Xác định trở kháng đầu vào/đầu ra của mạch với các transistor hoặc thành phần hoạt động khác là bước quan trọng để hiểu hiệu suất và đặc tính khớp nối của mạch. Dưới đây là một số phương pháp và kỹ thuật phổ biến để xác định các trở kháng này:
1. Phương pháp Phân tích
Trở kháng Đầu vào
Mô hình Tín hiệu Nhỏ: Sử dụng mô hình tín hiệu nhỏ của transistor (như common-emitter, common-base, common-collector, v.v.) để phân tích trở kháng đầu vào.
Đóng góp Amplifier Common-Emitter: Trở kháng đầu vào Rin có thể được biểu diễn như sau:
trong đó rπ là điện trở động giữa base và emitter, gm là điện dẫn,
RL là điện trở tải, và RB là điện trở bias base.
Đóng góp Amplifier Common-Base: Trở kháng đầu vào Rin có thể được biểu diễn như sau
trong đó re là điện trở emitter, và RE là điện trở bypass emitter.
Đóng góp Amplifier Common-Collector: Trở kháng đầu vào R in có thể được biểu diễn như sau
Trở kháng Đầu ra
Mô hình Tín hiệu Nhỏ: Sử dụng mô hình tín hiệu nhỏ của transistor để phân tích trở kháng đầu ra.
Đóng góp Amplifier Common-Emitter: Trở kháng đầu ra Rout có thể được biểu diễn như sau
trong đó ro là điện trở đầu ra, và RC là điện trở collector.
Đóng góp Amplifier Common-Base: Trở kháng đầu ra R out có thể được biểu diễn như sau
Đóng góp Amplifier Common-Collector: Trở kháng đầu ra Rout có thể được biểu diễn như sau:
2. Phương pháp Thí nghiệm
Trở kháng Đầu vào
Phương pháp Điện áp: Áp dụng một tín hiệu AC nhỏ vào đầu vào của mạch, đo điện áp đầu vào
Vin và dòng điện đầu vào Iin, và tính toán trở kháng đầu vào:
Phương pháp Điện trở: Nối một điện trở nhỏ Rs đã biết ở đầu vào của mạch, đo điện áp đầu vào Vin và điện áp trên điện trở Vs, và tính toán trở kháng đầu vào:
Trở kháng Đầu ra
Phương pháp Tải: Kết nối một điện trở tải biến đổi
RL ở đầu ra của mạch, đo điện áp đầu ra Vout khi điện trở tải thay đổi, và tính toán trở kháng đầu ra:
trong đó Vout,0 là điện áp đầu ra khi điện trở tải vô cùng.
3. Phương pháp Mô phỏng
Phần mềm Mô phỏng Mạch: Sử dụng phần mềm mô phỏng mạch (như SPICE, LTspice, Multisim, v.v.) để mô phỏng mạch và trực tiếp lấy được trở kháng đầu vào và đầu ra.
Trở kháng Đầu vào: Áp dụng một tín hiệu AC nhỏ vào đầu vào của mạch, mô phỏng để lấy điện áp đầu vào và dòng điện đầu vào, và tính toán trở kháng đầu vào.
Trở kháng Đầu ra: Kết nối một điện trở tải biến đổi ở đầu ra của mạch, mô phỏng để lấy điện áp đầu ra khi điện trở tải thay đổi, và tính toán trở kháng đầu ra.
4. Kỹ thuật Phân tích Mạch
Tương đương Thevenin: Giản lược mạch phức tạp thành mạch tương đương Thevenin, trong đó trở kháng đầu vào là điện trở tương đương.
Tương đương Norton: Giản lược mạch phức tạp thành mạch tương đương Norton, trong đó trở kháng đầu ra là điện trở tương đương.
Tóm tắt
Xác định trở kháng đầu vào/đầu ra của mạch với các transistor hoặc thành phần hoạt động khác có thể được thực hiện bằng các phương pháp phân tích, thí nghiệm và mô phỏng. Sự lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể và nguồn lực sẵn có. Các phương pháp phân tích phù hợp cho các tính toán lý thuyết, các phương pháp thí nghiệm phù hợp cho các phép đo thực tế, và các phương pháp mô phỏng kết hợp ưu điểm của cả hai, cho phép phân tích chi tiết và kiểm chứng trên máy tính.
