Hur bestämmer jag ingångs-/utgångsimpedansen för kretsar som har transistorer eller andra aktiva komponenter?

Att fastställa in- och utgångsimpedansen för kretsar med transistorer eller andra aktiva komponenter är ett viktigt steg för att förstå kretsens prestanda och matchningskarakteristika. Här följer några vanliga metoder och tekniker för att fastställa dessa impedanser:

1. Analytiska Metoder

Ingångsimpedans

Litet-signalmodell: Använd den lilla signalmodellen för transistorn (som exempelvis gemensam emitter, gemensam bas, gemensam samlare, etc.) för att analysera ingångsimpedansen.

Gemensam Emitterförstärkare: Ingångsimpedansen Rin kan uttryckas som:

där rπ är den dynamiska resistansen mellan basen och emitten, gm är transkonduktansen,

RL är belastningsresistansen, och RB är basbiasresistorn.

Gemensam Basförstärkare: Ingångsimpedansen Rin kan uttryckas som

där re är emittensresistansen, och RE är emittensomkretsresistorn.

Gemensam Samlarförstärkare: Ingångsimpedansen R in kan uttryckas som

Utgångsimpedans

Litet-signalmodell: Använd den lilla signalmodellen för transistorn för att analysera utgångsimpedansen.

Gemensam Emitterförstärkare: Utgångsimpedansen Rout kan uttryckas som

där ro är utgångsresistansen, och RC är samlarresistorn.

Gemensam Basförstärkare: Utgångsimpedansen R out an be expressed as

Gemensam Samlarförstärkare: Utgångsimpedansen Rout an be expressed as:

2. Experimentella Metoder

Ingångsimpedans

Spänningsmetod: Tillämpa en liten AC-signal på ingången till kretsen, mät ingångsspänningen

Vin och ingångsströmmen Iin, och beräkna ingångsimpedansen:

Resistormetod: Serierkoppla en kend resistor Rs vid ingången till kretsen, mät ingångsspänningen Vin och spänningen över resistorn Vs, och beräkna ingångsimpedansen:

Utgångsimpedans

Belastningsmetod: Koppla en variabel belastningsresistor

RL vid utgången av kretsen, mät utgångsspänningen Vout när belastningsresistansen ändras, och beräkna utgångsimpedansen:

där Vout,0 är utgångsspänningen när belastningsresistansen är oändlig.

3. Simuleringsmetoder

Kretsersimuleringsprogram: Använd kretsersimuleringsprogram (som exempelvis SPICE, LTspice, Multisim, etc.) för att simulera kretsen och direkt erhålla ingångs- och utgångsimpedansen.

Ingångsimpedans: Tillämpa en liten AC-signal på ingången till kretsen, simulerar för att få ingångsspänningen och ingångsströmmen, och beräkna ingångsimpedansen.

Utgångsimpedans: Koppla en variabel belastningsresistor vid utgången av kretsen, simulerar för att få utgångsspänningen när belastningsresistansen ändras, och beräkna utgångsimpedansen.

4. Kretsanalysmetoder

Thevenins ekvivalent: Förenkla den komplexa kretsen till en Theveninsekvivalentkrets, där ingångsimpedansen är den ekvivalenta resistansen.

Nortons ekvivalent: Förenkla den komplexa kretsen till en Nortonsekvivalentkrets, där utgångsimpedansen är den ekvivalenta resistansen.

Sammanfattning

Att fastställa in- och utgångsimpedansen för kretsar med transistorer eller andra aktiva komponenter kan göras med analytiska metoder, experimentella metoder och simuleringsmetoder. Valet av metod beror på dina specifika behov och tillgängliga resurser. Analytiska metoder är lämpliga för teoretiska beräkningar, experimentella metoder är lämpliga för faktiska mätningar, och simuleringsmetoder kombinerar fördelarna med båda, vilket möjliggör detaljerad analys och verifiering på en dator.