Асноўны прынцып супастаўлення імпедансаў
1. схема чыстага супраціву
У сярэдняй школе па фізіцы электрычнасць расказала такую праблему: супраціў R электрапрыбораў, падлучаных да электрычнага патэнцыялу E, унутранае супраціўленне r акумулятара, пры якіх умовах выхадная магутнасць блока сілкавання найбольшая?Калі знешняе супраціўленне роўнае ўнутранаму, выхадная магутнасць крыніцы сілкавання ў знешні ланцуг з'яўляецца найбольшай, што з'яўляецца чыста рэзістыўным узгадненнем магутнасці ланцуга.Пры замене на ланцуг пераменнага току ён таксама павінен адпавядаць умовам ланцуга R = r.
2. рэактыўная ланцуг
Схема імпедансу больш складаная, чым ланцуг чыстага супраціву, у дадатак да супраціву ў ланцугу ёсць кандэнсатары і індуктыўнасці.Кампаненты і працуюць у нізкачашчынных або высокачашчынных ланцугах пераменнага току.У ланцугах пераменнага току супраціўленне, ёмістасць і індуктыўнасць пераменнага току называецца імпедансам і пазначаецца літарай Z. З іх перашкодны эфект ёмістасці і індуктыўнасці на пераменны ток называецца ёмістным супраціўленнем і індуктыўным супраціўленнем і адпаведна.Значэнне ёмістнага і індуктыўнага супраціўлення звязана з частатой пераменнага току, які працуе ў дадатак да памеру самой ёмістасці і індуктыўнасці.Варта адзначыць, што ў ланцугу рэактыўнага супраціву значэнне супраціву R, індуктыўнага і ёмістнага рэактыўнага супраціўлення не можа быць дададзена простай арыфметыкай, але для разліку звычайна выкарыстоўваецца метад трыангуляцыі імпедансу.Такім чынам, ланцуг імпедансу для дасягнення супадзення, чым чыста рэзістыўныя ланцугі, каб быць больш складаным, у дадатак да ўваходных і выхадных ланцугоў у патрабаваннях рэзістыўнага кампанента роўныя, але таксама патрабуе кампанента рэактыўнага супраціву роўнага памеру і знака процілеглага (спалучанае супастаўленне );або рэзістыўны кампанент і кампаненты рэактыўнага супраціўлення роўныя (супадзенне без адлюстравання).Тут маецца на ўвазе рэактыўнае супраціўленне X, гэта значыць розніца індуктыўнага XL і ёмістнага рэактыўнага супраціву XC (толькі для паслядоўных ланцугоў, калі паралельны ланцуг больш складаны для разліку).Для задавальнення вышэйзгаданых умоў называецца ўзгадненне імпедансу, нагрузка, якая можа атрымаць максімальную магутнасць.
Ключ да ўзгаднення імпедансу - выхадны імпеданс пярэдняга каскаду роўны ўваходнаму супраціву задняга каскаду.Уваходны супраціў і выхадны супраціў шырока выкарыстоўваюцца ў электронных схемах на ўсіх узроўнях, ва ўсіх відах вымяральных прыбораў і ўсіх відах электронных кампанентаў.Такім чынам, што такое ўваходны і выхадны супраціў?Уваходны супраціў - гэта супраціў ланцуга крыніцы сігналу.Як паказана на малюнку 3, яго ўваходны супраціў узмацняльніка заключаецца ў выдаленні крыніцы сігналу E і ўнутранага супраціву r ад канцоў AB да эквівалентнага імпедансу.Яго значэнне роўна Z = UI / I1, гэта значыць стаўленне ўваходнага напружання і ўваходнага току.Для крыніцы сігналу ўзмацняльнік становіцца яго нагрузкай.Лікава эквівалентнае значэнне нагрузкі ўзмацняльніка з'яўляецца значэннем уваходнага супраціўлення.Памер уваходнага супраціўлення не аднолькавы для розных ланцугоў.
