Az impedancia illesztés alapelve
1. tiszta ellenállású áramkör
A középiskolai fizikában az elektromosság ilyen problémát fogalmazott meg: R elektromos készülék ellenállása, E elektromos potenciálra csatlakoztatva, r akkumulátorcsomag belső ellenállása, milyen feltételek mellett a legnagyobb a tápegység teljesítménye?Ha a külső ellenállás egyenlő a belső ellenállással, akkor a külső áramkör tápegységének teljesítménye a legnagyobb, ami tisztán rezisztív áramköri teljesítményillesztés.Ha váltakozóáramú áramkörre cseréljük, annak meg kell felelnie az R = r áramkör feltételeinek is.
2. reaktancia áramkör
Az impedancia áramkör bonyolultabb, mint a tiszta ellenállás áramkör, az áramkörben az ellenálláson kívül kondenzátorok és induktorok is vannak.Alkotóelemek, és alacsony frekvenciájú vagy nagyfrekvenciás váltakozó áramú áramkörökben működnek.A váltakozó áramú áramkörökben a váltakozó áramú akadály ellenállását, kapacitását és induktivitását impedanciának nevezzük, amelyet a Z betű jelöl. Ezek közül a kapacitás és az induktivitás váltóáramra gyakorolt akadályozó hatását kapacitív reaktanciának, illetve induktív reaktanciának, ill.A kapacitív reaktancia és az induktív reaktancia értéke összefügg a működtetett váltóáram frekvenciájával, valamint magának a kapacitásnak és az induktivitásnak a nagyságával.Érdemes megjegyezni, hogy egy reaktancia áramkörben az R ellenállás értéke, az induktív reaktancia és a kapacitív reaktancia kétszerese nem adható össze egyszerű aritmetikai, de általánosan használt impedancia háromszögelési módszerrel.Így az impedancia áramkör elérése érdekében, mint a tisztán rezisztív áramkörök, bonyolultabbak legyenek, amellett, hogy a bemeneti és kimeneti áramkörök az ellenállásos komponens követelményei azonosak, de megköveteli a reaktancia komponens azonos méretű és az ellenkező előjelű (konjugált illesztés );vagy a rezisztív komponens és a reaktancia komponensek egyenlőek (nem tükröződő illesztés).Itt az X reaktancia, azaz az induktív XL és a kapacitív reaktancia XC különbségre vonatkozik (csak soros áramkörök esetén, ha a párhuzamos áramkör kiszámítása bonyolultabb).A fenti feltételek teljesítését impedanciaillesztésnek nevezzük, vagyis azt a terhelést, amely a maximális teljesítmény elérésére képes.
Az impedanciaillesztés kulcsa az, hogy az elülső fokozat kimeneti impedanciája megegyezik a hátsó fokozat bemeneti impedanciájával.A bemeneti és kimeneti impedanciát széles körben használják elektronikus áramkörökben minden szinten, mindenféle mérőműszerben és mindenféle elektronikus alkatrészben.Tehát mi a bemeneti impedancia és a kimeneti impedancia?A bemeneti impedancia az áramkör impedanciája a jelforráshoz.A 3. ábrán látható módon az erősítő bemeneti impedanciája az E jelforrás és az r belső ellenállás eltávolítására szolgál az AB végekről az egyenértékű impedanciába.Ennek értéke Z = UI / I1, vagyis a bemeneti feszültség és a bemeneti áram aránya.A jelforrás számára az erősítő lesz a terhelése.Számszerűen az erősítő egyenértékű terhelési értéke a bemeneti impedancia értéke.A bemeneti impedancia mérete nem azonos a különböző áramköröknél.
Például minél nagyobb a multiméter feszültségblokkjának bemeneti impedanciája (az úgynevezett feszültségérzékenység), annál kisebb a sönt a vizsgált áramkörön, és annál kisebb a mérési hiba.Minél kisebb az áramblokk bemeneti impedanciája, annál kisebb a feszültségmegosztása a vizsgált áramkörnek, és ezáltal kisebb a mérési hiba.Teljesítményerősítőknél, ha a jelforrás kimeneti impedanciája megegyezik az erősítő áramkör bemeneti impedanciájával, ezt impedanciaillesztésnek nevezzük, és ekkor az erősítő áramkör a maximális teljesítményt tudja elérni a kimeneten.A kimeneti impedancia az áramkör terhelés elleni impedanciája.A 4. ábrához hasonlóan az áramkör bemeneti oldalának tápellátása rövidre van zárva, a terhelés kimeneti oldala megszűnik, a CD kimeneti oldaláról kiinduló ekvivalens impedanciát kimeneti impedanciának nevezzük.Ha a terhelési impedancia nem egyenlő a kimeneti impedanciával, amelyet impedancia eltérésnek neveznek, a terhelés nem tudja elérni a maximális kimeneti teljesítményt.Az U2 kimeneti feszültség és az I2 kimeneti áram arányát kimeneti impedanciának nevezzük.A kimeneti impedancia mérete a különböző áramköröktől eltérő követelményektől függ.
Például egy feszültségforrás alacsony kimeneti impedanciát igényel, míg az áramforrás nagy kimeneti impedanciát igényel.Erősítő áramkör esetén a kimeneti impedancia értéke azt jelzi, hogy képes terhelést elviselni.Általában a kis kimeneti impedancia nagy teherbíró képességet eredményez.Ha a kimeneti impedancia nem illeszthető a terheléshez, transzformátor vagy hálózati áramkör hozzáadható az egyezés eléréséhez.Például egy tranzisztoros erősítőt általában egy kimeneti transzformátorhoz csatlakoztatnak az erősítő és a hangszóró között, és az erősítő kimeneti impedanciáját a transzformátor primer impedanciájával, a transzformátor szekunder impedanciáját pedig a transzformátor impedanciájával. a beszélő.A transzformátor szekunder impedanciája a hangszóró impedanciájához van igazítva.A transzformátor az impedancia arányt a primer és szekunder tekercsek fordulatszámán keresztül alakítja át.A tényleges elektronikus áramkörökben gyakran találkozik a jelforrás és az erősítő áramkör vagy az erősítő áramkör, és a terhelési impedancia nem egyenlő a helyzettel, így nem lehet közvetlenül csatlakoztatni.A megoldás egy megfelelő áramkör vagy hálózat hozzáadása közöttük.Végül meg kell jegyezni, hogy az impedanciaillesztés csak elektronikus áramkörökre vonatkozik.Mivel az elektronikus áramkörökben továbbított jelek teljesítménye eredendően gyenge, a kimenő teljesítmény növeléséhez illesztésre van szükség.Az elektromos áramkörökben az illesztést általában nem veszik figyelembe, mivel az túlzott kimeneti áramhoz és a készülék károsodásához vezethet.
Impedanciaillesztés alkalmazása
Az általános nagyfrekvenciás jelek, például órajelek, buszjelek és akár több száz megabájt DDR jelek stb. esetén az általános eszköz adó-vevő induktív és kapacitív impedanciája viszonylag kicsi, relatív ellenállású (azaz a valódi része az impedancia), amely figyelmen kívül hagyható, és ezen a ponton az impedanciaillesztésnek csak a lehet valós részét kell figyelembe venni.
A rádiófrekvenciás területen sok eszköz, például antennák, erősítők stb., bemeneti és kimeneti impedanciája nem valós (nem tiszta ellenállás), és képzeletbeli része (kapacitív vagy induktív) akkora, hogy nem lehet figyelmen kívül hagyni , akkor a konjugált illesztési módszert kell használnunk.
Feladás időpontja: 2023. augusztus 17