursos disponibles. Els mètodes analítics són adequats per als càlculs teòrics, els mètodes experimentals són adequats per a les mesures reals, i els mètodes de simulació combinen les avantatges de tots dos, permetent una anàlisi detallada i verificació en ordinador.