Miten määritän syöte/tulosteimpedanssin transistorien tai muun aktiivisen komponentin sisältäviissä piireissä

Transistorien tai muiden aktiivisten komponenttien sisään- ja ulosmenojen impedanssin määrittäminen on tärkeä askel ymmärtääksemme piirin suorituskykyä ja vastaavuusominaisuuksia. Tässä on joitakin yleisiä menetelmiä ja tekniikoita näiden impedanssien määrittämiseksi:

1. Analyyttiset menetelmät

Sisäänmenoimpedanssi

Pienisignaalimalli: Käytä transistorin pienisignaalin mallia (kuten yhteinen emittori, yhteinen perus, yhteinen kerroin jne.) sisäänmenoimpedanssin analysointiin.

Yhteisen emittorin vahvistin: Sisäänmenoimpedanssi Rin voidaan ilmaista seuraavasti:

missä rπ on dynaaminen vastus perustusse ja emittorisessa, gm on transkonduktanssi,

RL on kuormitusvastus, ja RB on perustusvastus.

Yhteisen perusvahvistin: Sisäänmenoimpedanssi Rin voidaan ilmaista seuraavasti

missä re on emittorisvastus, ja RE on emittorisohitusvastus.

Yhteisen kerroinvahvistin: Sisäänmenoimpedanssi R in voidaan ilmaista seuraavasti

Ulosmenoimpedanssi

Pienisignaalimalli: Käytä transistorin pienisignaalin mallia ulosmenoimpedanssin analysointiin.

Yhteisen emittorin vahvistin: Ulosmenoimpedanssi Rout voidaan ilmaista seuraavasti

missä ro on ulosmenovastus, ja RC on kerroinvastus.

Yhteisen perusvahvistin: Ulosmenoimpedanssi R out an voidaan ilmaista seuraavasti

Yhteisen kerroinvahvistin: Ulosmenoimpedanssi Rout an voidaan ilmaista seuraavasti:

2. Kokeelliset menetelmät

Sisäänmenoimpedanssi

Jännite-menetelmä: Anna pieni vaihtojännite piiriin, mitaa sisäänmeno-jännite Vin ja sisäänmeno-sähkövirta Iin, ja lasketaan sisäänmenoimpedanssi:

Vinand sisäänmeno-sähkövirta Iin, ja lasketaan sisäänmenoimpedanssi:

Vastus-menetelmä: Sarjaa tunnettu pieni vastus Rs piirin sisäänmeno-päähän, mitaa sisäänmeno-jännite Vin ja vastuksen jännite Vs, ja lasketaan sisäänmenoimpedanssi:

Ulosmenoimpedanssi

Kuorman menetelmä: Yhdistä muuttuva kuormavastus RL piirin ulosmeno-päähän, mitaa ulosmeno-jännite Vout kun kuormavastus muuttuu, ja lasketaan ulosmenoimpedanssi:

RLat piirin ulosmeno-päähän, mitaa ulosmeno-jännite Vout kun kuormavastus muuttuu, ja lasketaan ulosmenoimpedanssi:

missä Vout,0 on ulosmeno-jännite kun kuormavastus on ääretön.

3. Simulointimenetelmät

Piirisimulointiohjelmat: Käytä piirisimulointiohjelmia (kuten SPICE, LTspice, Multisim jne.) simuloidaksesi piiriä ja saadaksesi suoraan sisään- ja ulosmenoimpedanssit.

Sisäänmenoimpedanssi: Anna pieni vaihtojännite piirin sisäänmeno-päähän, simuloi saadaksesi sisäänmeno-jännitteen ja sisäänmeno-sähkövirran, ja lasketaan sisäänmenoimpedanssi.

Ulosmenoimpedanssi: Yhdistä muuttuva kuormavastus piirin ulosmeno-päähän, simuloi saadaksesi ulosmeno-jännitteen kun kuormavastus muuttuu, ja lasketaan ulosmenoimpedanssi.

4. Piirianalyysimenetelmät

Theveninin ekvivalentti: Yksinkertaista monimutkainen piiri Theveninin ekvivalenttipiiriin, jossa sisäänmenoimpedanssi on vastaava vastus.

Nortonin ekvivalentti: Yksinkertaista monimutkainen piiri Nortonin ekvivalenttipiiriin, jossa ulosmenoimpedanssi on vastaava vastus.

Yhteenveto

Transistorien tai muiden aktiivisten komponenttien sisään- ja ulosmenoimpedanssin määrittäminen voidaan tehdä analyyttisillä, kokeellisilla ja simulointimenetelmillä. Menetelmän valinta riippuu erityistarpeistasi ja käytettävissä olevista resursseista. Analyyttiset menetelmät sopivat teoreettisiin laskuihin, kokeelliset menetelmät sopivat todellisiin mittauksiin, ja simulointimenetelmät yhdistävät molempien etuja, mahdollistaen tarkkanäköisen analyysin ja tarkistuksen tietokoneella.