Określenie impedancji wejściowej/wyjściowej obwodów z tranzystorami lub innymi elementami aktywnymi to ważny krok do zrozumienia wydajności i charakterystyk dopasowania obwodu. Oto niektóre powszechne metody i techniki określania tych impedancji:
1. Metody analityczne
Impedancja wejściowa
Model małosygnałowy: Użyj modelu małosygnałowego tranzystora (np. common-emitter, common-base, common-collector itp.) do analizy impedancji wejściowej.
Wzmocniacz common-emitter: Impedancja wejściowa Rin może być wyrażona jako:
gdzie rπ to opór dynamiczny między bazą a emiterem, gm to transkonduktancja, RL to opór obciążenia, a RB to rezystor biasu bazy.
Wzmocniacz common-base: Impedancja wejściowa Rin może być wyrażona jako
gdzie re to opór emitera, a RE to rezystor przepustowy emitera.
Wzmocniacz common-collector: Impedancja wejściowa R in może być wyrażona jako
Impedancja wyjściowa
Model małosygnałowy: Użyj modelu małosygnałowego tranzystora do analizy impedancji wyjściowej.
Wzmocniacz common-emitter: Impedancja wyjściowa Rout może być wyrażona jako
gdzie ro to opór wyjściowy, a RC to rezystor kolektorowy.
Wzmocniacz common-base: Impedancja wyjściowa R out an be expressed as
Wzmocniacz common-collector: Impedancja wyjściowa Rout an be expressed as:
2. Metody eksperymentalne
Impedancja wejściowa
Metoda napięciowa: Zastosuj mały sygnał AC do wejścia obwodu, zmierz napięcie wejściowe Vin i prąd wejściowy Iin, i oblicz impedancję wejściową:
Metoda rezystorowa: Podłącz znany mały rezystor Rs szeregowo do wejścia obwodu, zmierz napięcie wejściowe Vin i napięcie na rezystorze Vs, i oblicz impedancję wejściową:
Impedancja wyjściowa
Metoda obciążenia: Podłącz zmienny rezystor obciążenia RL do wyjścia obwodu, zmierz napięcie wyjściowe Vout przy zmianach oporu obciążenia, i oblicz impedancję wyjściową:
gdzie Vout,0 to napięcie wyjściowe, gdy opór obciążenia jest nieskończony.
3. Metody symulacji
Oprogramowanie do symulacji obwodów: Użyj oprogramowania do symulacji obwodów (np. SPICE, LTspice, Multisim itp.) do symulacji obwodu i bezpośredniego uzyskania impedancji wejściowej i wyjściowej.
Impedancja wejściowa: Zastosuj mały sygnał AC do wejścia obwodu, przeprowadź symulację, aby uzyskać napięcie wejściowe i prąd wejściowy, i oblicz impedancję wejściową.
Impedancja wyjściowa: Podłącz zmienny rezystor obciążenia do wyjścia obwodu, przeprowadź symulację, aby uzyskać napięcie wyjściowe przy zmianach oporu obciążenia, i oblicz impedancję wyjściową.
4. Techniki analizy obwodów
Równoważnik Thevenina: uprość skomplikowany obwód do równoważnika Thevenina, gdzie impedancja wejściowa to opór równoważny.
Równoważnik Nortona: uprość skomplikowany obwód do równoważnika Nortona, gdzie impedancja wyjściowa to opór równoważny.
Podsumowanie
Określanie impedancji wejściowej/wyjściowej obwodów z tranzystorami lub innymi elementami aktywnymi można dokonać za pomocą metod analitycznych, eksperymentalnych i symulacyjnych. Wybór metody zależy od konkretnych potrzeb i dostępnych zasobów. Metody analityczne są odpowiednie do obliczeń teoretycznych, metody eksperymentalne są odpowiednie do rzeczywistych pomiarów, a metody symulacyjne łączą zalety obu, umożliwiając szczegółową analizę i weryfikację na komputerze.
