Comment déterminer l'impédance d'entrée/sortie des circuits qui contiennent des transistors ou d'autres composants actifs

La détermination de l'impédance d'entrée/sortie des circuits avec des transistors ou d'autres composants actifs est une étape importante pour comprendre les performances et les caractéristiques d'adaptation du circuit. Voici quelques méthodes et techniques courantes pour déterminer ces impédances :

1. Méthodes analytiques

Impédance d'entrée

Modèle à petite signal : Utilisez le modèle à petite signal du transistor (comme émetteur commun, base commune, collecteur commun, etc.) pour analyser l'impédance d'entrée.

Amplificateur à émetteur commun : L'impédance d'entrée Rin peut être exprimée comme suit :

où rπ est la résistance dynamique entre la base et l'émetteur, gm est la transconductance, RL est la résistance de charge, et RB est la résistance de polarisation de la base.

Amplificateur à base commune : L'impédance d'entrée Rin peut être exprimée comme suit :

où re est la résistance de l'émetteur, et RE est la résistance de court-circuit de l'émetteur.

Amplificateur à collecteur commun : L'impédance d'entrée R in peut être exprimée comme suit :

Impédance de sortie

Modèle à petite signal : Utilisez le modèle à petite signal du transistor pour analyser l'impédance de sortie.

Amplificateur à émetteur commun : L'impédance de sortie Rout peut être exprimée comme suit :

où ro est la résistance de sortie, et RC est la résistance du collecteur.

Amplificateur à base commune : L'impédance de sortie R out peut être exprimée comme suit :

Amplificateur à collecteur commun : L'impédance de sortie Rout peut être exprimée comme suit :

2. Méthodes expérimentales

Impédance d'entrée

Méthode de tension : Appliquez un petit signal AC à l'entrée du circuit, mesurez la tension d'entrée Vin et le courant d'entrée Iin, et calculez l'impédance d'entrée :

Méthode de la résistance : Sériez une résistance connue Rs à l'entrée du circuit, mesurez la tension d'entrée Vin et la tension sur la résistance Vs, et calculez l'impédance d'entrée :

Impédance de sortie

Méthode de charge : Connectez une résistance de charge variable RL à la sortie du circuit, mesurez la tension de sortie Vout lorsque la résistance de charge change, et calculez l'impédance de sortie :

où Vout,0 est la tension de sortie lorsque la résistance de charge est infinie.

3. Méthodes de simulation

Logiciel de simulation de circuit : Utilisez un logiciel de simulation de circuit (comme SPICE, LTspice, Multisim, etc.) pour simuler le circuit et obtenir directement l'impédance d'entrée et de sortie.

Impédance d'entrée : Appliquez un petit signal AC à l'entrée du circuit, simulez pour obtenir la tension d'entrée et le courant d'entrée, et calculez l'impédance d'entrée.

Impédance de sortie : Connectez une résistance de charge variable à la sortie du circuit, simulez pour obtenir la tension de sortie lorsque la résistance de charge change, et calculez l'impédance de sortie.

4. Techniques d'analyse de circuit

Équivalent Thévenin : Simplifiez le circuit complexe en un circuit équivalent Thévenin, où l'impédance d'entrée est la résistance équivalente.

Équivalent Norton : Simplifiez le circuit complexe en un circuit équivalent Norton, où l'impédance de sortie est la résistance équivalente.

Résumé

La détermination de l'impédance d'entrée/sortie des circuits avec des transistors ou d'autres composants actifs peut se faire en utilisant des méthodes analytiques, expérimentales et de simulation. Le choix de la méthode dépend de vos besoins spécifiques et des ressources disponibles. Les méthodes analytiques sont adaptées aux calculs théoriques, les méthodes expérimentales sont adaptées aux mesures réelles, et les méthodes de simulation combinent les avantages des deux, permettant une analyse détaillée et une vérification sur ordinateur.