Impedanssisovituksen perusperiaate
1. puhdas vastus piiri
Lukion fysiikassa sähkö on kertonut tällaisen ongelman: R sähkölaitteiden resistanssi, kytketty sähköpotentiaaliin E, sisäinen resistanssi r akkupaketin sisällä, missä olosuhteissa virtalähteen teho on suurin?Kun ulkoinen vastus on yhtä suuri kuin sisäinen vastus, ulkoisen piirin teholähteen teho on suurin, mikä on puhtaasti resistiivinen piirin tehosovitus.Jos se korvataan vaihtovirtapiirillä, sen on myös täytettävä R = r -piirin ehdot.
2. reaktanssipiiri
Impedanssipiiri on monimutkaisempi kuin puhdas vastuspiiri, resistanssin lisäksi piirissä on kondensaattoreita ja induktoreja.Komponentit ja toimivat matalataajuisissa tai korkeataajuisissa vaihtovirtapiireissä.Vaihtovirtapiireissä vaihtovirtaesteen resistanssia, kapasitanssia ja induktanssia kutsutaan impedanssiksi, joka on merkitty kirjaimella Z. Näistä kapasitanssin ja induktanssin vaihtovirtaa estävää vaikutusta kutsutaan kapasitiiviseksi reaktanssiksi ja induktiiviseksi reaktanssiksi ja vastaavasti.Kapasitiivisen reaktanssin ja induktiivisen reaktanssin arvo liittyy itse kapasitanssin ja induktanssin koon lisäksi käytettävän vaihtovirran taajuuteen.On syytä huomata, että reaktanssipiirissä resistanssin R, induktiivisen reaktanssin ja kapasitiivisen reaktanssin kaksinkertaista arvoa ei voida laskea yhteen yksinkertaisella aritmeettisella, mutta yleisesti käytetyllä impedanssin kolmiomittausmenetelmällä.Siten impedanssipiiri saavuttaa yhteensopivuuden kuin puhtaasti resistiiviset piirit ovat monimutkaisempia, lisäksi tulo- ja lähtöpiirien resistiivinen komponenttivaatimukset ovat samat, mutta vaatii myös reaktanssikomponentin, joka on samankokoinen ja päinvastainen (konjugaattisovitus );tai resistiivinen komponentti ja reaktanssikomponentit ovat samat (ei-heijastava sovitus).Tässä viitataan reaktanssiin X, eli induktiiviseen XL ja kapasitiiviseen reaktanssiin XC (vain sarjapiireissä, jos rinnakkaispiiri on monimutkaisempi laskea).Yllä olevien ehtojen täyttämistä kutsutaan impedanssisovitukseksi, kuormitukseksi, joka voi saada suurimman tehon.
Impedanssisovituksen avain on, että etuasteen lähtöimpedanssi on yhtä suuri kuin takaasteen tuloimpedanssi.Tuloimpedanssia ja lähtöimpedanssia käytetään laajasti elektronisissa piireissä kaikilla tasoilla, kaikenlaisissa mittauslaitteissa ja kaikenlaisissa elektronisissa komponenteissa.Mitä ovat tuloimpedanssi ja lähtöimpedanssi?Tuloimpedanssi on piirin impedanssi signaalilähteeseen.Kuten kuvan 3 vahvistimesta näkyy, sen tuloimpedanssin tarkoituksena on poistaa signaalilähde E ja sisäinen vastus r AB-päistä vastaavaan impedanssiin.Sen arvo on Z = UI / I1, eli tulojännitteen ja syöttövirran suhde.Signaalilähteenä vahvistimesta tulee sen kuorma.Numeerisesti vahvistimen vastaava kuormitusarvo on tuloimpedanssin arvo.Tuloimpedanssin koko ei ole sama eri piireissä.
