Grunnprinsippet for impedanstilpasning
1. ren motstandskrets
I fysikk på ungdomsskolen har elektrisitet fortalt et slikt problem: en motstand til R elektriske apparater, koblet til et elektrisk potensial på E, intern motstand til r batteripakke, under hvilke forhold er kraftutgangen til strømforsyningen størst?Når den eksterne motstanden er lik den interne motstanden, er kraftutgangen fra strømforsyningen til den eksterne kretsen størst, som er en ren resistiv kretseffekttilpasning.Hvis den erstattes av en AC-krets, må den samme også oppfylle betingelsene for R = r-kretsen for å matche.
2. reaktanskrets
Impedanskretsen er mer kompleks enn den rene motstandskretsen, i tillegg til motstand i kretsen er det kondensatorer og induktorer.Komponenter, og fungerer i lavfrekvente eller høyfrekvente AC-kretser.I AC-kretser kalles motstand, kapasitans og induktans av vekselstrømobstruksjon impedans, angitt med bokstaven Z. Av disse kalles den hindrende effekten av kapasitans og induktans på vekselstrømmen kapasitiv reaktans og og induktiv reaktans og hhv.Verdien av kapasitiv reaktans og induktiv reaktans er relatert til frekvensen til vekselstrømmen som drives i tillegg til størrelsen på selve kapasitansen og induktansen.Det er verdt å merke seg at i en reaktanskrets kan verdien av motstand R, induktiv reaktans og kapasitiv reaktans dobbel ikke legges til ved enkel aritmetikk, men en vanlig impedanstrianguleringsmetode for å beregne.Dermed impedanskretsen for å oppnå matching enn rent resistive kretser for å være mer kompleks, i tillegg til inngangs- og utgangskretsene i de resistive komponentkravene er like, men krever også reaktanskomponenten av lik størrelse og fortegn på det motsatte (konjugert matching );eller resistive komponent og reaktanskomponenter er like (ikke-reflekterende tilpasning).Her refererer til reaktansen X, det vil si induktiv XL og kapasitiv reaktans XC-forskjell (kun for seriekretser, hvis parallellkretsen er mer komplisert å beregne).For å oppfylle de ovennevnte betingelsene kalles impedanstilpasning, lasten som kan få maksimal effekt.
Nøkkelen til impedanstilpasning er at utgangsimpedansen til det fremre trinnet er lik inngangsimpedansen til det bakre trinnet.Inngangsimpedansen og utgangsimpedansen er mye brukt i elektroniske kretser på alle nivåer, alle slags måleinstrumenter og alle slags elektroniske komponenter.Så hva er inngangsimpedans og utgangsimpedans?Inngangsimpedansen er impedansen til kretsen til signalkilden.Som vist i forsterkeren i figur 3, er dens inngangsimpedans å fjerne signalkilden E og intern motstand r, fra AB-endene til den ekvivalente impedansen.Verdien er Z = UI / I1, det vil si forholdet mellom inngangsspenning og inngangsstrøm.For signalkilden blir forsterkeren dens belastning.Numerisk er den ekvivalente belastningsverdien til forsterkeren verdien av inngangsimpedansen.Størrelsen på inngangsimpedansen er ikke den samme for forskjellige kretser.
For eksempel, jo høyere inngangsimpedans (kalt spenningsfølsomhet) til spenningsblokken til et multimeter, jo mindre er shunten på kretsen som testes, og jo mindre er målefeilen.Jo lavere inngangsimpedansen til strømblokken er, jo mindre er spenningsdelingen til kretsen som testes, og dermed mindre målefeil.For effektforsterkere, når utgangsimpedansen til signalkilden er lik inngangsimpedansen til forsterkerkretsen, kalles det impedanstilpasning, og da kan forsterkerkretsen oppnå maksimal effekt ved utgangen.Utgangsimpedans er impedansen til kretsen mot belastningen.Som i figur 4 er strømforsyningen til inngangssiden av kretsen kortsluttet, utgangssiden av lasten fjernes, den ekvivalente impedansen fra utgangssiden av CDen kalles utgangsimpedansen.Hvis lastimpedansen ikke er lik utgangsimpedansen, kalt impedansmismatch, kan ikke lasten få maksimal effekt.Forholdet mellom utgangsspenning U2 og utgangsstrøm I2 kalles utgangsimpedans.Størrelsen på utgangsimpedansen avhenger av forskjellige kretser har forskjellige krav.
For eksempel krever en spenningskilde lav utgangsimpedans, mens en strømkilde krever høy utgangsimpedans.For en forsterkerkrets indikerer verdien av utgangsimpedansen dens evne til å bære en last.Vanligvis resulterer en liten utgangsimpedans i høy belastningskapasitet.Hvis utgangsimpedansen ikke kan tilpasses til belastningen, kan en transformator eller nettverkskrets legges til for å oppnå samsvaret.For eksempel er en transistorforsterker vanligvis koblet til en utgangstransformator mellom forsterkeren og høyttaleren, og utgangsimpedansen til forsterkeren matches med transformatorens primærimpedans, og den sekundære impedansen til transformatoren matches med impedansen til høytaleren.Den sekundære impedansen til transformatoren er tilpasset impedansen til høyttaleren.Transformatoren transformerer impedansforholdet gjennom vindingsforholdet til primær- og sekundærviklingene.I selve elektroniske kretser, ofte møtt med signalkilden og forsterkerkretsen eller forsterkerkretsen og lastimpedansen er ikke lik situasjonen, så de kan ikke kobles direkte.Løsningen er å legge til en matchende krets eller nettverk mellom dem.Til slutt bør det bemerkes at impedanstilpasning kun gjelder for elektroniske kretser.Fordi kraften til signalene som sendes i elektroniske kretser er iboende svak, er matching nødvendig for å øke utgangseffekten.I elektriske kretser vurderes matching generelt ikke, da det kan føre til for høy utgangsstrøm og skade på apparatet.
Anvendelse av impedanstilpasning
For generelle høyfrekvente signaler, slik som klokkesignaler, busssignaler, og til og med opptil flere hundre megabyte med DDR-signaler osv., er den generelle enhetens induktive og kapasitive impedans for transceiver relativt liten, relativ motstand (dvs. den reelle delen av impedansen) som kan ignoreres, og på dette tidspunktet trenger impedanstilpasning bare å ta hensyn til den virkelige delen av boksen.
Innen radiofrekvens, mange enheter som antenner, forsterkere, etc., er inngangs- og utgangsimpedansen ikke reell (ikke ren motstand), og dens imaginære del (kapasitiv eller induktiv) er så stor at den ikke kan ignoreres , så må vi bruke konjugert matchingsmetoden.
Innleggstid: 17. august 2023