Osnovni princip ujemanja impedance
1. čisto uporovno vezje
V srednješolski fiziki je elektrika povedala tak problem: upornost R električnih naprav, povezanih z električnim potencialom E, notranji upor r baterijskega paketa, pod kakšnimi pogoji je izhodna moč napajalnika največja?Ko je zunanji upor enak notranjemu uporu, je izhodna moč napajalnika za zunanje vezje največja, kar je povsem uporovno ujemanje moči vezja.Če se nadomesti z izmeničnim tokokrogom, mora le-to izpolnjevati tudi pogoje za R = r tokokrog, da se ujema.
2. reaktančno vezje
Impedančno vezje je bolj zapleteno kot čisto uporovno vezje, poleg upora v vezju so kondenzatorji in induktorji.Komponente in delo v nizkofrekvenčnih ali visokofrekvenčnih AC tokokrogih.V tokokrogih izmeničnega toka se upor, kapacitivnost in induktivnost zapore izmeničnega toka imenujejo impedanca, označena s črko Z. Od teh se ovirni učinek kapacitivnosti in induktivnosti na izmenični tok imenuje kapacitivna reaktanca in induktivna reaktanca oz.Vrednost kapacitivnega reaktanca in induktivnega reaktanca je poleg velikosti same kapacitivnosti in induktivnosti povezana s frekvenco delujočega izmeničnega toka.Treba je omeniti, da v reaktančnem vezju vrednosti upora R, dvojne induktivne in kapacitivne reaktance ni mogoče dodati s preprosto aritmetiko, temveč za izračun običajno uporabljene metode impedančne triangulacije.Tako je impedančno vezje za doseganje ujemanja bolj zapleteno kot čisto uporovno vezje, poleg tega, da so vhodna in izhodna vezja v uporovnih komponentah zahteve enake, vendar zahteva tudi reaktančno komponento enake velikosti in predznaka nasprotnega (konjugirano ujemanje );ali sta uporovna komponenta in reaktančna komponenta enaki (neodbojno ujemanje).Tukaj se nanaša na reaktanco X, to je razliko med induktivno XL in kapacitivno reaktanco XC (samo za serijska vezja, če je vzporedno vezje bolj zapleteno za izračun).Izpolnjevanje zgornjih pogojev se imenuje ujemanje impedance, obremenitev, ki lahko doseže največjo moč.
Ključ do ujemanja impedance je, da je izhodna impedanca sprednje stopnje enaka vhodni impedanci zadnje stopnje.Vhodna in izhodna impedanca se pogosto uporabljata v elektronskih vezjih na vseh ravneh, vseh vrstah merilnih instrumentov in vseh vrstah elektronskih komponent.Kaj sta torej vhodna in izhodna impedanca?Vhodna impedanca je impedanca vezja do vira signala.Kot je prikazano na sliki 3 ojačevalnika, njegova vhodna impedanca odstrani vir signala E in notranji upor r s koncev AB v ekvivalentno impedanco.Njegova vrednost je Z = UI / I1, to je razmerje med vhodno napetostjo in vhodnim tokom.Za vir signala postane ojačevalnik njegova obremenitev.Numerično je ekvivalentna vrednost obremenitve ojačevalnika vrednost vhodne impedance.Velikost vhodne impedance ni enaka za različna vezja.
Na primer, višja kot je vhodna impedanca (imenovana napetostna občutljivost) napetostnega bloka multimetra, manjši je shunt na preskušanem vezju in manjša je merilna napaka.Nižja kot je vhodna impedanca tokovnega bloka, manjša je delitev napetosti v preskušanem vezju in s tem manjša merilna napaka.Pri močnostnih ojačevalnikih, ko je izhodna impedanca vira signala enaka vhodni impedanci ojačevalnega vezja, se to imenuje ujemanje impedance in takrat lahko ojačevalno vezje pridobi največjo moč na izhodu.Izhodna impedanca je impedanca vezja proti bremenu.Kot na sliki 4 je napajalnik vhodne strani vezja v kratkem stiku, izhodna stran bremena je odstranjena, ekvivalentna impedanca iz izhodne strani CD-ja se imenuje izhodna impedanca.Če impedanca bremena ni enaka izhodni impedanci, kar se imenuje neujemanje impedance, breme ne more doseči največje izhodne moči.Razmerje med izhodno napetostjo U2 in izhodnim tokom I2 imenujemo izhodna impedanca.Velikost izhodne impedance je odvisna od različnih tokokrogov, ki imajo različne zahteve.
Vir napetosti na primer zahteva nizko izhodno impedanco, medtem ko tokovni vir zahteva visoko izhodno impedanco.Za vezje ojačevalnika vrednost izhodne impedance kaže njegovo sposobnost prenašanja obremenitve.Običajno majhna izhodna impedanca povzroči visoko nosilnost.Če izhodne impedance ni mogoče uskladiti z obremenitvijo, lahko dodate transformator ali omrežno vezje, da dosežete ujemanje.Na primer, tranzistorski ojačevalnik je običajno povezan z izhodnim transformatorjem med ojačevalnikom in zvočnikom, izhodna impedanca ojačevalnika pa je usklajena s primarno impedanco transformatorja, sekundarna impedanca transformatorja pa je usklajena z impedanco zvočnik.Sekundarna impedanca transformatorja je usklajena z impedanco zvočnika.Transformator transformira razmerje impedance skozi razmerje obratov primarnega in sekundarnega navitja.V dejanskih elektronskih vezjih se pogosto srečujejo z virom signala in ojačevalnim vezjem ali ojačevalnim vezjem, impedanca obremenitve pa ni enaka situaciji, zato jih ni mogoče neposredno povezati.Rešitev je, da med njima dodate ujemajoče se vezje ali omrežje.Na koncu je treba opozoriti, da je ujemanje impedance uporabno samo za elektronska vezja.Ker je moč signalov, ki se prenašajo v elektronskih vezjih, sama po sebi šibka, je za povečanje izhodne moči potrebno ujemanje.V električnih tokokrogih se ujemanje na splošno ne upošteva, saj lahko povzroči previsok izhodni tok in poškoduje aparat.
Uporaba ujemanja impedance
Za splošne visokofrekvenčne signale, kot so signali ure, signali vodila in celo do nekaj sto megabajtov signalov DDR itd., je splošna induktivna in kapacitivna impedanca sprejemno-sprejemne naprave razmeroma majhna, relativni upor (tj. pravi del impedanco), ki jo je mogoče prezreti, in na tej točki mora ujemanje impedance upoštevati samo realni del lahko.
Na področju radijskih frekvenc, veliko naprav, kot so antene, ojačevalniki itd., Njihova vhodna in izhodna impedanca ni resnična (ni čisti upor), njen namišljeni del (kapacitivni ali induktivni) pa je tako velik, da ga ni mogoče prezreti , potem moramo uporabiti metodo konjugiranega ujemanja.
Čas objave: 17. avgusta 2023