Como determino a impedancia de entrada/saída de circuitos que teñen transistores ou outros compoñentes activos

Determinar a impedancia de entrada/saída de circuitos con transistores ou outros componentes activos é un paso importante para comprender o rendemento e as características de emparellamento do circuito. Aquí están algúns métodos e técnicas comúns para determinar estas impedancias:

1. Métodos Analíticos

Impedancia de Entrada

Modelo de Pequenas Señais: Utiliza o modelo de pequenas señais do transistor (como emisor común, base común, colector común, etc.) para analizar a impedancia de entrada.

Amplificador de Emisor Común: A impedancia de entrada Rin pode expresarse como:

onde rπ é a resistencia dinámica entre a base e o emisor, gm é a transconductancia,

RL é a resistencia de carga, e RB é o resistor de polarización da base.

Amplificador de Base Común: A impedancia de entrada Rin pode expresarse como

onde re é a resistencia do emisor, e RE é o resistor de derivación do emisor.

Amplificador de Colector Común: A impedancia de entrada R in pode expresarse como

Impedancia de Saída

Modelo de Pequenas Señais: Utiliza o modelo de pequenas señais do transistor para analizar a impedancia de saída.

Amplificador de Emisor Común: A impedancia de saída Rout pode expresarse como

onde ro é a resistencia de saída, e RC é o resistor de colector.

Amplificador de Base Común: A impedancia de saída R out an be expressed as

Amplificador de Colector Común: A impedancia de saída Rout an be expressed as:

2. Métodos Experimentais

Impedancia de Entrada

Método de Tensión: Aplica unha pequena señal AC á entrada do circuito, mide a tensión de entrada

Vin e a corrente de entrada Iin, e calcula a impedancia de entrada:

Método de Resistencia: Serie un resistor coñecido pequeno Rs na entrada do circuito, mide a tensión de entrada Vin e a tensión a través do resistor Vs, e calcula a impedancia de entrada:

Impedancia de Saída

Método de Carga: Conecta un resistor de carga variable

RL na saída do circuito, mide a tensión de saída Vout como cambia a resistencia de carga, e calcula a impedancia de saída:

onde Vout,0 é a tensión de saída cando a resistencia de carga é infinita.

3. Métodos de Simulación

Software de Simulación de Circuitos: Utiliza software de simulación de circuitos (como SPICE, LTspice, Multisim, etc.) para simular o circuito e obter directamente a impedancia de entrada e saída.

Impedancia de Entrada: Aplica unha pequena señal AC á entrada do circuito, simula para obter a tensión de entrada e a corrente de entrada, e calcula a impedancia de entrada.

Impedancia de Saída: Conecta un resistor de carga variable na saída do circuito, simula para obter a tensión de saída como cambia a resistencia de carga, e calcula a impedancia de saída.

4. Técnicas de Análise de Circuitos

Equivalente de Thevenin: Simplifica o circuito complexo a un circuito equivalente de Thevenin, onde a impedancia de entrada é a resistencia equivalente.

Equivalente de Norton: Simplifica o circuito complexo a un circuito equivalente de Norton, onde a impedancia de saída é a resistencia equivalente.

Resumo

Determinar a impedancia de entrada/saída de circuitos con transistores ou outros componentes activos pode facerse utilizando métodos analíticos, experimentais e de simulación. A elección do método depende das súas necesidades específicas e dos recursos dispoñibles. Os métodos analíticos son adecuados para cálculos teóricos, os métodos experimentais son adequados para medidas reais, e os métodos de simulación combinan as vantaxes de ambos, permitindo unha análise e verificación detalladas no ordenador.