Як визначити входовий/вихідний імпеданс схем, які мають транзистори або інші активні компоненти?

Визначення входного/вихідного імпедансу схем з транзисторами або іншими активними компонентами є важливим кроком для розуміння продуктивності та характеристик збігу схеми. Ось деякі типові методи та техніки для визначення цих імпедансів:

1. Аналітичні методи

Входний імпеданс

Модель малосигнального режиму: Використовуйте модель малосигнального режиму транзистора (таку як з загальним емітером, з загальною базою, з загальним колектором тощо) для аналізу входного імпедансу.

Підсилювач з загальним емітером: Входний імпеданс Rin може бути виражений як:

де rπ — динамічний опір між базою та емітером, gm — провідність за струмом,

RL — опір навантаження, а RB — опір підсилення бази.

Підсилювач з загальною базою: Входний імпеданс Rin може бути виражений як

де re — опір емітера, а RE — опір обхідної шляхи емітера.

Підсилювач з загальним колектором: Входний імпеданс R in може бути виражений як

Вихідний імпеданс

Модель малосигнального режиму: Використовуйте модель малосигнального режиму транзистора для аналізу вихідного імпедансу.

Підсилювач з загальним емітером: Вихідний імпеданс Rout може бути виражений як

де ro — вихідний опір, а RC — опір колектора.

Підсилювач з загальною базою: Вихідний імпеданс R out може бути виражений як

Підсилювач з загальним колектором: Вихідний імпеданс Rout може бути виражений як:

2. Експериментальні методи

Входний імпеданс

Метод напруги: Підайте невеликий сигнал АК на вхід схеми, виміряйте входну напругу

Vin та входний струм Iin, та обчисліть входний імпеданс:

Метод опору: Посередньте відомий невеликий опір Rs на вході схеми, виміряйте входну напругу Vin та напругу на опорі Vs, та обчисліть входний імпеданс:

Вихідний імпеданс

Метод навантаження: Підключіть змінний опір навантаження

RL на вихід схеми, виміряйте вихідну напругу Vout при зміні опору навантаження, та обчисліть вихідний імпеданс:

де Vout,0 — вихідна напруга, коли опір навантаження нескінченний.

3. Методи моделювання

Програмне забезпечення для моделювання схем: Використовуйте програмне забезпечення для моделювання схем (таке як SPICE, LTspice, Multisim тощо) для моделювання схеми та безпосереднього отримання входного та вихідного імпедансу.

Входний імпеданс: Підайте невеликий сигнал АК на вхід схеми, змоделюйте для отримання входної напруги та входного струму, та обчисліть входний імпеданс.

Вихідний імпеданс: Підключіть змінний опір навантаження на вихід схеми, змоделюйте для отримання вихідної напруги при зміні опору навантаження, та обчисліть вихідний імпеданс.

4. Техніки аналізу схем

Еквівалент Тевенена: Спростіть складну схему до еквівалентної схеми Тевенена, де входний імпеданс — це еквівалентний опір.

Еквівалент Нортона: Спростіть складну схему до еквівалентної схеми Нортона, де вихідний імпеданс — це еквівалентний опір.

Підсумок

Визначення входного/вихідного імпедансу схем з транзисторами або іншими активними компонентами може бути проведено за допомогою аналітичних методів, експериментальних методів та методів моделювання. Вибір методу залежить від ваших конкретних потреб та доступних ресурсів. Аналітичні методи підходять для теоретичних розрахунків, експериментальні методи — для фактичних вимірювань, а методи моделювання поєднують переваги обох, дозволяючи детальний аналіз та перевірку на комп'ютері.