Impedancia de entrada y salida de un BJT

Medir la impedancia de entrada/salida es poco más que calcular las resistencias en un divisor de voltaje. Considere las siguientes dos situaciones:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Es importante que todo el circuito no se recorte, por lo que el voltaje$U_i$es pequeño en relación con la tensión de alimentación. No debe haber distorsión. También es esencial que mida solo el componente de CA, por lo que en el caso de la impedancia de salida, realice sus mediciones en el extremo derecho del capacitor de salida.

Para la impedancia de salida, debe realizar dos mediciones a una frecuencia determinada. Para audio, 1kHz es un buen comienzo, pero como dice Andy, es posible que le interese la impedancia en varias frecuencias.

Con una amplitud de entrada conocida$U_i$hacer dos medidas:

1. Medir la amplitud de voltaje$U_{o}$con$R_l$eliminado (situación izquierda);
2. Medir la amplitud de voltaje$U_{o}$con un conocido$R_l$en su lugar (situación correcta);

$(1) R_o = \dfrac{\Delta U_{R_o}}{\Delta I}$

$(2) R_o = \dfrac{U_i-U_o}{\frac{U_i}{R_o+R_l}}$

$(3) R_o = \dfrac{R_o+R_l}{U_i} (U_i - U_0)$

$(4) R_o = R_o + R_l - (R_o+R_l)\dfrac{U_o}{U_i}$

$(5) R_l = (R_o+R_l)\dfrac{U_o}{U_i}$

$(6) R_l(1-\dfrac{U_o}{U_i}) = R_o\dfrac{U_o}{U_i}$

$(7) R_o = R_l(1-\dfrac{U_o}{U_i})\dfrac{U_i}{U_o}$

Entonces, la fórmula resultante para calcular la impedancia de salida es:

$(8) R_o = R_l(\dfrac{U_i}{U_o}-1)$

El cálculo de la impedancia de salida sigue el mismo método que el cálculo de la impedancia de entrada, solo está calculando la otra resistencia en el divisor.

La impedancia de entrada es idéntica a$R_l$en (6) donde$R_o$es la impedancia de salida de su fuente de señal (opcionalmente aumentada por una resistencia en serie adicional). Entonces:

$R_l = R_{amp,in} , U_o = U_{amp,in} , U_i = U_{generator,out} , R_o = R_{out,generator}$

$(6) R_l(1-\dfrac{U_o}{U_i}) = R_o\dfrac{U_o}{U_i}$

$(9) R_{amp,in}(1-\dfrac{U_{amp,in}}{U_{generator,out}}) = R_{generator,out}\dfrac{U_{amp,input}}{U_{generator,out}}$

$(10) R_{amp,in} = R_{generator,out} \cdot \dfrac{U_{amp,in}}{U_{generator,out}} \cdot \dfrac{1}{(1-\dfrac{U_{amp,in}}{U_{generator,out}})}$

$(11) R_{amp,in} = R_{generator,out} \cdot \dfrac{U_{amp,in}}{U_{generator,out}-U_{amp,input}}$

La impedancia de entrada. Primero, elija la frecuencia que le interesa. Si se trata de audio, entonces tal vez 1kHz sea una buena frecuencia única para usar. Sin embargo, te puede interesar el rango de frecuencias de 10Hz a 100kHz y si lo estás, elige varios puntos para medir. Convencionalmente se utilizan pasos logarítmicos como: -

10Hz, 33Hz, 100Hz, 330Hz, 1kHz, 3.3kHz, 10kHz, 33kHz, 100kHz, pero se pueden usar pasos más ajustados dependiendo de qué tan precisos necesites que sean las cosas. Sin embargo, en términos generales, un amplificador simple (como ha demostrado en su circuito) estaría bien en esas frecuencias.

Medición: un voltímetro probablemente no sea lo suficientemente bueno a menos que sea un voltímetro RMS real con un rango de frecuencia decente. Si puede obtener acceso a uno de estos o a un osciloscopio, esa es la forma de proceder. Conecte el osciloscopio a la salida y busque la señal generada por V1 a través del amplificador. Asegúrese de que sea una onda sinusoidal y asegúrese de que se vea limpio. Si es necesario, inyecte una señal más pequeña. Supongo que R1 en su circuito es una resistencia variable o una caja de resistencia de décadas porque sin una no puede determinar la impedancia fácilmente.

Asegúrese de que R1 esté configurado en cero ohmios.

Una vez que tenga la señal en el osciloscopio, aumente R1 hasta que el nivel de la señal se reduzca a la mitad en el osciloscopio. El valor de R1 se puede considerar como la impedancia de entrada de su circuito. Para el circuito simple como el que ha mostrado, es razonable usar R1 como la impedancia de entrada, pero en otros circuitos como los amplificadores de RF se requeriría un valor más detallado; uno que mide la impedancia compleja.

Para la impedancia de salida, debe cargar la salida y observo que ha dibujado convenientemente RL. Esta debe ser una caja de resistencia variable o resistencia de década. Comience con RL en circuito abierto y observe la señal en el osciloscopio. Comience a bajar RL hasta que la señal del osciloscopio se reduzca a la mitad en amplitud: esta es su impedancia.

Una vez más, agrego que estas son medidas de impedancia simples y este método no será necesariamente adecuado para amplificadores de alta frecuencia o medidas donde se requieren impedancias complejas. Este método puede no ser adecuado para sistemas de mayor potencia debido a la corriente de carga al medir la impedancia de salida.