Kako određujem ulazni/izlazni impedanci krugova koji imaju tranzistori ili druge aktivne komponente

Određivanje ulaznog/izlaznog impedansa krugova s tranzistorima ili drugim aktivnim komponentama je važan korak za razumijevanje performansi i karakteristika podudaranja kruga. Evo nekoliko uobičajenih metoda i tehnika za određivanje tih impedansa:

1. Analitičke metode

Ulazni impedans

Mali-signalni model: Koristite mali-signalni model tranzistora (poput zajedničkog emitera, zajedničkog baza, zajedničkog kolektora itd.) za analizu ulaznog impedansa.

Pojačavač sa zajedničkim emiterom: Ulazni impedans Rin može se izraziti kao:

gdje je rπ dinamički otpor između baze i emitera, gm prenosna provodljivost,

RL je otpornik opterećenja, a RB je otpornik za polarizaciju baze.

Pojačavač sa zajedničkom bazom: Ulazni impedans Rin može se izraziti kao

gdje je re emiter otpor, a RE emiter preskočni otpornik.

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom: Ulazni impedans R in može se izraziti kao

Izlazni impedans

Mali-signalni model: Koristite mali-signalni model tranzistora za analizu izlaznog impedansa.

Pojačavač sa zajedničkim emiterom: Izlazni impedans Rout može se izraziti kao

gdje je ro izlazni otpor, a RC kolektor otpornik.

Pojačavač sa zajedničkom bazom: Izlazni impedans R out može se izraziti kao

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom: Izlazni impedans Rout može se izraziti kao:

2. Eksperimentalne metode

Ulazni impedans

Metoda napona: Primijenite mali AC signal na ulaz kruga, izmjerite ulazni napon

Vin i ulazni struja Iin, i izračunajte ulazni impedans:

Metoda otpornika: Serijski spajate poznati mali otpornik Rs na ulaz kruga, izmjerite ulazni napon Vin i napon na otporniku Vs, i izračunajte ulazni impedans:

Izlazni impedans

Metoda opterećenja: Spojite promjenjivi opterećeni otpornik

RL na izlaz kruga, izmjerite izlazni napon Vout kada se mijenja otpor opterećenja, i izračunajte izlazni impedans:

gdje je Vout,0 izlazni napon kada je otpor opterećenja beskonačan.

3. Simulacijske metode

Softver za simulaciju krugova: Koristite softver za simulaciju krugova (poput SPICE-a, LTspice-a, Multisima itd.) za simulaciju kruga i direktno dobivanje ulaznog i izlaznog impedansa.

Ulazni impedans: Primijenite mali AC signal na ulaz kruga, simulirajte da biste dobili ulazni napon i ulaznu struju, i izračunajte ulazni impedans.

Izlazni impedans: Spojite promjenjivi opterećeni otpornik na izlaz kruga, simulirajte da biste dobili izlazni napon kada se mijenja otpor opterećenja, i izračunajte izlazni impedans.

4. Tehnike analize krugova

Theveninov ekvivalent: Pojednostavite složeni krug na Theveninov ekvivalentni krug, gdje je ulazni impedans ekvivalentni otpor.

Nortonov ekvivalent: Pojednostavite složeni krug na Nortonov ekvivalentni krug, gdje je izlazni impedans ekvivalentni otpor.

Sažetak

Određivanje ulaznog/izlaznog impedansa krugova s tranzistorima ili drugim aktivnim komponentama može se obaviti koristeći analitičke metode, eksperimentalne metode i simulacijske metode. Izbor metode ovisi o vašim specifičnim potrebama i dostupnim resursima. Analitičke metode su prikladne za teorijska izračunavanja, eksperimentalne metode su prikladne za stvarna mjerenja, a simulacijske metode kombiniraju prednosti obje, omogućujući detaljnu analizu i provjeru na računalu.