چگونه می‌توانم امپدانس ورودی/خروجی مدارهایی که ترانزیستور یا سایر المان‌های فعال دارند را تعیین کنم

ترانزیستورها یا مولفه‌های فعال دیگر تعیین امپدانس ورودی/خروجی مدارها، گام مهمی برای درک عملکرد و ویژگی‌های تطابق مدار است. در اینجا برخی روش‌ها و تکنیک‌های معمول برای تعیین این امپدانس‌ها آورده شده است:

1. روش‌های تحلیلی

امپدانس ورودی

مدل سیگنال کوچک: از مدل سیگنال کوچک ترانزیستور (مانند مشترک-امیتر، مشترک-بازه، مشترک-جمع‌کننده و غیره) برای تحلیل امپدانس ورودی استفاده کنید.

تقویت‌کننده مشترک-امیتر: امپدانس ورودی Rin می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

که در آن rπ مقاومت پویای بین بازه و امیتر، gm هادی‌گذری، RL مقاومت بار و RB مقاومت بایاس بازه است.

تقویت‌کننده مشترک-بازه: امپدانس ورودی Rin می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

که در آن re مقاومت امیتر و RE مقاومت دورزدن امیتر است.

تقویت‌کننده مشترک-جمع‌کننده: امپدانس ورودی Rin می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

امپدانس خروجی

مدل سیگنال کوچک: از مدل سیگنال کوچک ترانزیستور برای تحلیل امپدانس خروجی استفاده کنید.

تقویت‌کننده مشترک-امیتر: امپدانس خروجی Rout می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

که در آن ro مقاومت خروجی و RC مقاومت جمع‌کننده است.

تقویت‌کننده مشترک-بازه: امپدانس خروجی R out می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

تقویت‌کننده مشترک-جمع‌کننده: امپدانس خروجی Rout می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

2. روش‌های تجربی

امپدانس ورودی

روش ولتاژ: یک سیگنال AC کوچک به ورودی مدار اعمال کنید، ولتاژ ورودی Vin و جریان ورودی Iin را اندازه‌گیری کنید و امپدانس ورودی را محاسبه کنید:

روش مقاومت: یک مقاومت کوچک شناخته شده Rs را به ورودی مدار سری کنید، ولتاژ ورودی Vin و ولتاژ روی مقاومت Vs را اندازه‌گیری کنید و امپدانس ورودی را محاسبه کنید:

امپدانس خروجی

روش بار: یک مقاومت بار متغیر RL را به خروجی مدار متصل کنید، ولتاژ خروجی Vout را در حال تغییر مقاومت بار اندازه‌گیری کنید و امپدانس خروجی را محاسبه کنید:

که در آن Vout,0 ولتاژ خروجی است وقتی مقاومت بار نامتناهی است.

3. روش‌های شبیه‌سازی

نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مدار: از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مدار (مانند SPICE، LTspice، Multisim و غیره) برای شبیه‌سازی مدار و به دست آوردن مستقیم امپدانس ورودی و خروجی استفاده کنید.

امپدانس ورودی: یک سیگنال AC کوچک به ورودی مدار اعمال کنید، ولتاژ ورودی و جریان ورودی را شبیه‌سازی کنید و امپدانس ورودی را محاسبه کنید.

امپدانس خروجی: یک مقاومت بار متغیر را به خروجی مدار متصل کنید، ولتاژ خروجی را در حال تغییر مقاومت بار شبیه‌سازی کنید و امپدانس خروجی را محاسبه کنید.

4. تکنیک‌های تحلیل مدار

معادل تئونن: مدار پیچیده را به یک مدار معادل تئونن ساده کنید، که در آن امپدانس ورودی مقاومت معادل است.

معادل نورتون: مدار پیچیده را به یک مدار معادل نورتون ساده کنید، که در آن امپدانس خروجی مقاومت معادل است.

خلاصه

تعیین امپدانس ورودی/خروجی مدارها با ترانزیستورها یا مولفه‌های فعال دیگر می‌تواند با استفاده از روش‌های تحلیلی، تجربی و شبیه‌سازی انجام شود. انتخاب روش به نیازهای خاص شما و منابع موجود بستگی دارد. روش‌های تحلیلی برای محاسبات نظری مناسب هستند، روش‌های تجربی برای اندازه‌گیری‌های واقعی مناسب هستند و روش‌های شبیه‌سازی مزایای هر دو را ترکیب می‌کنند و امکان تجزیه و تحلیل دقیق و تأیید را روی کامپیوتر فراهم می‌کنند.