Hvordan bestemmer jeg indgangs-/udgangsimpedancen for kredsløb, der har transistorer eller andre aktive komponenter?

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.