¿Cuál es la importancia de la impedancia de entrada y salida de un BJT?

La ganancia de un amplificador, un solo dispositivo, depende del GM, el dIout / dVin, también llamado transconductancia. GM es un remanente de tubo de vacío, es decir, conductancia mutua o cómo interactúan la entrada y la salida.

Conociendo el GM, multiplique eso por la impedancia en el nodo de salida, y obtendrá la ganancia de esa etapa, de ese único dispositivo.

Pero debe incluir TODOS las resistencias, todas las impedancias, colgando en el nodo de salida. Eso requiere que se conozca la Rload, el R_collector, la slope_of_the_collector_IV_curve, y los parásitos capacitivos. Todo esto en paralelo afecta la ganancia.

Si implementa una carga de corriente constante en el colector, entonces la pendiente de la curva del colector IV, descrita con el nombre de Early Voltage, o Vearly o simplemente Va, establecerá la ganancia de baja frecuencia.

Aquí hay una etapa de ganancia bipolar completa, con un Rcollector resistivo (no la carga de corriente constante):

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

¿Cuál es el ancho de banda de este circuito? El extremo inferior es fijado por los condensadores. El extremo superior, el Tau, es el 10pF en paralelo con Rcollector || R5 || r_early || Rload. Si construye esto, agregue 5 o 10pF más, para el cableado de las capacitancias. Y una sonda de alcance agregará 10 --- 20pF más. Un número rápido: 10pF + 4Kohm es 400 nanoSegundos Tau, o 2.5MegaRad / 2 * pi ~~ 0.4MHz F3dB.

Ahora, con respecto a la impedancia de entrada, dado que las fuentes de voltaje tienen cierta resistencia o impedancia, llámelo Zsource, el Zin del bipolar formará un divisor de voltaje con el Zsource. Los bipolares de Darlington aumentarán en gran medida el Zin, y la división de voltaje se convierte en

Zsource / (Zsource + Zin)

También observe la C_collectorbase, de valor 10pF, que es adecuada para un 2N3904. El final del colector ve el 10pF; el extremo base ve 10pF * (1 * stage_gain), por lo tanto, la base Zin (a altas frecuencias) sufre debido a que la carga de la señal es robada por C_collectorbase.

Fíjese en la auto-polarización, usando 220,000 ohmios en serie, el total es BETA * Rcollector. Esto ajusta bastante bien el Vcollector a 4,5 voltios + -, permitiendo un gran swing "lineal". Pero debe conocer BETA con bastante precisión, si desea VDD / 2 como Qpoint. Por otro lado, este método de polarización le ofrece un buen funcionamiento (solo para inversión de entrada) con un ancho de banda de más de 100.000 Hz. Tenga en cuenta que las 220.000 Rs cargan tanto el Vin como el Vout.

No es suficiente mencionar solo "circuitos BJT".

Hay circuitos BJT que deberían tener una gran resistencia de salida (fuentes de corriente) y otros circuitos (amplificadores de voltaje) que deberían tener una pequeña resistencia de salida. Esto se desea porque no queremos que ninguna carga cambie drásticamente la resistencia que determina la ganancia.

Recuerde el principio de operación: alta resistencia de entrada (rango MegOhm) porque el amplificador no debe generar una gran corriente (y causar caídas de voltaje no deseadas a través de la resistencia interna de la fuente de señal). La ganancia está determinada solo por las resistencias de retroalimentación, y esta ganancia no depende de la carga conectada porque la resistencia de salida es extremadamente pequeña.

En principio, también se desea este tipo de comportamiento para las etapas del amplificador BJT simple, sin embargo, esto se puede realizar solo hasta cierto punto.

Estas especificaciones, como ganancia , Zin , Zout , ruido , velocidad de respuesta , ... ayuda a otro diseñador utiliza su diseño como un módulo sin saber lo que hay dentro.

Cuando usa muchas series de amplificadores, la potencia de salida y la ganancia de voltaje están altamente relacionadas con Rin y Rout y las cargas.

En los circuitos de alta frecuencia, debe coincidir con la impedancia de carga (ajuste de impedancia) y el sistema para transferir la potencia máxima a la carga o la antena. (La ruta del circuito es importante)

Por ejemplo, el mejor caso para un sistema obtener voltaje en la entrada yg aumentar un voltaje de salida (voltaje_in voltaje_out), el caso ideal es una impedancia de entrada infinita y Impedancia de salida cero. Debes intentar diseñar con este criterio. No es fácil generar tal impedancia, por lo tanto, el diseñador analiza el Rin y el Rout y escribe en el manual. Ahora, diseña un amplificador de voltaje ideal con Rin en paralelo con la entrada, y Rout se coloca en serie con la salida.