Hola soy nuevo en electrónica y me gustaría saber como medir experimentalmente la resistencia de entrada y salida de la siguiente configuración de emisor común. Tengo acceso a un voltímetro, generador de señales, fuente de alimentación y también un osciloscopio.
Medir la impedancia de entrada/salida es poco más que calcular las resistencias de un divisor de tensión. Considere las dos situaciones siguientes:
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Lo importante es que todo el circuito no está recortando, por lo que el voltaje \$U_i\$ es pequeño en relación con la tensión de alimentación. No debería haber distorsión. También es esencial que midas sólo el componente de CA, por lo que en el caso de la impedancia de salida haces tus mediciones en el extremo derecho del condensador de salida.
Para la impedancia de salida tienes que hacer dos mediciones a una frecuencia determinada. Para audio 1kHz es un buen comienzo, pero como Andy dice, usted podría estar interesado en la impedancia a varias frecuencias.
Con una amplitud de entrada conocida \$U_i\$ hacer dos mediciones:
\$(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}\$
Así que la fórmula resultante para calcular la impedancia de salida es:
\$(8) R_o = R_l(\dfrac{U_i}{U_o}-1)\$
Para calcular la impedancia de salida se sigue el mismo método que para calcular la impedancia de entrada, sólo se calcula la otra resistencia del divisor.
La impedancia de entrada es idéntica a \$R_l\$ en (6) donde \$R_o\$ es la impedancia de salida de tu 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. En primer lugar, elija la frecuencia que le interesa. Si se trata de audio, 1kHz es una buena frecuencia. Sin embargo, puede que te interese el rango de frecuencias de 10Hz a 100kHz y si es así, elige varios puntos para medir. Convencionalmente se utilizan pasos logarítmicos como: -
10 Hz, 33 Hz, 100 Hz, 330 Hz, 1 kHz, 3,3 kHz, 10 kHz, 33 kHz, 100 kHz, pero se pueden utilizar pasos más estrechos en función de la precisión que necesites. En general, un amplificador sencillo (como el que muestras en tu circuito) funcionaría bien a esas frecuencias.
Medición: Un voltímetro probablemente no será suficiente a menos que sea un verdadero voltímetro RMS con un rango de frecuencia decente. Si tienes acceso a uno de estos o a un osciloscopio, entonces esa es la forma de proceder. Conecta el osciloscopio a la salida y busca la señal generada por V1 a través del amplificador. Asegúrate de que es una onda senoidal y de que se ve limpia. Si es necesario inyecta una señal más pequeña. Asumo que R1 en tu circuito es una resistencia variable o una caja de resistencia de década porque sin una no puedes determinar la impedancia fácilmente.
Asegúrese de que R1 está ajustado a 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 puede considerarse como la impedancia de entrada de tu circuito. Para un circuito sencillo como el que has mostrado es razonable utilizar R1 como la impedancia de entrada, pero en otros circuitos como los amplificadores de RF se necesitaría un valor más detallado; uno que mida la impedancia compleja.
Para la impedancia de salida, tienes que cargar la salida y observo que has dibujado convenientemente RL. Esto debería ser una resistencia variable o una caja de resistencia de década. Empieza con RL en circuito abierto y mira la señal en el osciloscopio. Empiece a bajar RL hasta que la señal del osciloscopio se reduzca a la mitad en amplitud - esta es su impedancia.
Una vez más, añado que se trata de mediciones de impedancia simples y que este método no será necesariamente adecuado para amplificadores de alta frecuencia o mediciones en las que se requieran impedancias complejas. Este método puede no ser adecuado para sistemas de mayor potencia debido a la corriente de carga cuando se mide la impedancia de salida.
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