Základný princíp impedančného prispôsobenia
1. čistý odporový obvod
Vo fyzike na strednej škole elektrina povedala takýto problém: odpor R elektrických spotrebičov pripojených na elektrický potenciál E, vnútorný odpor r akumulátora, za akých podmienok je výkon zdroja najväčší?Keď sa vonkajší odpor rovná vnútornému odporu, výstupný výkon napájacieho zdroja do vonkajšieho obvodu je najväčší, čo je čisto odporové prispôsobenie výkonu obvodu.Ak je nahradený obvodom striedavého prúdu, tento musí tiež spĺňať podmienky obvodu R = r, aby sa zhodoval.
2. obvod reaktancie
Impedančný obvod je zložitejší ako čistý odporový obvod, okrem odporu v obvode sú kondenzátory a tlmivky.Komponenty a pracujú v nízkofrekvenčných alebo vysokofrekvenčných obvodoch striedavého prúdu.V obvodoch so striedavým prúdom sa odpor, kapacita a indukčnosť obštrukcie striedavého prúdu nazývajú impedancia, ktorá je označená písmenom Z. Z nich sa brzdiaci účinok kapacity a indukčnosti na striedavý prúd nazýva kapacitná reaktancia a indukčná reaktancia, resp.Hodnota kapacitnej reaktancie a indukčnej reaktancie súvisí okrem veľkosti kapacity a samotnej indukčnosti s frekvenciou prevádzkovaného striedavého prúdu.Stojí za zmienku, že v obvode reaktancie nemožno hodnotu odporu R, indukčnej reaktancie a dvojnásobku kapacitnej reaktancie pridať jednoduchou aritmetickou, ale bežne používanou metódou impedančnej triangulácie na výpočet.Preto impedančný obvod na dosiahnutie prispôsobenia ako čisto odporové obvody musí byť zložitejší, okrem toho, že vstupné a výstupné obvody sú v odporovej zložke požiadavky rovnaké, ale vyžaduje aj zložku reaktancie rovnakej veľkosti a opačného znamienka (konjugované prispôsobenie );alebo sú odporová zložka a reaktančné zložky rovnaké (neodrazové prispôsobenie).Tu sa vzťahuje na reaktanciu X, teda rozdiel medzi induktívnou XL a kapacitnou reaktanciou XC (len pre sériové obvody, ak je výpočet paralelného obvodu komplikovanejší).Na splnenie vyššie uvedených podmienok sa nazýva impedančné prispôsobenie, zaťaženie, ktoré môže získať maximálny výkon.
Kľúčom k prispôsobeniu impedancie je, že výstupná impedancia predného stupňa sa rovná vstupnej impedancii zadného stupňa.Vstupná impedancia a výstupná impedancia sú široko používané v elektronických obvodoch na všetkých úrovniach, vo všetkých druhoch meracích prístrojov a všetkých druhoch elektronických komponentov.Čo je teda vstupná impedancia a výstupná impedancia?Vstupná impedancia je impedancia obvodu k zdroju signálu.Ako je znázornené na obrázku 3 zosilňovača, jeho vstupná impedancia má odstrániť zdroj signálu E a vnútorný odpor r z koncov AB do ekvivalentnej impedancie.Jeho hodnota je Z = UI / I1, teda pomer vstupného napätia a vstupného prúdu.Pre zdroj signálu sa zosilňovač stáva jeho záťažou.Číselne, ekvivalentná hodnota záťaže zosilňovača je hodnota vstupnej impedancie.Veľkosť vstupnej impedancie nie je rovnaká pre rôzne obvody.
Napríklad, čím vyššia je vstupná impedancia (nazývaná napäťová citlivosť) napäťového bloku multimetra, tým menší je skrat na testovanom obvode a tým menšia je chyba merania.Čím nižšia je vstupná impedancia prúdového bloku, tým menšie je rozdelenie napätia do testovaného obvodu a tým menšia je chyba merania.V prípade výkonových zosilňovačov, keď sa výstupná impedancia zdroja signálu rovná vstupnej impedancii obvodu zosilňovača, nazýva sa to impedančné prispôsobenie a potom môže obvod zosilňovača získať maximálny výkon na výstupe.Výstupná impedancia je impedancia obvodu voči záťaži.Rovnako ako na obrázku 4 je napájanie vstupnej strany obvodu skratované, výstupná strana záťaže je odstránená, ekvivalentná impedancia z výstupnej strany CD sa nazýva výstupná impedancia.Ak sa impedancia záťaže nerovná výstupnej impedancii, ktorá sa nazýva nesúlad impedancie, záťaž nemôže dosiahnuť maximálny výstupný výkon.Pomer výstupného napätia U2 a výstupného prúdu I2 sa nazýva výstupná impedancia.Veľkosť výstupnej impedancie závisí od rôznych obvodov, ktoré majú rôzne požiadavky.
Napríklad zdroj napätia vyžaduje nízku výstupnú impedanciu, zatiaľ čo zdroj prúdu vyžaduje vysokú výstupnú impedanciu.Pre obvod zosilňovača hodnota výstupnej impedancie indikuje jeho schopnosť prenášať záťaž.Malá výstupná impedancia má zvyčajne za následok vysokú nosnosť.Ak výstupná impedancia nemôže byť prispôsobená záťaži, je možné pridať transformátor alebo sieťový obvod, aby sa dosiahla zhoda.Napríklad tranzistorový zosilňovač je zvyčajne pripojený k výstupnému transformátoru medzi zosilňovačom a reproduktorom a výstupná impedancia zosilňovača je prispôsobená primárnej impedancii transformátora a sekundárna impedancia transformátora je prispôsobená impedancii hovorca.Sekundárna impedancia transformátora je prispôsobená impedancii reproduktora.Transformátor transformuje impedančný pomer cez pomer závitov primárneho a sekundárneho vinutia.V skutočných elektronických obvodoch sa často stretávame so zdrojom signálu a obvodom zosilňovača alebo obvodom zosilňovača a impedancia záťaže nie je rovná situácii, takže ich nemožno priamo pripojiť.Riešením je pridať medzi ne zodpovedajúci obvod alebo sieť.Nakoniec je potrebné poznamenať, že impedančné prispôsobenie je použiteľné len pre elektronické obvody.Pretože výkon signálov prenášaných v elektronických obvodoch je vo svojej podstate slabý, na zvýšenie výstupného výkonu je potrebné prispôsobenie.V elektrických obvodoch sa s párovaním vo všeobecnosti nepočíta, pretože môže viesť k nadmernému výstupnému prúdu a poškodeniu spotrebiča.
Aplikácia impedančného prispôsobenia
Pre všeobecné vysokofrekvenčné signály, ako sú hodinové signály, signály zbernice a dokonca až niekoľko stoviek megabajtov signálov DDR atď., je všeobecná indukčná a kapacitná impedancia vysielača/prijímača zariadenia relatívne malá, relatívny odpor (tj skutočná časť impedancia), ktorú možno ignorovať, a v tomto bode impedančné prispôsobenie musí brať do úvahy iba skutočnú časť môže byť.
V oblasti rádiovej frekvencie je mnoho zariadení, ako sú antény, zosilňovače atď., ich vstupná a výstupná impedancia nereálna (nie čistý odpor) a jej imaginárna časť (kapacitná alebo indukčná) je taká veľká, že ju nemožno ignorovať. , potom musíme použiť metódu konjugovaného párovania.
Čas odoslania: 17. augusta 2023