تعیین امپدانس ورودی/خروجی مدارها با ترانزیستورها یا سایر المانهای فعال، مرحله مهمی برای درک عملکرد و ویژگیهای مطابقت مدار است. در اینجا برخی از 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.
درحالتساز مشترک-امیتر: امپدانس ورودی Rin میتواند به صورت زیر بیان شود:
که در آن rπ مقاومت دینامیکی بین بازه و امیتر، gm هدایتپذیری و RL مقاومت بار و RB مقاومت بایاس بازه است.
درحالتساز مشترک-بازه: امپدانس ورودی Rin میتواند به صورت زیر بیان شود
که در آن re مقاومت امیتر و RE مقاومت دورزدن امیتر است.
درحالتساز مشترک-جمعکننده: امپدانس ورودی R in میتواند به صورت زیر بیان شود
امپدانس خروجی
مدل سیگنال کوچک: از مدل سیگنال کوچک ترانزیستور برای تحلیل امپدانس خروجی استفاده کنید.
درحالتساز مشترک-امیتر: امپدانس خروجی Rout میتواند به صورت زیر بیان شود
که در آن ro مقاومت خروجی و RC مقاومت جمعکننده است.
درحالتساز مشترک-بازه: امپدانس خروجی R out میتواند به صورت زیر بیان شود
درحالتساز 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 معروف کوچک Rs را در سری با ورودی مدار قرار دهید، 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 در 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 زمانی است که مقاومت بار بینهایت است.
3. روشهای شبیهسازی
نرمافزار شبیهسازی مدار: از نرمافزار 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 در 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 ثفن: مدار پیچیده را به یک مدار معادل ثفن 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 سایر المانهای فعال 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 و تأیید دقیق را در کامپیوتر فراهم میکنند.
