¿Cómo determino la impedancia de entrada/salida de circuitos que tienen transistores u otros componentes activos?

Determinar la impedancia de entrada/salida de circuitos con transistores u otros componentes activos es un paso importante para comprender el rendimiento y las características de emparejamiento del circuito. A continuación, se presentan algunos métodos y técnicas comunes para determinar estas impedancias:

1. Métodos Analíticos

Impedancia de Entrada

Modelo de Señal Pequeña: Utilice el modelo de señal pequeña del transistor (como emisor común, base común, colector común, etc.) para analizar la impedancia de entrada.

Amplificador de Emisor Común: La impedancia de entrada Rin puede expresarse como:

donde rπ es la resistencia dinámica entre la base y el emisor, gm es la transconductancia,

RL es la resistencia de carga, y RB es el resistor de polarización de la base.

Amplificador de Base Común: La impedancia de entrada Rin puede expresarse como

donde re es la resistencia del emisor, y RE es el resistor de derivación del emisor.

Amplificador de Colector Común: La impedancia de entrada R in puede expresarse como

Impedancia de Salida

Modelo de Señal Pequeña: Utilice el modelo de señal pequeña del transistor para analizar la impedancia de salida.

Amplificador de Emisor Común: La impedancia de salida Rout puede expresarse como

donde ro es la resistencia de salida, y RC es el resistor del colector.

Amplificador de Base Común: La impedancia de salida R out an be expressed as

Amplificador de Colector Común: La impedancia de salida Rout an be expressed as:

2. Métodos Experimentales

Impedancia de Entrada

Método de Voltaje: Aplique una pequeña señal AC a la entrada del circuito, mida el voltaje de entrada

Vin y la corriente de entrada Iin, y calcule la impedancia de entrada:

Método de Resistor: Serie un resistor conocido Rs pequeño en la entrada del circuito, mida el voltaje de entrada Vin y el voltaje a través del resistor Vs, y calcule la impedancia de entrada:

Impedancia de Salida

Método de Carga: Conecte un resistor de carga variable

RL en la salida del circuito, mida el voltaje de salida Vout a medida que cambia la resistencia de carga, y calcule la impedancia de salida:

donde Vout,0 es el voltaje de salida cuando la resistencia de carga es infinita.

3. Métodos de Simulación

Software de Simulación de Circuitos: Utilice software de simulación de circuitos (como SPICE, LTspice, Multisim, etc.) para simular el circuito y obtener directamente la impedancia de entrada y salida.

Impedancia de Entrada: Aplique una pequeña señal AC a la entrada del circuito, simule para obtener el voltaje de entrada y la corriente de entrada, y calcule la impedancia de entrada.

Impedancia de Salida: Conecte un resistor de carga variable en la salida del circuito, simule para obtener el voltaje de salida a medida que cambia la resistencia de carga, y calcule la impedancia de salida.

4. Técnicas de Análisis de Circuitos

Equivalente Thevenin: Simplifique el circuito complejo a un circuito equivalente Thevenin, donde la impedancia de entrada es la resistencia equivalente.

Equivalente Norton: Simplifique el circuito complejo a un circuito equivalente Norton, donde la impedancia de salida es la resistencia equivalente.

Resumen

Determinar la impedancia de entrada/salida de circuitos con transistores u otros componentes activos puede hacerse utilizando métodos analíticos, experimentales y de simulación. La elección del método depende de sus necesidades específicas y los recursos disponibles. Los métodos analíticos son adecuados para cálculos teóricos, los métodos experimentales son adecuados para mediciones reales, y los métodos de simulación combinan las ventajas de ambos, permitiendo un análisis detallado y verificación en un ordenador.