Esimerkiksi mitä suurempi yleismittarin jännitelohkon tuloimpedanssi (kutsutaan jänniteherkkyydeksi), sitä pienempi on shuntti testattavassa piirissä ja sitä pienempi mittausvirhe.Mitä pienempi virtalohkon tuloimpedanssi on, sitä pienempi on testattavan piirin jännitejako ja siten mittausvirhe.Tehovahvistimissa, kun signaalilähteen lähtöimpedanssi on yhtä suuri kuin vahvistinpiirin tuloimpedanssi, sitä kutsutaan impedanssisovitukseksi, ja sitten vahvistinpiiri voi saada suurimman tehon lähdöstä.Lähtöimpedanssi on piirin impedanssi kuormaa vastaan.Kuten kuvassa 4, piirin tulopuolen teholähde on oikosuljettu, kuorman lähtöpuoli poistetaan, CD-levyn lähtöpuolen vastaavaa impedanssia kutsutaan lähtöimpedanssiksi.Jos kuorman impedanssi ei ole yhtä suuri kuin ulostuloimpedanssi, jota kutsutaan impedanssin epäsuhtaudeksi, kuorma ei saa maksimitehoa.Lähtöjännitteen U2 ja lähtövirran I2 suhdetta kutsutaan lähtöimpedanssiksi.Ulostuloimpedanssin koko riippuu eri piireistä, joilla on erilaiset vaatimukset.
Esimerkiksi jännitelähde vaatii alhaisen lähtöimpedanssin, kun taas virtalähde vaatii korkean lähtöimpedanssin.Vahvistinpiirille lähtöimpedanssin arvo osoittaa sen kyvyn kantaa kuormaa.Yleensä pieni lähtöimpedanssi johtaa suureen kuormankantokykyyn.Jos lähtöimpedanssia ei voida sovittaa kuormaan, voidaan lisätä muuntaja tai verkkopiiri vastaavuuden saavuttamiseksi.Esimerkiksi transistorivahvistin on yleensä kytketty lähtömuuntajaan vahvistimen ja kaiuttimen väliin, ja vahvistimen lähtöimpedanssi sovitetaan muuntajan ensiöimpedanssiin ja muuntajan toisioimpedanssi sovitetaan muuntajan impedanssiin. kaiutin.Muuntajan toisioimpedanssi sovitetaan kaiuttimen impedanssiin.Muuntaja muuttaa impedanssisuhteen ensiö- ja toisiokäämien kierrossuhteen kautta.Varsinaisessa elektroniikkapiireissä usein törmätään signaalin lähteeseen ja vahvistinpiiriin tai vahvistinpiiriin ja kuorman impedanssi ei ole sama kuin tilanne, joten niitä ei voida kytkeä suoraan.Ratkaisu on lisätä sovituspiiri tai verkko niiden välille.Lopuksi on huomattava, että impedanssisovitus koskee vain elektronisia piirejä.Koska elektroniikkapiireissä lähetettyjen signaalien teho on luonnostaan heikko, tarvitaan sovitusta lähtötehon lisäämiseksi.Sähköpiireissä sovitusta ei yleensä harkita, koska se voi johtaa liialliseen lähtövirtaan ja laitteen vaurioitumiseen.
Impedanssisovituksen soveltaminen
Yleisille korkeataajuisille signaaleille, kuten kellosignaaleille, väyläsignaaleille ja jopa useisiin satoihin megatavuihin DDR-signaaleja jne., yleinen lähetin-vastaanottimen induktiivinen ja kapasitiivinen impedanssi on suhteellisen pieni, suhteellinen resistanssi (ts. impedanssi), joka voidaan jättää huomiotta, ja tässä vaiheessa impedanssisovituksen tarvitsee vain ottaa huomioon voi olla todellinen osa.
Radiotaajuuksien alalla monet laitteet, kuten antennit, vahvistimet jne., niiden tulo- ja lähtöimpedanssi ei ole todellinen (ei puhdas vastus), ja sen kuvitteellinen osa (kapasitiivinen tai induktiivinen) on niin suuri, että sitä ei voida jättää huomiotta. , silloin meidän on käytettävä konjugaattisovitusmenetelmää.
Postitusaika: 17.8.2023