ฉันจะกำหนดความต้านทานอินพุต/เอาต์พุตของวงจรที่มีทรานซิสเตอร์หรือส่วนประกอบที่ทำงานได้อื่น ๆ ได้อย่างไร

การกำหนดอิมพีแดนซ์ทางเข้า/ออกของวงจรที่มีทรานซิสเตอร์หรือส่วนประกอบที่ใช้งานอื่นๆ เป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจสมรรถนะและคุณลักษณะการจับคู่ของวงจร ต่อไปนี้เป็นวิธีและการเทคนิคทั่วไปในการกำหนดอิมพีแดนซ์เหล่านี้:

1. วิธีการวิเคราะห์

อิมพีแดนซ์ทางเข้า

โมเดลสัญญาณเล็ก: ใช้โมเดลสัญญาณเล็กของทรานซิสเตอร์ (เช่น common-emitter, common-base, common-collector ฯลฯ) เพื่อวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ทางเข้า

แอมปลิฟายเออร์ common-emitter: อิมพีแดนซ์ทางเข้า Rin สามารถแสดงได้ว่า:

โดย rπ คือความต้านทานแบบไดนามิกระหว่างฐานกับอีมิเตอร์, gm คือ transconductance, RL คือความต้านทานโหลด, และ RB คือความต้านทานไบแอสฐาน

แอมปลิฟายเออร์ common-base: อิมพีแดนซ์ทางเข้า Rin สามารถแสดงได้ว่า

โดย re คือความต้านทานอีมิเตอร์, และ RE คือความต้านทานบายพาสอีมิเตอร์

แอมปลิฟายเออร์ common-collector: อิมพีแดนซ์ทางเข้า Rin สามารถแสดงได้ว่า

อิมพีแดนซ์ทางออก

โมเดลสัญญาณเล็ก: ใช้โมเดลสัญญาณเล็กของทรานซิสเตอร์เพื่อวิเคราะห์อิมพีแดนซ์ทางออก

แอมปลิฟายเออร์ common-emitter: อิมพีแดนซ์ทางออก Rout สามารถแสดงได้ว่า

โดย ro คือความต้านทานทางออก, และ RC คือความต้านทานคอลเลกเตอร์

แอมปลิฟายเออร์ common-base: อิมพีแดนซ์ทางออก R out สามารถแสดงได้ว่า

แอมปลิฟายเออร์ common-collector: อิมพีแดนซ์ทางออก Rout สามารถแสดงได้ว่า:

2. วิธีการทดลอง

อิมพีแดนซ์ทางเข้า

วิธีแรงดัน: ใช้สัญญาณ AC ขนาดเล็กที่ทางเข้าของวงจร วัดแรงดันทางเข้า Vin และกระแสทางเข้า Iin แล้วคำนวณอิมพีแดนซ์ทางเข้า:

วิธีความต้านทาน: ต่อความต้านทานที่ทราบค่า Rs ที่ทางเข้าของวงจร วัดแรงดันทางเข้า Vin และแรงดันที่ขวางความต้านทาน Vs แล้วคำนวณอิมพีแดนซ์ทางเข้า:

อิมพีแดนซ์ทางออก

วิธีโหลด: ต่อความต้านทานโหลดที่ปรับเปลี่ยนได้ RL ที่ทางออกของวงจร วัดแรงดันทางออก Vout เมื่อความต้านทานโหลดเปลี่ยนแปลง แล้วคำนวณอิมพีแดนซ์ทางออก:

โดย Vout,0 คือแรงดันทางออกเมื่อความต้านทานโหลดเป็นอนันต์

3. วิธีการจำลอง

ซอฟต์แวร์จำลองวงจร: ใช้ซอฟต์แวร์จำลองวงจร (เช่น SPICE, LTspice, Multisim ฯลฯ) เพื่อจำลองวงจรและได้อิมพีแดนซ์ทางเข้าและทางออกโดยตรง

อิมพีแดนซ์ทางเข้า: ใช้สัญญาณ AC ขนาดเล็กที่ทางเข้าของวงจร จำลองเพื่อได้แรงดันทางเข้าและกระแสทางเข้า แล้วคำนวณอิมพีแดนซ์ทางเข้า

อิมพีแดนซ์ทางออก: ต่อความต้านทานโหลดที่ปรับเปลี่ยนได้ที่ทางออกของวงจร จำลองเพื่อได้แรงดันทางออกเมื่อความต้านทานโหลดเปลี่ยนแปลง แล้วคำนวณอิมพีแดนซ์ทางออก

4. เทคนิควิเคราะห์วงจร

วงจรเทียบเท่า Thevenin: ลดรูปวงจรที่ซับซ้อนให้เป็นวงจรเทียบเท่า Thevenin โดยที่อิมพีแดนซ์ทางเข้าคือความต้านทานเทียบเท่า

วงจรเทียบเท่า Norton: ลดรูปวงจรที่ซับซ้อนให้เป็นวงจรเทียบเท่า Norton โดยที่อิมพีแดนซ์ทางออกคือความต้านทานเทียบเท่า

สรุป

การกำหนดอิมพีแดนซ์ทางเข้า/ออกของวงจรที่มีทรานซิสเตอร์หรือส่วนประกอบที่ใช้งานอื่นๆ สามารถทำได้โดยใช้วิธีการวิเคราะห์ วิธีการทดลอง และวิธีการจำลอง การเลือกวิธีการขึ้นอยู่กับความต้องการและความสามารถที่มี วิธีการวิเคราะห์เหมาะสำหรับการคำนวณเชิงทฤษฎี วิธีการทดลองเหมาะสำหรับการวัดจริง และวิธีการจำลองรวมข้อดีของทั้งสองวิธี ทำให้สามารถวิเคราะห์และตรวจสอบอย่างละเอียดบนคอมพิวเตอร์ได้