La forma más eficiente y rigurosa de calcular las impedancias de entrada / salida (circuitos de transistores)

Para la impedancia de salida, comience por entender la imagen de la derecha a continuación: -

Eslaimagendelamanoderechaenlaqueestoyinteresado:muestravariascurvasparaunBJTyestascurvassebasanenunaciertacorrientebase(omAa4mA)yparacadacorriente(constante),elvoltajeenelcolector-Elemisorseincrementade0Va20V.Amedidaqueaumentaestevoltaje,semidelacorrientedelcolector.

Lacorrientedelcolectoraumentabruscamenteyluegoseasientacercadeunalíneahorizontal.TomeelejemplocuandoIb=0.2mAy,simplementeconcéntreseenlapartemásplanadelacurva(estaeseláreadetrabajonormalparaunamplificadorBJTdeemisorcomún).

Talveza2voltiosatravésdelcolector-emisor,lacorrientedelcolectoresde10mA.¡Noteesto!A20voltios,lacorrientedelcolectorpareceserdeaproximadamente11mA.

Ahora,conviertaestoenunaresistenciaefectiva:-

\$R=\dfrac{20V-2V}{11mA-10mA}\$=18kohms.

Estoavecessedenominaconformidaddelcolectoryrepresentalaresistenciadesalidaenserieefectivadelcolectorsielcolelctorseconsideraraunafuentedevoltaje.ParaunatensióndeCAenelcolector,estoestáenparaleloconR3enelcircuitodelOPysiR3fuera(digamos)4k7,laimpedanciadesalidadelcircuitosería18k||4k7=3.73kohms.

UnaaproximaciónqueseusageneralmenteesdecirquelaimpedanciadesalidaesigualaR3(noaunmillóndemillasdedistancia,peroestogeneralmenteseaceptacomounareglageneralaproximada).Dependiendodelorigurosoquequieraser,podríatenerencuentaqueparavariascorrientesdebasediferentes,lapendiente"plana" de la curva de corriente del colector cambia y aquí hay una imagen que lo demuestra: -

ElpuntoVasellama"el voltaje inicial" y es una forma útil de determinar cómo cambia la pendiente con el aumento de la corriente de base. ¿Necesitas ir tan lejos? A veces aunque nunca lo he hecho.

La impedancia de entrada generalmente se aproxima a R1 || R2 - esto no toma en cuenta las corrientes de base que tienden a disminuir la impedancia de entrada real, pero para un tipo general de circuito, R1 y R2 se eligen normalmente, de manera que aproximadamente diez veces la corriente de base fluye a través de esos componentes. Así que esta aproximación es aproximadamente 90% precisa. Más precisión significa tener en cuenta la Hfe (ganancia actual) de BJT y la corriente del colector. Si la corriente del colector es de 5 mA y Hfe es de 200, la corriente de base es de 25 micro amperios. Esto aumentará y disminuirá con las ondulaciones de la señal de entrada, por lo que puede explicarse pero, como dije antes, la mayoría de la gente, en la mayoría de las aplicaciones, dirá que la impedancia de entrada es R1 || R2.

C1 se agrega a la impedancia de entrada y, en frecuencias realmente bajas, esto será significativo, pero generalmente se elige C1 para que generalmente se considere un cortocircuito para señales de CA, lo que significa que la impedancia de entrada aún es R1 || R2.

Solo una respuesta breve: de acuerdo con mi experiencia, lo siguiente puede ser útil.

1. Al principio, conecte una fuente de voltaje Vin al nodo correspondiente y convénzase de cuántas opciones diferentes están disponibles, lo que permite que exista una corriente. Durante este paso, considerará todas las fuentes de CC como señal de tierra.

2. Según la ley de Ohm (y / o otras leyes, si corresponde), puede anotar las distintas corrientes. Luego aplica la ley actual de Kirchhoff para encontrar Iin (agregue todas las corrientes).

3. Aísle Vin y resuelva para la conductancia g, in = Iin / Vin. Es muy conveniente encontrar al principio la conductancia (y NO la impedancia) porque la impedancia de entrada deseada consta de varias secciones paralelas (y las diversas conductancias se acaban de agregar).

4. Ahora es sencillo escribir: r, in = Ra || Rb || Rc ....

5. Ejemplo : la conductancia de salida en el nodo emisor en la configuración del colector común consta de tres formas diferentes: corriente a través de (a) la resistencia del emisor óhmica, (b) la base del emisor región y (c) la región emisora-colectora (en muchos casos se descuida).

6.) Comentario: En caso de que haya condensadores que haya considerado cortos, el resultado se aplica solo a las frecuencias que están muy por encima de las frecuencias de esquina correspondientes.