At bestemme ind- og udgangsimpedancen for kredsløb med transistorer eller andre aktive komponenter er et vigtigt trin for at forstå kredsløbet præstation og matchningskarakteristika. Her er nogle almindelige metoder og teknikker til at bestemme disse impedancer:
1. Analytiske Metoder
Indgangsimpedans
Lille-signal model: Brug den lille-signal model af transistoren (som f.eks. common-emitter, common-base, common-collector, osv.) til at analysere indgangsimpedansen.
Common-Emitter Forstærker: Indgangsimpedansen Rin kan udtrykkes som:
hvor rπ er den dynamiske resistens mellem basen og emitteren, gm er transkonduktansen, RL er belastningsresistensen, og RB er basens bias resistor.
Common-Base Forstærker: Indgangsimpedansen Rin kan udtrykkes som
hvor re er emitter-resistensen, og RE er emitter bypass resistor.
Common-Collector Forstærker: Indgangsimpedansen Rin kan udtrykkes som
Udgangsimpedans
Lille-signal model: Brug den lille-signal model af transistoren til at analysere udgangsimpedansen.
Common-Emitter Forstærker: Udgangsimpedansen Rout kan udtrykkes som
hvor ro er udgangsresistensen, og RC er collector-resistensen.
Common-Base Forstærker: Udgangsimpedansen R out kan udtrykkes som
Common-Collector Forstærker: Udgangsimpedansen Rout kan udtrykkes som:
2. Eksperimentelle Metoder
Indgangsimpedans
Spændingsmetode: Anvend et lille AC-signal på indgangen til kredsløbet, mål indgangsspændingen Vin og indgangsstrømmen Iin, og beregn indgangsimpedansen:
Resistor-metode: Serieforbind en kendt lille resistor Rs ved indgangen til kredsløbet, mål indgangsspændingen Vin og spændingen over resistoren Vs, og beregn indgangsimpedansen:
Udgangsimpedans
Belastningsmetode: Forbind en variabel belastningsresistor RL ved udgangen af kredsløbet, mål udgangsspændingen Vout når belastningsresistensen ændres, og beregn udgangsimpedansen:
hvor Vout,0 er udgangsspændingen når belastningsresistensen er uendelig.
3. Simuleringsmetoder
Kredsløbsimuleringssoftware: Brug kredsløbsimuleringssoftware (som f.eks. SPICE, LTspice, Multisim, osv.) til at simulere kredsløbet og direkte få ind- og udgangsimpedansen.
Indgangsimpedans: Anvend et lille AC-signal på indgangen til kredsløbet, simuler for at få indgangsspændingen og indgangsstrømmen, og beregn indgangsimpedansen.
Udgangsimpedans: Forbind en variabel belastningsresistor ved udgangen af kredsløbet, simuler for at få udgangsspændingen når belastningsresistensen ændres, og beregn udgangsimpedansen.
4. Kredsløbsanalyseteknikker
Thevenin Ækvivalent: Forenkle det komplekse kredsløb til et Thevenin ækvivalent kredsløb, hvor indgangsimpedansen er den ækvivalente resistens.
Norton Ækvivalent: Forenkle det komplekse kredsløb til et Norton ækvivalent kredsløb, hvor udgangsimpedansen er den ækvivalente resistens.
Sammenfatning
At bestemme ind- og udgangsimpedancen for kredsløb med transistorer eller andre aktive komponenter kan gøres ved hjælp af analytiske metoder, eksperimentelle metoder, og simuleringsmetoder. Valget af metode afhænger af dine specifikke behov og tilgængelige ressourcer. Analytiske metoder er velegnede til teoretiske beregninger, eksperimentelle metoder er velegnede til faktiske målinger, og simuleringsmetoder kombinerer fordelene af begge, hvilket tillader detaljeret analyse og verificering på en computer.
