Como determino a impedância de entrada/saída de circuitos que possuem transistores ou outros componentes ativos?

Determinar a impedância de entrada/saída de circuitos com transistores ou outros componentes ativos é um passo importante para entender o desempenho e as características de correspondência do circuito. Aqui estão alguns métodos e técnicas comuns para determinar essas impedâncias:

1. Métodos Analíticos

Impedância de Entrada

Modelo de Pequeno Sinal: Use o modelo de pequeno sinal do transistor (como emissor comum, base comum, coletor comum, etc.) para analisar a impedância de entrada.

Amplificador de Emissor Comum: A impedância de entrada Rin pode ser expressa como:

onde rπ é a resistência dinâmica entre a base e o emissor, gm é a transcondutância, RL é a resistência de carga, e RB é o resistor de polarização da base.

Amplificador de Base Comum: A impedância de entrada Rin pode ser expressa como

onde re é a resistência do emissor, e RE é o resistor de bypass do emissor.

Amplificador de Coletor Comum: A impedância de entrada R in pode ser expressa como

Impedância de Saída

Modelo de Pequeno Sinal: Use o modelo de pequeno sinal do transistor para analisar a impedância de saída.

Amplificador de Emissor Comum: A impedância de saída Rout pode ser expressa como

onde ro é a resistência de saída, e RC é o resistor do coletor.

Amplificador de Base Comum: A impedância de saída R out an be expressa como

Amplificador de Coletor Comum: A impedância de saída Rout an be expressa como:

2. Métodos Experimentais

Impedância de Entrada

Método de Tensão: Aplique um pequeno sinal AC à entrada do circuito, meça a tensão de entrada Vin e a corrente de entrada Iin, e calcule a impedância de entrada:

Método do Resistor: Conecte um resistor conhecido Rs em série na entrada do circuito, meça a tensão de entrada Vin e a tensão sobre o resistor Vs, e calcule a impedância de entrada:

Impedância de Saída

Método de Carga: Conecte um resistor de carga variável RL na saída do circuito, meça a tensão de saída Vout conforme a resistência de carga muda, e calcule a impedância de saída:

onde Vout,0 é a tensão de saída quando a resistência de carga é infinita.

3. Métodos de Simulação

Software de Simulação de Circuitos: Use software de simulação de circuitos (como SPICE, LTspice, Multisim, etc.) para simular o circuito e obter diretamente a impedância de entrada e saída.

Impedância de Entrada: Aplique um pequeno sinal AC à entrada do circuito, simule para obter a tensão de entrada e a corrente de entrada, e calcule a impedância de entrada.

Impedância de Saída: Conecte um resistor de carga variável na saída do circuito, simule para obter a tensão de saída conforme a resistência de carga muda, e calcule a impedância de saída.

4. Técnicas de Análise de Circuitos

Equivalente Thevenin: Simplifique o circuito complexo para um circuito equivalente Thevenin, onde a impedância de entrada é a resistência equivalente.

Equivalente Norton: Simplifique o circuito complexo para um circuito equivalente Norton, onde a impedância de saída é a resistência equivalente.

Resumo

Determinar a impedância de entrada/saída de circuitos com transistores ou outros componentes ativos pode ser feito usando métodos analíticos, experimentais e de simulação. A escolha do método depende das suas necessidades específicas e dos recursos disponíveis. Os métodos analíticos são adequados para cálculos teóricos, os métodos experimentais são adequados para medições reais, e os métodos de simulação combinam as vantagens de ambos, permitindo uma análise e verificação detalhadas no computador.