Основният принцип на съгласуване на импеданса
1. верига с чисто съпротивление
Във физиката в средното училище електричеството е казал такъв проблем: съпротивление на R електрически уреди, свързани с електрически потенциал от E, вътрешно съпротивление на r батерия, при какви условия изходната мощност на захранването е най-голяма?Когато външното съпротивление е равно на вътрешното съпротивление, изходната мощност на захранването към външната верига е най-голяма, което е чисто резистивно съответствие на мощността на веригата.Ако се замени с AC верига, същата трябва също да отговаря на условията на R = r верига, за да съответства.
2. реактивна верига
Импедансната верига е по-сложна от веригата с чисто съпротивление, в допълнение към съпротивлението във веригата има кондензатори и индуктори.Компоненти и работа в нискочестотни или високочестотни AC вериги.В променливотоковите вериги съпротивлението, капацитетът и индуктивността на препятствието на променлив ток се нарича импеданс, обозначен с буквата Z. От тях възпрепятстващият ефект на капацитета и индуктивността върху променливия ток се нарича съответно капацитивно съпротивление и индуктивно съпротивление и съответно.Стойността на капацитивното съпротивление и индуктивното съпротивление е свързана с честотата на работещия променлив ток в допълнение към размера на самия капацитет и индуктивност.Струва си да се отбележи, че в реактивна верига стойността на съпротивлението R, индуктивното реактивно съпротивление и двойното капацитивно реактивно съпротивление не могат да бъдат добавени чрез проста аритметика, но често използван метод за триангулация на импеданса за изчисляване.По този начин веригата на импеданса за постигане на съвпадение, отколкото чисто резистивните вериги, за да бъде по-сложна, в допълнение към входните и изходните вериги в изискванията на резистивния компонент са равни, но също така изисква компонент на реактивно съпротивление с еднакъв размер и знак на противоположното (конюгирано съвпадение );или съпротивителният компонент и компонентите на реактивното съпротивление са равни (неотражателно съвпадение).Тук се отнася до реактивното съпротивление X, т.е. разликата в индуктивното XL и капацитивното реактивно съпротивление XC (само за серийни вериги, ако паралелната верига е по-сложна за изчисляване).Покриването на горните условия се нарича съгласуване на импеданса, товарът, който може да получи максимална мощност.
Ключът към съгласуването на импеданса е, че изходният импеданс на предното стъпало е равен на входния импеданс на задното стъпало.Входният импеданс и изходният импеданс се използват широко в електронни схеми на всички нива, всички видове измервателни уреди и всички видове електронни компоненти.И така, какво е входен импеданс и изходен импеданс?Входният импеданс е импедансът на веригата спрямо източника на сигнала.Както е показано на фигура 3 усилвател, неговият входен импеданс е да премахне източника на сигнал E и вътрешното съпротивление r от краищата на AB в еквивалентния импеданс.Стойността му е Z = UI / I1, тоест съотношението на входното напрежение и входния ток.За източник на сигнал усилвателят става негов товар.Числено, стойността на еквивалентния товар на усилвателя е стойността на входния импеданс.Размерът на входния импеданс не е еднакъв за различните вериги.
Например, колкото по-висок е входният импеданс (наречен чувствителност към напрежение) на блока за напрежение на мултицет, толкова по-малък е шунтът на тестваната верига и толкова по-малка е грешката при измерване.Колкото по-нисък е входният импеданс на текущия блок, толкова по-малко е делението на напрежението към изпитваната верига и следователно по-малка е грешката при измерване.За усилватели на мощност, когато изходният импеданс на източника на сигнал е равен на входния импеданс на веригата на усилвателя, това се нарича съгласуване на импеданса и тогава веригата на усилвателя може да получи максимална мощност на изхода.Изходният импеданс е импедансът на веригата срещу товара.Както на фигура 4, захранването на входната страна на веригата е късо, изходната страна на товара е премахната, еквивалентният импеданс от изходната страна на CD се нарича изходен импеданс.Ако импедансът на товара не е равен на изходния импеданс, наречено несъответствие на импеданса, товарът не може да получи максимална изходна мощност.Съотношението на изходното напрежение U2 и изходния ток I2 се нарича изходен импеданс.Размерът на изходния импеданс зависи от различните вериги, които имат различни изисквания.
Например, източник на напрежение изисква нисък изходен импеданс, докато източник на ток изисква висок изходен импеданс.За верига на усилвател стойността на изходния импеданс показва способността му да носи товар.Обикновено малък изходен импеданс води до висока товароносимост.Ако изходният импеданс не може да бъде съгласуван с товара, може да се добави трансформатор или мрежова верига, за да се постигне съответствие.Например, транзисторен усилвател обикновено е свързан към изходен трансформатор между усилвателя и високоговорителя и изходният импеданс на усилвателя е съгласуван с първичния импеданс на трансформатора, а вторичният импеданс на трансформатора е съгласуван с импеданса на говорителят.Вторичният импеданс на трансформатора е съгласуван с импеданса на високоговорителя.Трансформаторът трансформира съотношението на импеданса чрез съотношението на завъртанията на първичната и вторичната намотка.В действителните електронни схеми често се срещат с източника на сигнал и веригата на усилвателя или веригата на усилвателя и импедансът на натоварване не е равен на ситуацията, така че те не могат да бъдат директно свързани.Решението е да добавите съвпадаща верига или мрежа между тях.И накрая, трябва да се отбележи, че съгласуването на импеданса е приложимо само за електронни схеми.Тъй като мощността на сигналите, предавани в електронните схеми, е присъщо слаба, е необходимо съпоставяне, за да се увеличи изходната мощност.В електрическите вериги съвпадението обикновено не се взема предвид, тъй като може да доведе до прекомерен изходен ток и повреда на уреда.
Приложение на импедансното съгласуване
За общи високочестотни сигнали, като часовникови сигнали, шинни сигнали и дори до няколкостотин мегабайта DDR сигнали и т.н., общият индуктивен и капацитивен импеданс на трансивъра на устройството е сравнително малък, относително съпротивление (т.е. реалната част от импедансът), които могат да бъдат игнорирани и в този момент съвпадението на импеданса трябва да вземе предвид само реалната част от може да бъде.
В областта на радиочестотите, много устройства като антени, усилватели и др., неговият входен и изходен импеданс не е реален (не е чисто съпротивление), а въображаемата му част (капацитивна или индуктивна) е толкова голяма, че не може да бъде игнорирана , тогава трябва да използваме метода на спрегнатото съпоставяне.
Време на публикуване: 17 август 2023 г