I. Основной принцип согласования импедансов
1. Цепь чистого сопротивления
Физика и электрика поставили такую задачу: сопротивление R приборов, подключенных к потенциалу Е, внутреннее сопротивление r аккумуляторной батареи, при каких условиях выходная мощность блока питания максимальна? Когда внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению, выходная мощность от источника питания к внешней цепи максимальна, что соответствует мощности цепи чистого сопротивления. При замене цепью переменного тока она также должна соответствовать R=r этому условию цепи.
2. Реактивная цепь
Реактивные цепи сложнее чисто резистивных цепей, кроме резисторов в цепи есть конденсаторы и катушки индуктивности. Компоненты и работают в низкочастотных или высокочастотных цепях переменного тока. В цепи переменного тока полное сопротивление, емкость и индуктивность к переменному току называют полным сопротивлением, обозначаемым буквой Z. Среди них сопротивление и индуктивность к полному сопротивлению переменному току соответственно называют емкостным сопротивлением и и индуктивным сопротивлением и. Помимо самой емкости и индуктивности, величина емкостного и индуктивного сопротивления связана с величиной частоты переменного тока при работе. Стоит отметить, что в реактивной цепи значения сопротивления R, индуктивности и емкости рассчитываются не простым арифметическим суммированием, а методом треугольника импедансов. Следовательно, схема реактивного сопротивления более сложна для согласования, чем цепь чистого сопротивления, в дополнение к тому, что резистивные компоненты входной и выходной цепей должны быть равными, но также требуются компоненты реактивного сопротивления одинакового размера и противоположного знака (сопряженное согласование) ; или резистивная и реактивная составляющие равны (неотражающее согласование). Здесь реактивное сопротивление X представляет собой разницу между индуктивным сопротивлением XL и емкостным сопротивлением XC (только для последовательных цепей, если параллельную цепь сложнее рассчитать). Выполнение вышеуказанных условий называется согласованием импеданса, нагрузка, которая может получить максимальную мощность.
Ключом к согласованию импедансов является то, что выходной импеданс переднего каскада равен входному импедансу тылового каскада. Входное сопротивление и выходное сопротивление широко используются в электронных схемах всех уровней, различных измерительных приборах и различных электронных компонентах. Итак, что такое входное сопротивление и выходное сопротивление? Входной импеданс — это импеданс цепи по отношению к источнику сигнала.
Например:чем выше входное сопротивление (называемое чувствительностью к напряжению) блока напряжения в мультиметре, тем меньше шунт на проверяемую цепь, тем меньше погрешность измерения. И чем ниже входное сопротивление блока тока, тем меньше деление напряжения тестируемой цепи, а значит, и меньше погрешность измерения. Для усилителей мощности, когда выходное сопротивление источника сигнала равно входному сопротивлению схемы усилителя, это называется согласованием импеданса, и тогда схема усилителя может получить максимальную мощность на выходе. Выходное сопротивление — это полное сопротивление цепи, взаимодействующей с нагрузкой.
Например:источник напряжения требует низкого выходного сопротивления, а источник тока требует высокого выходного сопротивления. Для усилительной цепи значение выходного сопротивления указывает на ее способность выдерживать нагрузку. Обычно, если выходной импеданс мал, способность выдерживать нагрузку высока. Если выходное сопротивление и нагрузка не могут быть согласованы, для достижения согласования можно добавить трансформатор или сетевую цепь. Например, выходной трансформатор обычно подключают между транзисторным усилителем и громкоговорителем, причем выходное сопротивление усилителя соответствует первичному сопротивлению трансформатора, а вторичное сопротивление трансформатора соответствует сопротивлению громкоговорителя. Трансформатор преобразует коэффициент импеданса посредством соотношения витков первичной и вторичной обмоток. В реальной электронной схеме часто встречаются источник сигнала и схема усилителя или схема усилителя, а сопротивление нагрузки не равно корпусу, поэтому они не могут быть подключены напрямую. Решение состоит в том, чтобы добавить между ними согласующую цепь или согласующую сеть. И последнее замечание: согласование импеданса применимо только к электронным схемам. Поскольку мощность сигнала, передаваемого в электронных схемах, изначально мала, для увеличения выходной мощности требуется согласование. В электрических цепях согласование обычно не рассматривается, иначе выходной ток будет слишком большим и повредит прибор.
II. применение согласования импеданса
Для общего поля высокочастотных сигналов, таких как тактовые сигналы, сигналы шины и даже до нескольких сотен мегабайт сигналов DDR и т. д., индуктивное и емкостное сопротивление приемопередатчика общего устройства относительно невелики по отношению к сопротивлению (т. е. действительную часть импеданса) можно игнорировать, в настоящее время при согласовании импеданса необходимо учитывать только действительную часть на нем.
В области радиочастот многие устройства, такие как антенны, усилители и т. д., их входные и выходные импедансы недействительны (не чистое сопротивление), а их мнимая часть (емкостное или индуктивное сопротивление) настолько велика, что ее нельзя игнорировать. , а затем следует использовать метод сопряженного сопоставления.
