Come determino l'impedenza di ingresso/uscita dei circuiti che contengono transistor o altri componenti attivi

Determinare l'impedenza di ingresso/uscita dei circuiti con transistor o altri componenti attivi è un passo importante per comprendere le caratteristiche di prestazione e abbinamento del circuito. Ecco alcuni metodi e tecniche comuni per determinare queste impedenze:

1. Metodi Analitici

Impedenza di Ingresso

Modello a piccolo segnale: Usa il modello a piccolo segnale del transistor (come emettitore comune, base comune, collettore comune, ecc.) per analizzare l'impedenza di ingresso.

Amplificatore a emettitore comune: L'impedenza di ingresso Rin può essere espressa come:

dove rπ è la resistenza dinamica tra la base ed l'emettitore, gm è la transconduttanza,

RL è la resistenza di carico, e RB è la resistenza di polarizzazione della base.

Amplificatore a base comune: L'impedenza di ingresso Rin può essere espressa come

dove re è la resistenza dell'emettitore, e RE è la resistenza di derivazione dell'emettitore.

Amplificatore a collettore comune: L'impedenza di ingresso R in può essere espressa come

Impedenza di Uscita

Modello a piccolo segnale: Usa il modello a piccolo segnale del transistor per analizzare l'impedenza di uscita.

Amplificatore a emettitore comune: L'impedenza di uscita Rout può essere espressa come

dove ro è la resistenza di uscita, e RC è la resistenza del collettore.

Amplificatore a base comune: L'impedenza di uscita R out può essere espressa come

Amplificatore a collettore comune: L'impedenza di uscita Rout può essere espressa come:

2. Metodi Sperimentali

Impedenza di Ingresso

Metodo della Tensione: Applica un piccolo segnale AC all'ingresso del circuito, misura la tensione di ingresso

Vin e la corrente di ingresso Iin, e calcola l'impedenza di ingresso:

Metodo della Resistenza: Serie una resistenza nota Rs piccola all'ingresso del circuito, misura la tensione di ingresso Vin e la tensione sulla resistenza Vs, e calcola l'impedenza di ingresso:

Impedenza di Uscita

Metodo del Carico: Connetti una resistenza variabile di carico

RL all'uscita del circuito, misura la tensione di uscita Vout al variare della resistenza di carico, e calcola l'impedenza di uscita:

dove Vout,0 è la tensione di uscita quando la resistenza di carico è infinita.

3. Metodi di Simulazione

Software di Simulazione di Circuiti: Usa software di simulazione di circuiti (come SPICE, LTspice, Multisim, ecc.) per simulare il circuito e ottenere direttamente l'impedenza di ingresso e uscita.

Impedenza di Ingresso: Applica un piccolo segnale AC all'ingresso del circuito, simula per ottenere la tensione di ingresso e la corrente di ingresso, e calcola l'impedenza di ingresso.

Impedenza di Uscita: Connetti una resistenza variabile di carico all'uscita del circuito, simula per ottenere la tensione di uscita al variare della resistenza di carico, e calcola l'impedenza di uscita.

4. Tecniche di Analisi dei Circuiti

Equivalente Thevenin: Semplifica il circuito complesso in un circuito equivalente Thevenin, dove l'impedenza di ingresso è la resistenza equivalente.

Equivalente Norton: Semplifica il circuito complesso in un circuito equivalente Norton, dove l'impedenza di uscita è la resistenza equivalente.

Riepilogo

Determinare l'impedenza di ingresso/uscita dei circuiti con transistor o altri componenti attivi può essere fatto utilizzando metodi analitici, sperimentali e di simulazione. La scelta del metodo dipende dalle tue specifiche esigenze e risorse disponibili. I metodi analitici sono adatti per i calcoli teorici, i metodi sperimentali sono adatti per le misurazioni reali, e i metodi di simulazione combinano i vantaggi di entrambi, permettendo un'analisi e verifica dettagliata su computer.