Напрыклад, чым вышэй уваходны супраціў (званы адчувальнасцю да напружання) блока напружання мультиметра, тым меншы шунт у тэсціруемай ланцугу і меншая памылка вымярэння.Чым ніжэй уваходны супраціў блока току, тым меншае дзяленне напружання ў тэсціруемай ланцугу і, такім чынам, меншая памылка вымярэння.Для ўзмацняльнікаў магутнасці, калі выхадны імпеданс крыніцы сігналу роўны ўваходнаму імпедансу схемы ўзмацняльніка, гэта называецца ўзгадненнем імпедансу, і тады схема ўзмацняльніка можа атрымаць максімальную магутнасць на выхадзе.Выхадны супраціў - гэта супраціў ланцуга супраць нагрузкі.Як і на малюнку 4, крыніца харчавання ўваходнага боку ланцуга замкнёна, выходны бок нагрузкі выдалены, эквівалентны супраціў выхаднога боку CD называецца выхадным імпедансам.Калі імпеданс нагрузкі не роўны выхаднаму імпедансу, што называецца неадпаведнасцю імпедансу, нагрузка не можа атрымаць максімальную выходную магутнасць.Стаўленне выхаднога напружання U2 і выхаднога току I2 называецца выхадным імпедансам.Памер выхаднога супраціву залежыць ад розных схем, маюць розныя патрабаванні.
Напрыклад, для крыніцы напружання патрабуецца нізкі выхадны супраціў, а для крыніцы току - высокі выхадны супраціў.Для схемы ўзмацняльніка значэнне выхаднога супраціўлення паказвае яго здольнасць несці нагрузку.Звычайна малы выхадны супраціў прыводзіць да высокай грузападымальнасці.Калі выхадны супраціў не можа быць узгоднены з нагрузкай, можна дадаць трансфарматар або сеткавую схему для дасягнення адпаведнасці.Напрыклад, транзістарны ўзмацняльнік звычайна падключаецца да выхаднога трансфарматара паміж узмацняльнікам і дынамікам, і выхадны імпеданс узмацняльніка ўзгадняецца з першасным імпедансам трансфарматара, а другасны імпеданс трансфарматара - з імпедансам дынамік.Другаснае супраціўленне трансфарматара ўзгоднена з імпедансам гучнагаварыцеля.Трансфарматар ператварае каэфіцыент імпедансу праз каэфіцыент віткоў першаснай і другаснай абмотак.У рэальных электронных схемах, часта сутыкаюцца з крыніцай сігналу і ланцуга ўзмацняльніка або ланцуга ўзмацняльніка і імпеданс нагрузкі не роўны сітуацыі, таму яны не могуць быць падлучаныя непасрэдна.Рашэнне складаецца ў тым, каб дадаць адпаведную схему або сетку паміж імі.Нарэшце, варта адзначыць, што ўзгадненне імпедансу дастасавальна толькі да электронных схем.Паколькі магутнасць сігналаў, якія перадаюцца ў электронных схемах, па сваёй сутнасці слабая, для павелічэння выхадной магутнасці неабходна ўзгадненне.У электрычных ланцугах адпаведнасць звычайна не ўлічваецца, бо гэта можа прывесці да празмернага выхаднога току і пашкоджання прыбора.
Прымяненне ўзгаднення імпедансу
Для агульных высокачашчынных сігналаў, такіх як тактавыя сігналы, сігналы шыны і нават да некалькіх сотняў мегабайт сігналаў DDR і г.д., агульны індуктыўны і ёмістны імпеданс прыёмаперадатчыка прылады адносна невялікі, адноснае супраціўленне (г.зн. рэальная частка імпеданс), які можна ігнараваць, і на дадзены момант для ўзгаднення імпедансу трэба ўлічваць толькі рэальную частку можа быць.
У галіне радыёчастот у многіх прыладах, такіх як антэны, узмацняльнікі і г.д., іх уваходны і выхадны імпеданс не з'яўляецца рэальным (не чыстым супраціўленнем), а яго ўяўная частка (ёмістная або індуктыўная) настолькі вялікая, што яе нельга ігнараваць , то мы павінны выкарыстоўваць метад спалучанага супастаўлення.
Час публікацыі: 17 жніўня 2023 г