Verwirrung über die Bedeutung der Ausgangsimpedanz eines BJT-Emitterfolgers

Aber ich konnte nicht verstehen, was mit der Ausgangsimpedanz dieser Schaltung gemeint war. Was bedeutet hier die Ausgangsimpedanz und wie können wir sie in Bezug auf R hfe ect. quantifizieren?

Sie müssen wie ein Transistor denken , aber um Ihnen zu helfen, versuchen Sie, wie eine in Durchlassrichtung vorgespannte Diode zu denken . Angenommen, Ihre Anodenspannung ist an eine perfekte Batterie (starke Spannungsquelle) angeschlossen. Unter sehr leichten Lastbedingungen an der Kathode (z. B. 0,1 mA) kann die Kathodenspannung 0,5 V niedriger sein als die Anode: -

Wenn Sie den Strom ein wenig auf 0,15 mA erhöhen, beträgt die abfallende Durchlassspannung etwa 0,525 V. Nehmen Sie die Zahlen „vorher“ und „nachher“ und berechnen Sie den dynamischen Widerstand: -

Dynamischer Widerstand = Änderung in Volt / Änderung in Ampere = 25 mV/ 0,05 mA = 500 Ohm.

Wenn Sie dies bei einer höheren Vorwärtsleitung (z. B. 1 mA bis 1,5 mA) tun, erhalten Sie eine Vorwärtsspannungsänderung von 10 mV (640 mV bis 650 mV). Jetzt ist der dynamische Widerstand 10 mV / 0,5 mA = 20 Ohm geworden.

Diese dynamische Impedanz stellt die Ausgangsimpedanz der Diode (an der Kathode) dar, wenn die Anode an eine solide feste Versorgungsspannung angeschlossen ist.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn die Kathode der Diode mit einem festen 100-Ohm-Widerstand gegen Masse verbunden wäre, können Sie sehen, dass die dynamische Impedanz der Kathode parallel zu den festen 100 Ohm zur neuen Ausgangsimpedanz wird: -

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Denken Sie darüber nach, die Spannungsquelle in Reihe mit der dynamischen Impedanz der Diode in eine Stromquelle wie folgt umzuwandeln: -

Sie sehen jetzt, dass die dynamische Impedanz der Diode parallel zu den 100 Ohm liegt und dies den Nettowiderstand kleiner macht. Sie müssen nicht berücksichtigen, welchen Wert die Spannungsquelle hat oder wie hoch die Stromstärke der Stromquelle ist, da Sie zurück in das Thevenin-Äquivalent umwandeln und die Netto-Ausgangsimpedanz haben.

Hinweis: Dieser hinzugefügte Widerstand ist der Emitterwiderstand, wenn ein BJT in Betracht gezogen wird

Wenn also der von der Kathode gezogene Gesamtstrom ~ 0,1 mA beträgt, beträgt die "Quellen" -Impedanz der Kathode und des kombinierten Widerstands 500 Ohm || 100 Ohm = 83 Ohm.

Dieser fällt auf 20 Ohm ab || 100 Ohm (17 Ohm), wenn ~1 mA durch die Kathode geführt wird. Wie hängt das alles mit einem BJT zusammen, fragen Sie sich vielleicht. Hier ist wie...

Der Basis-Emitter-Übergang ist eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode; Die Basis ist die Anode und der Emitter ist die Kathode, aber das Clevere an BJTs ist, dass, obwohl an der Basis eine "schwache Spannung" anliegen kann, die leicht durch Laden beeinflusst werden kann, der Kollektorstrom dies nicht zulässt und es ist der Kollektorstrom, der den Basisstrom als Stromquelle zum Emitter (Kathode) ersetzt. Daher können Sie immer noch davon ausgehen, dass der Emitter die Ausgangsimpedanz einer Diode hat, wenn die Anode dieser Diode an eine starke Spannungsquelle angeschlossen ist.

Was ich gesagt habe, ist etwas zu stark vereinfacht, da immer noch ein wenig Basisstrom verbraucht wird, wenn der Emitter mit Strom versorgt wird. Dies liegt jedoch normalerweise bei etwa 1% des Pegels des reinen Diodenszenarios - dies läuft darauf hinaus, dass der BJT ein aktueller Gewinn von etwa 100.

Wenn Sie NUR das verwenden, was Sie bereitgestellt haben, wäre die Ausgangsimpedanz Re (der Emitterwiderstand) parallel zur Quellenimpedanz / (hfe + 1). Da Sie keine Quelle gezeigt haben, ist die Ausgangsimpedanz einfach der Widerstand am Emitter des Transistors. Es klingt zu einfach (und ist es auch). Wenn Sie jedoch nur Annäherungen erster Ordnung verwenden, ist dies korrekt.

Bearbeiten: Die Ausgangsimpedanz ist die Impedanz, die in den Ausgang schaut (als wäre es ein Eingang). Dies ist wichtig, da die Ausgangsimpedanz zur Quellenimpedanz der nächsten Stufe wird und die Menge der Leistungsübertragung an eine Last beeinflusst.

Die Ausgangsimpedanz einer Schaltung ergibt sich aus der Betrachtung wie bei einem Zweitor-Netzwerk. Für dieses Netzwerk werden verschiedene Sätze von Parametern definiert, wie z. B. Impedanz- und Admittanzparameter .

Insbesondere ist die Ausgangsimpedanz als die Impedanz definiert, die durch Anlegen einer Spannung und Messen des Stroms an den Ausgangsanschlüssen gemessen werden kann, wenn das Eingangssignal Null ist.
Bei einem Transistor als Emitterfolger sind die Ausgangsanschlüsse eingeschaltet$R_E$.

Die Ausgangsimpedanz kann die äquivalente Impedanz assimilieren, die durch Reduzieren der Schaltung auf ihr Thevenin-Äquivalent erhalten wird. Der Satz von Thevenin ist nur auf lineare Schaltungen anwendbar . Um ihn in diesem Fall anzuwenden, müssen Sie zuerst die Kleinsignal-Ersatzschaltung erhöhen . Sobald Sie diese Schaltung erhalten haben, können Sie die Äquivalent- und Eingangsimpedanz erhalten.
Die Ausgangsimpedanz dieser Stufe ist die Impedanz, die die nächste Stufe als Impedanz der Signalquelle „sieht“.

Für dieses Schema ist die Ausgangsimpedanz

Wo$h_{ie}$hängt von den Vorspannungsbedingungen ab und ist eine repräsentative Tatsache der in das Kleinsignalmodell eingeführten Linearisierung.