Основний принцип узгодження імпедансів
1. схема чистого опору
У фізиці середньої школи електрика розповіла таку задачу: a опір R електроприладів, підключених до електричного потенціалу E, внутрішній опір r акумуляторної батареї, за яких умов вихідна потужність джерела живлення є найбільшою?Коли зовнішній опір дорівнює внутрішньому опору, вихідна потужність джерела живлення зовнішнього ланцюга є найбільшою, що є суто резистивним узгодженням потужності ланцюга.У разі заміни ланцюгом змінного струму воно також має відповідати умовам ланцюга R = r.
2. реактивний ланцюг
Опірна ланцюг більш складна, ніж чиста ланцюг опору, крім опору в ланцюзі присутні конденсатори та котушки індуктивності.Компоненти, а також працювати в ланцюгах змінного струму низької або високої частоти.У колах змінного струму опір, ємність та індуктивність перешкоди змінного струму називаються імпедансом і позначаються літерою Z. З них перешкоджаючий вплив ємності та індуктивності на змінний струм називається ємнісним реактивним опором та індуктивним реактивним опором і відповідно.Значення ємнісного та індуктивного опорів пов’язане з частотою змінного струму, що працює, на додаток до розміру ємності та індуктивності.Варто зазначити, що в ланцюзі реактивного опору значення опору R, індуктивного реактивного опору та подвійного реактивного опору ємності не можна додати простою арифметикою, але для обчислення зазвичай використовується метод тріангуляції імпедансу.Таким чином, схема імпедансу для досягнення відповідності, ніж суто резистивні схеми, є більш складною, крім того, що вхідні та вихідні схеми в резистивних компонентах вимоги рівні, але також вимагає компонент реактивного опору однакового розміру та протилежного знаку (спряжене узгодження). );або резистивний компонент і компоненти реактивного опору рівні (невідбиваюче узгодження).Тут мається на увазі реактивний опір X, тобто різниця індуктивного XL і ємнісного реактивного опору XC (тільки для послідовних ланцюгів, якщо паралельне ланцюг складніше обчислити).Виконання вищевказаних умов називається узгодженням імпедансу, навантаженням, яке може отримати максимальну потужність.
Ключ до узгодження імпедансу полягає в тому, що вихідний опір переднього каскаду дорівнює вхідному опору заднього каскаду.Вхідний і вихідний імпеданс широко використовуються в електронних схемах на всіх рівнях, у всіх видах вимірювальних приладів і всіх видах електронних компонентів.Отже, що таке вхідний і вихідний опір?Вхідний опір - це опір ланцюга до джерела сигналу.Як показано на малюнку 3 підсилювача, його вхідний імпеданс полягає в тому, щоб видалити джерело сигналу E та внутрішній опір r від кінців АВ до еквівалентного імпедансу.Його значення Z = UI / I1, тобто співвідношення вхідної напруги і вхідного струму.Для джерела сигналу підсилювач стає його навантаженням.Чисельно еквівалентне значення навантаження підсилювача є значенням вхідного опору.Величина вхідного опору неоднакова для різних схем.
Наприклад, чим вищий вхідний опір (так званий чутливість до напруги) блоку напруги мультиметра, тим менший шунт у досліджуваному колі та менша похибка вимірювання.Чим менший вхідний опір блоку струму, тим менша поділ напруги в ланцюзі, що перевіряється, і, таким чином, менша похибка вимірювання.Для підсилювачів потужності, коли вихідний опір джерела сигналу дорівнює вхідному опору схеми підсилювача, це називається узгодженням імпедансу, і тоді схема підсилювача може отримати максимальну потужність на виході.Вихідний опір - це опір ланцюга проти навантаження.Як на малюнку 4, джерело живлення вхідної сторони схеми замкнуто накоротко, вихідна сторона навантаження знята, еквівалентний опір вихідної сторони CD називається вихідним опором.Якщо імпеданс навантаження не дорівнює вихідному опору, що називається невідповідністю опору, навантаження не може отримати максимальну вихідну потужність.Відношення вихідної напруги U2 до вихідного струму I2 називається вихідним опором.Розмір вихідного опору залежить від різних схем, які мають різні вимоги.
Наприклад, джерело напруги вимагає низького вихідного опору, тоді як джерело струму вимагає високого вихідного опору.Для схеми підсилювача значення вихідного опору вказує на його здатність нести навантаження.Зазвичай низький вихідний опір призводить до високої несучої здатності.Якщо вихідний опір не можна узгодити з навантаженням, для досягнення відповідності можна додати трансформатор або мережеву схему.Наприклад, транзисторний підсилювач зазвичай підключається до вихідного трансформатора між підсилювачем і динаміком, а вихідний опір підсилювача узгоджується з первинним опором трансформатора, а вторинний опір трансформатора узгоджується з опором доповідач.Вторинний імпеданс трансформатора узгоджується з імпедансом гучномовця.Трансформатор перетворює коефіцієнт повного опору через коефіцієнт витків первинної та вторинної обмоток.У фактичних електронних схемах часто зустрічаються джерело сигналу та схема підсилювача або схема підсилювача, а опір навантаження не дорівнює ситуації, тому вони не можуть бути підключені безпосередньо.Рішення полягає в тому, щоб додати відповідну схему або мережу між ними.Нарешті, слід зазначити, що узгодження імпедансу застосовується лише до електронних схем.Оскільки потужність сигналів, що передаються в електронних схемах, за своєю природою слабка, для збільшення вихідної потужності необхідне узгодження.В електричних колах узгодження зазвичай не розглядається, оскільки це може призвести до надмірного вихідного струму та пошкодження приладу.
Застосування узгодження імпедансу
Для загальних високочастотних сигналів, таких як сигнали синхронізації, сигнали шини та навіть до кількох сотень мегабайт сигналів DDR тощо, загальний індуктивний і ємнісний опір трансивера пристрою є відносно малим, відносний опір (тобто реальна частина імпеданс), який можна ігнорувати, і на цьому етапі для узгодження імпедансу потрібно враховувати лише реальну частину може бути.
У сфері радіочастот, у багатьох пристроїв, таких як антени, підсилювачі тощо, їх вхідний і вихідний імпеданс не є реальним (не чистим опором), а його уявна частина (ємнісна або індуктивна) настільки велика, що її не можна ігнорувати , то ми повинні використовувати метод спряженого зіставлення.
Час публікації: 17 серпня 2023 р