Det grundlæggende princip for impedanstilpasning
1. rent modstandskredsløb
I gymnasiets fysik har elektricitet fortalt et sådant problem: en modstand fra R elektriske apparater, forbundet til et elektrisk potentiale på E, intern modstand af r batteripakke, under hvilke forhold er strømudtaget fra strømforsyningen størst?Når den eksterne modstand er lig med den interne modstand, er strømudgangen fra strømforsyningen til det eksterne kredsløb den største, hvilket er en ren resistiv kredsløbseffekttilpasning.Hvis det erstattes af et AC-kredsløb, skal det samme også opfylde betingelserne for R = r-kredsløb for at matche.
2. reaktanskredsløb
Impedanskredsløbet er mere komplekst end det rene modstandskredsløb, udover modstand i kredsløbet er der kondensatorer og induktorer.Komponenter og arbejder i lavfrekvente eller højfrekvente AC-kredsløb.I AC-kredsløb kaldes modstand, kapacitans og induktans af vekselstrømsobstruktion for impedans, angivet med bogstavet Z. Af disse kaldes kapacitansens og induktansens hindrende effekt på vekselstrømmen kapacitiv reaktans og induktiv reaktans og hhv.Værdien af kapacitiv reaktans og induktiv reaktans er relateret til frekvensen af den vekselstrøm, der drives ud over størrelsen af kapacitansen og selve induktansen.Det er værd at bemærke, at i et reaktanskredsløb kan værdien af modstand R, induktiv reaktans og kapacitiv reaktans dobbelt ikke tilføjes ved simpel aritmetik, men almindeligt anvendt impedanstrianguleringsmetode til beregning.Således impedans kredsløb for at opnå matchning end rent resistive kredsløb til at være mere kompleks, ud over at input og output kredsløb i de resistive komponent krav er ens, men kræver også reaktans komponent af samme størrelse og tegn på det modsatte (konjugeret matchning );eller resistive komponent og reaktanskomponenter er ens (ikke-reflekterende matching).Her refererer til reaktansen X, det vil sige induktiv XL og kapacitiv reaktans XC forskel (kun for seriekredsløb, hvis parallelkredsløbet er mere kompliceret at beregne).For at opfylde ovenstående betingelser kaldes impedansmatching, den belastning, der kan få den maksimale effekt.
Nøglen til impedanstilpasning er, at udgangsimpedansen på det forreste trin er lig med indgangsimpedansen på det bageste trin.Indgangsimpedansen og udgangsimpedansen er meget udbredt i elektroniske kredsløb på alle niveauer, alle slags måleinstrumenter og alle slags elektroniske komponenter.Så hvad er indgangsimpedans og udgangsimpedans?Indgangsimpedansen er impedansen af kredsløbet til signalkilden.Som vist i figur 3-forstærkeren er dens indgangsimpedans at fjerne signalkilden E og den interne modstand r fra AB-enderne til den ækvivalente impedans.Dens værdi er Z = UI / I1, det vil sige forholdet mellem indgangsspændingen og indgangsstrømmen.For signalkilden bliver forstærkeren dens belastning.Numerisk er den ækvivalente belastningsværdi for forstærkeren værdien af indgangsimpedansen.Størrelsen af indgangsimpedansen er ikke den samme for forskellige kredsløb.
Jo højere indgangsimpedans (kaldet spændingsfølsomhed) for spændingsblokken på et multimeter er, jo mindre er shunten på det kredsløb, der testes, og jo mindre er målefejlen.Jo lavere indgangsimpedans strømblokken har, jo mindre er spændingsdelingen til kredsløbet under test, og dermed mindre målefejl.For effektforstærkere, når udgangsimpedansen af signalkilden er lig med indgangsimpedansen for forstærkerkredsløbet, kaldes det impedanstilpasning, og så kan forstærkerkredsløbet opnå den maksimale effekt ved udgangen.Udgangsimpedans er kredsløbets impedans mod belastningen.Som i figur 4 er strømforsyningen på indgangssiden af kredsløbet kortsluttet, udgangssiden af belastningen fjernes, den ækvivalente impedans fra udgangssiden af CD'en kaldes udgangsimpedansen.Hvis belastningsimpedansen ikke er lig med udgangsimpedansen, kaldet impedansmismatch, kan belastningen ikke få den maksimale effekt.Forholdet mellem udgangsspænding U2 og udgangsstrøm I2 kaldes udgangsimpedans.Størrelsen af udgangsimpedansen afhænger af forskellige kredsløb har forskellige krav.
For eksempel kræver en spændingskilde en lav udgangsimpedans, mens en strømkilde kræver en høj udgangsimpedans.For et forstærkerkredsløb indikerer værdien af udgangsimpedansen dens evne til at bære en belastning.Normalt resulterer en lille udgangsimpedans i en høj belastningskapacitet.Hvis udgangsimpedansen ikke kan tilpasses til belastningen, kan en transformer eller netværkskredsløb tilføjes for at opnå matchningen.For eksempel er en transistorforstærker normalt forbundet til en udgangstransformator mellem forstærkeren og højttaleren, og forstærkerens udgangsimpedans matches med transformatorens primære impedans, og transformatorens sekundære impedans matches med impedansen på Taleren.Transformatorens sekundære impedans er afstemt med højttalerens impedans.Transformatoren transformerer impedansforholdet gennem vindingsforholdet for de primære og sekundære viklinger.I de faktiske elektroniske kredsløb, ofte stødt på signalkilden og forstærkerkredsløbet eller forstærkerkredsløbet og belastningsimpedansen er ikke lig med situationen, så de kan ikke forbindes direkte.Løsningen er at tilføje et matchende kredsløb eller netværk mellem dem.Endelig skal det bemærkes, at impedanstilpasning kun gælder for elektroniske kredsløb.Fordi effekten af de signaler, der transmitteres i elektroniske kredsløb, i sagens natur er svag, er matchning nødvendig for at øge udgangseffekten.I elektriske kredsløb overvejes matchning generelt ikke, da det kan føre til for høj udgangsstrøm og beskadigelse af apparatet.
Anvendelse af impedansmatching
For generelle højfrekvente signaler, såsom kloksignaler, bussignaler og endda op til flere hundrede megabyte DDR-signaler osv., er den generelle enhedstransceivers induktive og kapacitive impedans relativt lille, relativ modstand (dvs. den reelle del af impedansen), der kan ignoreres, og på dette tidspunkt behøver impedanstilpasning kun at tage højde for den reelle del af kan være.
Inden for radiofrekvensområdet er mange enheder såsom antenner, forstærkere osv., dens indgangs- og udgangsimpedans ikke reel (ikke ren modstand), og dens imaginære del (kapacitiv eller induktiv) er så stor, at den ikke kan ignoreres , så skal vi bruge konjugeret matchningsmetoden.
Indlægstid: 17. august 2023