Impedantsi sobitamise põhiprintsiip
1. puhas takistusahel
Keskkooli füüsikas on elekter rääkinud sellisest probleemist: R elektriseadmete takistus, ühendatud E elektripotentsiaaliga, r akuploki sisetakistus, millistel tingimustel on toiteallika väljundvõimsus suurim?Kui välistakistus on võrdne sisetakistusega, on välise ahela toiteallika väljundvõimsus suurim, mis on puhtalt takistusliku vooluahela võimsuse sobitamine.Kui see asendatakse vahelduvvooluahelaga, peab see vastama ka R = r ahela tingimustele.
2. reaktiivahel
Takistusahel on keerulisem kui puhastakistusahel, lisaks takistusele on ahelas kondensaatorid ja induktiivpoolid.Komponendid ja töötavad madal- või kõrgsageduslikes vahelduvvooluahelates.Vahelduvvooluahelates nimetatakse vahelduvvoolu takistuse takistust, mahtuvust ja induktiivsust impedantsiks, mida tähistab täht Z. Neist mahtuvuse ja induktiivsuse takistavat mõju vahelduvvoolule nimetatakse mahtuvuslikuks reaktiivseks ja ja induktiivseks reaktiivseks ja vastavalt.Mahtuvusliku ja induktiivse reaktiivtakistuse väärtus on lisaks mahtuvuse ja induktiivsuse enda suurusele seotud ka töötava vahelduvvoolu sagedusega.Väärib märkimist, et reaktiivahelas ei saa takistuse R väärtust, induktiivreaktantsi ja mahtuvusliku reaktantsi kahekordset väärtust liita lihtsa aritmeetilise, kuid tavaliselt kasutatava impedantsi triangulatsioonimeetodi abil.Seega on impedantsi vooluahel sobitamise saavutamiseks kui puhtalt takistuslikud ahelad keerulisemad, lisaks sisend- ja väljundahelatele takistusliku komponendi nõuded on võrdsed, kuid eeldab ka reaktiivkomponenti võrdse suurusega ja vastupidise märgiga (konjugaadi sobitamine );või takistuskomponent ja reaktiivkomponendid on võrdsed (mittepeegeldav sobitus).Siin viitab reaktants X, see tähendab induktiivse XL ja mahtuvusliku reaktantsi XC erinevusele (ainult jadaahelate puhul, kui paralleelahelat on keerulisem arvutada).Ülaltoodud tingimuste täitmiseks nimetatakse impedantsi sobitamist, koormust, mis suudab saada maksimaalse võimsuse.
Impedantsi sobitamise võti on see, et eesmise astme väljundtakistus on võrdne tagumise astme sisendtakistusega.Sisendtakistust ja väljundtakistust kasutatakse laialdaselt kõikidel tasanditel elektroonilistes vooluringides, igasugustes mõõteriistades ja igasugustes elektroonilistes komponentides.Mis on sisendtakistus ja väljundtakistus?Sisendtakistus on vooluahela takistus signaaliallika suhtes.Nagu on näidatud joonisel fig 3, on võimendi sisendtakistus selleks, et eemaldada signaaliallika E ja sisetakistus r AB-otstest samaväärsesse impedantsi.Selle väärtus on Z = UI / I1, see tähendab sisendpinge ja sisendvoolu suhe.Signaaliallika jaoks muutub võimendi selle koormuseks.Arvuliselt on võimendi ekvivalentne koormusväärtus sisendtakistuse väärtus.Sisendtakistuse suurus ei ole erinevatel ahelatel sama.
Näiteks, mida suurem on multimeetri pingeploki sisendtakistus (nimetatakse pingetundlikkuseks), seda väiksem on šunt katsetaval ahelal ja seda väiksem on mõõtmisviga.Mida väiksem on vooluploki sisendtakistus, seda väiksem on pingejaotus testitavale ahelale ja seega ka mõõtmisviga.Võimsusvõimendite puhul, kui signaaliallika väljundtakistus on võrdne võimendi vooluahela sisendtakistusega, nimetatakse seda impedantsi sobitamiseks ja siis võib võimendiahel saada väljundis maksimaalse võimsuse.Väljundtakistus on vooluahela takistus koormuse suhtes.Nagu joonisel 4, on ahela sisendpoole toiteallikas lühis, koormuse väljundpool eemaldatakse, samaväärset impedantsi CD väljundi poolelt nimetatakse väljundtakistuseks.Kui koormuse impedants ei ole võrdne väljundtakistusega, mida nimetatakse impedantsi mittesobivuseks, ei saa koormus maksimaalset väljundvõimsust.Väljundpinge U2 ja väljundvoolu I2 suhet nimetatakse väljundtakistuseks.Väljundtakistuse suurus sõltub erinevatest ahelatest, millel on erinevad nõuded.
Näiteks pingeallika jaoks on vaja madalat väljundtakistust, vooluallika puhul aga suurt väljundtakistust.Võimendi ahela puhul näitab väljundtakistuse väärtus selle võimet kanda koormust.Tavaliselt põhjustab väike väljundtakistus suure kandevõime.Kui väljundtakistust ei saa koormusega sobitada, võib sobivuse saavutamiseks lisada trafo või võrguahela.Näiteks transistorvõimendi ühendatakse tavaliselt võimendi ja kõlari vahelise väljundtrafoga ning võimendi väljundtakistus sobitatakse trafo primaartakistusega ning trafo sekundaartakistus sobitatakse trafo impedantsiga. kõneleja.Trafo sekundaartakistus on sobitatud valjuhääldi impedantsiga.Trafo muudab impedantsi suhte primaar- ja sekundaarmähiste pöördesuhte kaudu.Tegelikes elektroonilistes vooluringides kohtab sageli signaaliallika ja võimendi või võimendi vooluahelat ning koormuse impedants ei ole olukorraga võrdne, nii et neid ei saa otse ühendada.Lahendus on lisada nende vahele sobitusahel või võrk.Lõpuks tuleb märkida, et impedantsi sobitamine on rakendatav ainult elektrooniliste vooluahelate puhul.Kuna elektroonilistes ahelates edastatavate signaalide võimsus on oma olemuselt nõrk, on väljundvõimsuse suurendamiseks vaja sobitamist.Elektriahelates ei arvestata üldjuhul sobitamisega, kuna see võib põhjustada liigset väljundvoolu ja seadme kahjustamist.
Impedantsi sobitamise rakendamine
Üldiste kõrgsageduslike signaalide (nt kellasignaalid, siinisignaalid ja isegi kuni mitmesaja megabaidi DDR-signaalid jne) puhul on seadme transiiveri induktiivne ja mahtuvuslik takistus suhteliselt väike, suhteline takistus (st tegelik osa impedants), mida saab eirata, ja praegusel hetkel tuleb impedantsi sobitamisel arvesse võtta ainult impedantsi tegelikku osa.
Raadiosageduse valdkonnas on paljude seadmete, nagu antennid, võimendid jne, sisend- ja väljundtakistus reaalne (mitte puhas takistus) ning selle kujuteldav osa (mahtuvuslik või induktiivne) on nii suur, et seda ei saa ignoreerida. , siis peame kasutama konjugaadi sobitamise meetodit.
Postitusaeg: 17. august 2023