Principi usklađivanja impedanse

Osnovni princip usklađivanja impedancije

1. krug čistog otpora

U srednjoj školi fizike elektricitet je rekao takav problem: otpor R električnih uređaja, spojenih na električni potencijal E, unutrašnji otpor r baterije, pod kojim uslovima je izlazna snaga izvora napajanja najveća?Kada je vanjski otpor jednak unutrašnjem otporu, izlazna snaga napajanja vanjskog kola je najveća, što je čisto otporno usklađivanje snage kola.Ako je zamijenjen strujnim krugom naizmjenične struje, isti također mora ispunjavati uvjete kruga R = r da bi odgovarao.

2. reaktancijski krug

Kolo impedancije je složenije od čistog otpornog kola, osim otpora u kolu postoje kondenzatori i induktori.Komponente i rade u niskofrekventnim ili visokofrekventnim AC krugovima.U krugovima naizmjenične struje, otpor, kapacitet i induktivnost opstrukcije naizmjenične struje naziva se impedancija, označena slovom Z. Od toga, ometajući učinak kapacitivnosti i induktivnosti na naizmjeničnu struju naziva se kapacitivna reaktancija i induktivna reaktancija, respektivno.Vrijednost kapacitivne reaktancije i induktivne reaktancije povezana je sa frekvencijom naizmjenične struje koja radi pored veličine kapacitivnosti i same induktivnosti.Vrijedi napomenuti da se u krugu reaktancije vrijednost otpora R, induktivne reaktancije i dvostruke kapacitivne reaktancije ne može zbrojiti jednostavnom aritmetikom, već se obično koristi metoda triangulacije impedanse za izračunavanje.Dakle, kolo impedancije za postizanje podudaranja od čisto otpornih kola mora biti složenije, pored ulaznih i izlaznih kola u otpornoj komponenti zahtjevi su jednaki, ali također zahtijeva komponentu reaktancije jednake veličine i predznaka suprotnosti (konjugirano podudaranje );ili su otporna komponenta i komponente reaktanse jednake (nereflektivno podudaranje).Ovdje se odnosi na reaktanciju X, odnosno na induktivnu XL i kapacitivnu reaktanciju XC razliku (samo za serijska kola, ako je paralelno kolo kompliciranije za izračunavanje).Da bi se ispunili gore navedeni uvjeti naziva se usklađivanje impedancije, opterećenje koje može dobiti maksimalnu snagu.

Ključ za usklađivanje impedanse je da je izlazna impedansa prednjeg stepena jednaka ulaznoj impedansi zadnjeg stepena.Ulazna i izlazna impedansa se široko koriste u elektronskim kolima na svim nivoima, svim vrstama mernih instrumenata i svim vrstama elektronskih komponenti.Dakle, što su ulazna i izlazna impedansa?Ulazna impedansa je impedansa kola prema izvoru signala.Kao što je prikazano na slici 3 pojačavača, njegova ulazna impedansa je da ukloni izvor signala E i unutrašnji otpor r, sa AB krajeva u ekvivalentnu impedanciju.Njegova vrijednost je Z = UI / I1, odnosno odnos ulaznog napona i ulazne struje.Za izvor signala, pojačalo postaje njegovo opterećenje.Numerički, ekvivalentna vrijednost opterećenja pojačala je vrijednost ulazne impedanse.Veličina ulazne impedanse nije ista za različita kola.

Na primjer, što je veća ulazna impedansa (naziva se osjetljivost na napon) naponskog bloka multimetra, to je manji šant na krugu koji se testira i manja je greška mjerenja.Što je manja ulazna impedansa strujnog bloka, to je manja podjela napona u krugu koji se testira, a time i manja greška mjerenja.Za pojačivače snage, kada je izlazna impedansa izvora signala jednaka ulaznoj impedansi kola pojačala, to se naziva usklađivanje impedancije, i tada kolo pojačala može dobiti maksimalnu snagu na izlazu.Izlazna impedansa je impedansa kola prema opterećenju.Kao na slici 4, napajanje ulazne strane kola je kratko spojeno, izlazna strana opterećenja je uklonjena, ekvivalentna impedansa sa izlazne strane CD-a naziva se izlazna impedancija.Ako impedancija opterećenja nije jednaka izlaznoj impedanciji, što se naziva neusklađenost impedancije, opterećenje ne može dobiti maksimalnu izlaznu snagu.Odnos izlaznog napona U2 i izlazne struje I2 naziva se izlazna impedancija.Veličina izlazne impedanse zavisi od toga da različita kola imaju različite zahteve.

Na primjer, izvor napona zahtijeva nisku izlaznu impedanciju, dok izvor struje zahtijeva visoku izlaznu impedanciju.Za kolo pojačala, vrijednost izlazne impedanse ukazuje na njegovu sposobnost da nosi opterećenje.Obično mala izlazna impedansa rezultira visokim kapacitetom nosivosti.Ako se izlazna impedancija ne može uskladiti s opterećenjem, može se dodati transformator ili mrežno kolo kako bi se postiglo podudaranje.Na primjer, tranzistorsko pojačalo je obično povezano na izlazni transformator između pojačala i zvučnika, a izlazna impedancija pojačala je usklađena sa primarnom impedansom transformatora, a sekundarna impedancija transformatora je usklađena sa impedancijom zvučnik.Sekundarna impedansa transformatora je usklađena sa impedancijom zvučnika.Transformator transformiše omjer impedanse kroz omjer zavoja primarnog i sekundarnog namotaja.U stvarnim elektronskim kolima, često se susreću sa izvorom signala i pojačalom ili kolom pojačala i impedancija opterećenja nije jednaka situaciji, tako da se ne mogu direktno povezati.Rješenje je dodavanje odgovarajućeg kola ili mreže između njih.Na kraju, treba napomenuti da je usklađivanje impedanse primjenjivo samo na elektronska kola.Budući da je snaga signala koji se prenose u elektronskim kolima inherentno slaba, potrebno je usklađivanje da bi se povećala izlazna snaga.U električnim krugovima, usklađivanje se uglavnom ne razmatra, jer može dovesti do prevelike izlazne struje i oštećenja uređaja.

Primjena usklađivanja impedanse

Za opšte visokofrekventne signale, kao što su signali takta, signali sabirnice, pa čak i do nekoliko stotina megabajta DDR signala, itd., opšta induktivna i kapacitivna impedansa primopredajnika uređaja je relativno mala, relativni otpor (tj. stvarni deo impedansa) koja se može zanemariti, a u ovom trenutku, usklađivanje impedanse treba samo da uzme u obzir stvarni dio može biti.

U području radio frekvencije, kod mnogih uređaja kao što su antene, pojačala itd., njihova ulazna i izlazna impedancija nije stvarna (ne čisti otpor), a njen imaginarni dio (kapacitivni ili induktivni) je toliko velik da se ne može zanemariti. , tada moramo koristiti metodu konjugiranog podudaranja.